Магнитоэлектрические амперметры
Приборы магнитоэлектрической системы
Основаны на взаимодействии магнитных полей постоянного магнита и подвижной катушки.
Устройство магнитоэлектрического измерительного механизма с подвижной катушкой.
· 1,2 - полюса магнита
· 3,4 - полюсные наконечники из магнито-мягкой стали.
· 5 - цилиндрический сердечник из такой же стали.
· 1-5 образуют магнитопровод, который
· 6 - подвижная прямоугольная катушка по обмотке которой протекает измеряемый ток I
· 8 - пружины для создания противодействующего момента и подвода тока к катушке (называется рамкой)
· 9 - стрелка
· 10 - шкала.
Мir =
B=const - магнитная индукция поля в равномерном зазоре
s=const – площадь рамки
w=const – число витков в катушке
Мпр=-m
m=const – удельный противодействующий момент пружины
Уравнение шкалы прибора магнитоэлектрической системы.
(1)
Чувствительность по току
(2)
SI=const
Выводы из уравнения шкалы:
1) Уравнение (2) есть уравнение прямой линии, поэтому шкала равномерная, линейная.
2) Если изменить направление тока в обмотке (то есть взять -I), то мы получим (- ). Это значит, что данная система предназначена для использования только в цепях постоянного тока.
Достоинства приборов магнитоэлектрической системы:
1) Высокая чувствительность. Для гальванометров чувствительность может составлять SI=1*108
2) Малая потребляемая мощность. Десятые доли ватта.
3) Слабое влияние внешних магнитных полей, так как имеется сильное магнитное поле постоянного магнита.
4) Отсутствие специального успокоителя. Роль магнитно-индукционного успокоителя осуществляет металлический каркас-рамка, который представляет собой коротко-замкнутый виток, двигающийся в магнитном поле.
5) Равномерная шкала.
Недостатки:
1) Сложность устройства из-за наличия подвижной катушки.
2) Малая перегрузочная способность по току. Самое слабое место - токоподводящие пружинки, которые нельзя сделать тонкими, ибо они же создают и противодействующий момент.
3) Работают только на постоянном токе, не обладают универсальностью.
На основе магнитоэлектрических систем создаются A, V, Ω, G.
Ix < 0,05 A = 50мА
С помощью такого механизма могут быть созданы все микроамперметры или миллиамперметры до 50мА. Выше нельзя, пружинки.
Для создания более мощных амперметров, Ix>0,05А
измерительный механизм включают с шунтом.
Шунт подключается всегда параллельно.
Схема амперметра с шунтом
Шунт имеет 4 зажима. 1,2 токовые, зажимы 3,4 - потенциальные, для подключения измерительных механизмов.
IX=I0+Iш (1)
I0R0=IшRш (2)
IX=I0+Iш=I0+I0R0/Rш = I0 (1+R0/Rш);
Ix=I0*n
n=1+R0/Rш- коэффициент шунтирования.
Вычислять итоговую шкалу не приходится, ибо амперметр градуируется уже вместе с шунтом.
А вот подсчёт сопротивления шунта вполне реальная задача.
Сопротивление шунта будет маленьким, составляет десятые и сотые доли ома.
Внутренний шунт расположен внутри прибора и мы его не видим.
Наружный шунт представляет из себя средство измерения, которое относится к измерительным преобразователям.
Iн,А - номинальный ток.
Uн = 45 - 75 - 100 - 150 мВ номинальные напряжения падения
K - класс точности шунта
Шунты выполняются из манганина.
86Cu, 12Mn, 2Ni
ТКС =0,00005 Ом/0С
Здесь измерительный прибор измеряет ток.
Две клеммы делаются для:
1) Сопротивление несколько увеличится, если подключать два провода к одной клемме. К тому же неудобно подключать два провода к одной клемме.
2) В процессе эксплуатации контакт с шунтом может пропасть, и тогда через амперметр потечёт ужасающий ток, и он перегорит.
Амперметры с шунтом могут выполняться многопредельные.