Магнитоэлектрические приборы. Области применения и свойства. Устройство и принцип действия приборов

 

Магнитоэлектрические приборы применяются в качестве:

1) амперметров и вольтметров для измерения токов и напряжений в цепях постоянного тока (для этих целей приборы других групп используют в редких случаях);

2) омметров;

3) гальванометров постоянного тока, используемых в качестве нулевых индикаторов, а также для измерения малых токов и напряжений;

4) баллистических гальванометров, применяемых для измерений малых количеств электричества;

5) приборов для измерений в цепях переменного тока:

А) осциллографических гальванометров, применяемых для наблюдения и записи быстропротекающих процессов;

Б) вибрационных гальванометров, используемых в основном в качестве нулевых индикаторов переменного тока в постоянный;

В) выпрямительных, термоэлектрических и электронных приборов, содержащих преобразователь переменного тока в постоянный.

По разнообразию применения, количеству различных типов и метрологическим характеристикам магнитоэлектрические приборы занимают заметное место среди всех групп электромеханических приборов. Магнитоэлектрические приборы выпускают до класса точности 0,1 , а по чувствительности до 0,1 мк (при классе точности 1,5).

 

Устройство и принцип действия приборов

 

Схема прибора магнитоэлектрической системы показана на рисунке 4.1. В измерительных устройствах магнитоэлектрической системы рамка подвижной части перемещается в магнитном поле воздушного зазора. На рамку действует вращающий момент:

, где , (4.1)

В – магнитная индукция в рабочем зазоре,

S – активная площадь рамки,

w – число витков обмотки рамки.

 

 

Рис.4.1. Прибор магнитоэлектрической системы

Кроме вращающего момента М_вр на подвижную часть измерительного механизма действует противодействующий момент М_пр обычно создаваемый пружиной и равный

, (4.2)

где a – угол поворота подвижной части;

W – удельный противодействующий момент пружины.

Движение подвижной части измерительного механизма происходит до того момента, пока

, т.е. ,

откуда

. (4.3)

Отношение представляет собой чувствительность прибора

. (4.4)

Из последнего выражения видно, что отклонение подвижной части происходит линейно с ростом тока в обмотке рамки подвижной части, что позволяет получить равномерную шкалу.

Одна из основных погрешностей приборов данной системы возникает из-за неравномерности магнитного поля постоянного магнита. Для устранения данной погрешности устанавливают магнитомягкие стальные накладки 3, позволяющие создать в воздушном зазоре равномерное магнитное поле.

В приборах магнитоэлектрической системы присутствует характерная для всех стрелочных приборов погрешность вариаций, возникающая из-за силы трения между стрелкой и осью прибора. Данную погрешность исключают путём измерений с разных сторон шкалы. Также в приборах данной системы присутствует систематическая прогрессирующая температурная погрешность и погрешность, связанная с дисбалансом подвижных частей измерительного механизма.

Достоинствами измерительных приборов магнитоэлектрической системы является компактность, высокая чувствительность при относительно малых токах, высокая точность. К недостаткам относятся: сложность и относительно высокая стоимость, невысокая стойкость к перегрузкам (обусловлена перегревом пружин и изменением их свойств), влиянием температуры на точность измерения, использование только в цепях постоянного тока.