9. Устройство и принцип действия магнитоэлектрических измерительных механизмов

Основным типом пропорционального измерительного прибора является прибор магнитоэлектрической системы, существенная часть которого представляет собой катушку (рамку), свободно вращающуюся в однородном поле постоянного магнита. Для подвода тока к этой рамке служат две спиральные пружины с линейной характеристикой, которые создают также вращающий момент, пропорциональный углу поворота . Если по обмотке рамки проходит ток , то он создает вращающий момент, пропорциональный этому току и вызывающий поворот рамки.

Таким образом. в каждый момент времени поворотная рамка находится под действием двух противоположно направленных вращающих моментов; один них (электрический) пропорционален току , протекающему через обмотку, а другой (создаваемый механически) пропорционален углу поворота рамки . Если ток не изменяется во времени (имеет постоянное значение I), то устанавливается стационарный угол отклонения, пропорциональный току I (указатель неподвижен). Если ток изменяется во времени, то хотя возникающий электрический момент изменяется безинерционно вслед за силой тока, устанавливающийся угол поворота определяется передаточной функцией механической системы.

, где B – индуктивность, S – площадь рамки, w – число витков,

I – сила тока.

– противодействующий момент.

Отсюда:

, где – чувствительность по току

– уравнение шкалы.

Угол отклонения обычно определяют при помощи механического указателя - стрелки, перемещающейся по шкале, проградуированной непосредственно в единицах измеряемой электрической величины. В специальных случаях вместо механического указателя используют световой луч, отражаемый от зеркальца, закрепленного на поворотной катушке.

Шкала у таких приборов равномерная.

• высокая чувствительность;большая точность; не значительное влияние на режим рабочей цепи;хорошее ускорение; равномерная шкала; сложность изготовления;плохая перегрузочная способность; температурное влияние на точность измерений.

1. шкала

2. стрелка

3. постоянный магнит

4. цилиндр из магнитномягкой стали

5. возвратные пружины и токоподводы к рамке (2 шт.)

6. рамка (вращающаяся катушка)

7. полюсные наконечники из магнитномягкой стали

Достоинства:

-высокая чувствительность ( можно измерить ток до 30 nA)

-высокая точность

Недостатки:

- использование только на постоянном токе

- сложность конструкции ( высокая стоимость)

- малая перегрузочная способность

На основе данной системы строятся амперметры и вольтметры.

Шунты подключаются к измерительному механизму параллельно

Измеренный ток обозначим через .

– – коэффициент преобразования.

Сопротивление шунта должно быть в (n-1) раз меньше сопротивлений измерительного механизма .

Как правило шунты применяются на постоянном токе , значительно реже на переменном .

Добавочное сопротивление это -простейший преобразователь напряжения в ток , и предназначено для расширения пределов измерения приборов по напряжению

Добавочное сопротивление включается в схему последовательно

Добавочное сопротивление должно быть больше в (n-1) раз чем .

, на нем должна падать часть напряжения .