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.