Электрические приборы

Принцип их действия основан на взаимодействии электромагнитных полей катушек, по которым протекает ток (одна подвижна, другая нет). Неподвижная катушка состоит из двух одинаковых катушек, разделенных воздушным зазором. Подвижная катушка выполняется из меди или алюминия.

1 – катушка; 2 – подвижная катушка; 3-4 – подвижные пружины с током; 5 – успокоитель.

При наличии тока в обмотках катушки, возникают силы, стремящиеся подвинуть подвижную часть, так, чтобы магнитный поток подвижной и неподвижной катушки совпадали. Значение вращающего момента обеспечивается электрическим магнитом энергиями двух контуров.

;

M₁₂ – коэффициент взаимной индукции;

т.к. =>;

;

Mвр=αW =>.

При одновременном изменении направления токов I1 и I2 знак угла отклонения не меняется => приборы могут быть использованы в цепях, где токи постоянны.

Если ток сдвинут по фазе

обозначается -

Достоинства: на рабочий момент влияют внешние магнитные поля, т.к. нет ферромагнитных материалов. Приборы самые точные при измерении переменного тока.

Недостатки: большая потребность мощности, сложность, высокая цена, реагируют на механические воздействия.

В настоящее время применяются электродинамические амперметры, вольтметры, ваттметры.

Амперметр (последовательное соединение катушки).

I₁ = I₂ = I;

.

За счет изменения расположения катушки получают равномерную шкалу после 20-25%.

Вольтметр:

Rдоб – расширяет предел измерения

,

r₁r₂ – сердечник.

Ваттметр:

Шкала ваттметра – линейная

Ферродинамические приборы

Отличаются от электродинамических приборов не принципом, а конструктивно (неподвижной катушкой на магнитопроводе)

1 – сердечник; 2 – неподвижная катушка; 3 – подвижная катушка.

Обозначается –

Наличие сердечника в таких приборах позволяет увеличить моменты вращения, поэтому они используются в самопишущих устройствах.

Электрические приборы

В них вращающий момент возникает в результате взаимодействия системы двух электрических заряженных проводников, один из которых подвижен.

1 – подвижные алюминиевые пластинки; 2 – ось со стрелкой; 3 – противодействующая пружинка; 4 – электрическое соединение подвижной пластинки.

Если подвести измеряемое напряжение к подвижной и неподвижной пластинкам, то они зарядятся противоположными по знаку зарядами => подвижные пластинки стремятся войти в неподвижные.

Энергия электрического поля:

.

W – удельный момент сопротивления

Mвр = Mпр =>.

—постоянный ток,

—переменный ток.

Обозначение

Достоинства: широкий состав диапазонов, мало потребляет Е, простой.

Недостатки: низкая чувствительность, низкая точность, необходимость экранирования измерительных механизмов из-за влияния внешних электрических полей.

Для увеличения чувствительности используют предварительные усилители (милливольтметры).

Для расширения диапазона на измерители используют емкостной делитель:

Uвх>>Uп

,

при С₁>>C₂ ток

Аналоговые измерительные электрические приборы.

Выпускаются в виде вольтметра, что при соответствующем подключении к падению напряжения определяет ток. Если есть делитель, то можно измерить R.

Бывают постоянного и переменного тока.

ВУ – входное устройство, представляет набор сопротивлений; УПТ – усилитель постоянного тока; ИП – измерительный прибор, магнитоэлектрические системы (чувствительный).

Высокое (в несколько МОм) входное сопротивление что не влияет на измерительную цепь.

Электрические вольтметры переменного тока выполнены по двум структурным схемам:

Д – детектор (выпрямитель); У – усилитель.

1. Недостаток первой схемы – нельзя мерить низкое напряжение (недостаточны для открытия диодов).

Достоинство – высокочастотный диапазон f₁= 10Гц…1000МГц

2. Достоинства – измерение малых сигналов (за счет усилителя) f₂ < f₁ (за счет усилителя)