1.2 Приборы электромагнитной системы

Конструкция прибора состоит из неподвижной катушки и подвижного сердечника из ферромагнитного материала, который соединен со стрелкой прибора (рис.2).

Необходимой частью приборов данной системы является демпфер (успокоитель), который служит для гашения колебаний стрелки и скорейшего установления равновесия. К оси, на которой находятся стрелка и сердечник прикреплен один конец стальной пружины, в которой при отклонении стрелки возникает механический момент упругих сил.

1 – катушка;

2 – сердечник;

3 – ось;

4 – стрелка;

5 – шкала;

6 – пружина;

7 – демпфер.

Если по катушке пропустить измеряемый ток, то стальной сердечник под действием магнитного поля, создаваемого током, начнет втягиваться внутрь катушки. Действующий на сердечник вращающий момент будет зависеть от величины тока в катушке:

(5)

где k₁ - постоянная, зависящая от материала, формы и расположения сердечника.

При повороте стрелки в пружине возникает момент упругих сил:

(6)

где k₂ - коэффициент упругости пружины;  - угол поворота стрелки.

При наступлении равновесия моменты M₁ и M₂ равны, откуда получим, что

(7)

^где

Таким образом, угол поворота пропорционален второй степени силы тока, что указывает на неравномерность шкалы приборов электромагнитной системы и является недостатком данных приборов. К недостаткам также относится невысокая точность (из-за гистерезиса в сердечнике) и чувствительность к внешним магнитным полям.

Достоинством данной системы является простота конструкции, механическая прочность, стойкость к перегрузкам, возможность работать как на постоянном, так и на переменном токе.

1.3 Условные обозначения на шкале прибора

Электроизмерительные приборы исключительно разнообразны по назначению, конструктивному оформлению, принципу действия и своим техническим характеристикам. Чтобы легко получить необходимую информацию и достаточную характеристику каждого измерительного прибора, установлена специальная система их маркировки. Сведения о приборе изображаются на лицевой стороне прибора, обычно на шкале, условными знаками. Согласно ГОСТ 23217–78, для электроизмерительных аналоговых приборов установлены следующие условные обозначения:

– единицы измерения и их основные, кратные и дольные значения:

Обозначения даются по международному стандарту:

А– амперkV– киловольтН– генри

mA– миллиамперW– ваттF– фарад

µА– микроамперΩ– ОмHz– герц

V– вольт MΩ – мегаом kWh – киловатт-час

Физической природой измеряемой величины определяется название прибора. Приборы для измерения силы тока называются амперметрами, а также милли- или микроамперметрами. Особо чувствительные приборы, не имеющие стандартной градуировки, называются гальванометрами.

Приборы для измерения напряжения называются вольтметрами (милли- или киловольметрами); электростатические вольтметры без стандартной градуировки, называются электрометрами.

Существует так же большое количество приборов, действие которых основано, в конечном счете, на измерении токов и напряжений: приборы для измерения мощности - ваттметры; приборы для измерения сопротивления - омметры; приборы для измерения частоты переменного тока – частотомеры.

– род измеряемого тока, число фаз и частота:

 - постоянный ток;

~ - переменный ток;

≃ - постоянный и переменный ток;

-трехфазный ток.

Приборы переменного тока, работающие на частотах, отличающихся от 50 Гц, имеют обозначение, например 500 Hz; приборы, пригодные к работе в некотором диапазоне частот, имеют обозначение, например, 45 - 550 Hz.

– группа прибора по условиям эксплуатации:

А – для работы в закрытых сухих отапливаемых помещениях;

Б – для работы в закрытых не отапливаемых помещениях;

В – для работы в полевых (В1) и морских (В2) условиях.

Отсутствие на лицевой панели прибора обозначения группы, означает его принадлежность к группе А.

– система прибора

-магнитоэлектрический прибор с подвижной рамкой;

- магнитоэлектрический прибор с подвижным магнитом;

-электромагнитный прибор;

- электродинамический прибор;

- ферродинамический прибор;

- индукционный прибор;

-электростатический прибор;

- магнитоэлектрический прибор с выпрямителем;

-тепловой прибор.

– рабочее положение прибора

или → – горизонтальное;

↑ или – вертикальное;

–наклонное (шкала под углом 60^ºк горизонту).

– категория защищенности прибора от влияния внешних магнитных и электрических полей

Степень его защищенности от внешних магнитных или электрических полей маркируют римскими цифрами I, II, III, IV. Чем меньше цифра, тем более хорошо прибор защищён от действия внешних магнитных полей.

В настоящее время выпускаются приборы двух категорий защищённости: I и II (ГОСТ 23217 – 78). Приборы I категории имеют меньшую дополнительную погрешность в сравнении с приборами II категории.

Согласно действующему ГОСТу у приборов первой категории защищенности знак системы прибора окружен квадратом («магнитный экран»).

Для приборов электростатической системы указывается защищенность не от магнитного, а от электрического поля, и соответственно знак системы прибора окружен пунктирным квадратом («электрический экран»).

Влияние внешнего магнитного (или электрического) поля проявляется в том, что, накладываясь на собственное магнитное (или электрическое) поле, оно увеличивает или уменьшает вращающий момент, действующий на подвижную часть прибора, а значит, создает дополнительную приведенную погрешность.Для устранения влияния на работу приборов внешних полей предусматриваются конструктивные элементы (экраны), устраняющие помехи.

– испытательное напряжение прочности электрической изоляции

Испытательное напряжение прочности электрической изоляции-это напряжение, которое может быть приложено между токоведущими частями и любой металлической деталью, касающейся корпуса прибора.

Данный знак означает, чтоизмерительная цепь изолирована от корпуса и испытана при напряжении 2кВ.

На старых типах приборов тот же смысл имеет знак ↯2 кВ.

Кроме перечисленных условных обозначений на шкалу может наноситься дополнительная информация:

Сопротивление прибора или другая величина, характеризующая искажения, вносимые прибором в работу изучаемой схемы. Для амперметров указывают падение напряжения, для вольтметров - ток при отклонении стрелки на всю шкалу. Для приборов переменного тока указывают также индуктивность катушек.

Устойчивость к механическим воздействиям и степень герметичности корпуса: обыкновенный (без обозначения), обыкновенный с повышенной прочностью (обозначается ОП), тряскопрочный (ТП), вибропрочный (ВП), ударопрочный (УП), брызгозащищённый (Бз), водозащищённый (Вз), герметичный (Гм), газозащищенный (Гз), пылезащищённый (Пз), взрывобезопасность (Вб).

Марка завода-изготовителя, год выпуска и заводской номер.

Номер государственного стандарта, в соответствии с которым изготовлен прибор.

Перечень всех условных обозначений, наносимых на электроизмерительные приборы, приведен в ГОСТе 23217-78 "Приборы электроизмерительные аналоговые с непосредственным отсчетом. Наносимые условные обозначения".