Приборы магнитоэлектрической системы

Рис.2.

Принцип действия приборов магнитоэлектрической системы основан на взаимодействии магнитных полей постоянного магнита и измеряемого тока, который проходит по обмотке подвижной катушки. У приборов рассматриваемого типа (рис. 2) основой является постоянный магнит, между полюсами которого находится легкая рамка. Обмотка подвижной части прибора (катушки) намотана на алюминиевый каркас, укрепленный на оси OO. Две спиральные пружины 1 служат не только для создания противодействующего момента, но и для электрического соединения обмотки катушки (рамки) с внешней цепью. Для этого к одной пружине припаивается начало обмотки, а к другой - ее конец. На оси катушки укреплена стрелка 2, перемещающаяся вдоль шкалы, по которой и производится отсчет показаний измеряемой величины. К полюсам постоянного магнита прикреплены полюсные наконечники из мягкого железа, а внутри рамки помещен цилиндр из того же материала. Такая конструкция прибора позволяет получить равномерное радиальное поле в зазоре между неподвижной и подвижной частями прибора. Действие магнитного поля на рамку с током определяется магнитным моментом

где

m₀ = 4 ×10^-7 Гн/м - магнитная постоянная;

m - относительная магнитная проницаемость cреды;

S - площадь в м²;

n - единичная нормаль к плоскости контура с током;

I - ток в амперах.

Для катушки с током в воздушном зазоре m=1, тогда

	(19)

где N - число витков катушки.

В магнитном поле с напряженностью Н на катушку с током действует момент

	(20)

Из предыдущих формул следует, что величина этого момента

где В = m₀Н - магнитная индукция в воздухе.

(21)

При указанной форме полюсных наконечников магнита и сердечника рамки , тогда

При угле a поворота рамки противодействующий момент

	(22)

где К - величина, характеризующая упругие свойства пружины, равная противодействующему моменту при единичном угле закручивания.

Из условия равенства вращающего и противодействующего моментов можно найти зависимость угла поворота стрелки от величины измеряемого тока

Откуда следует, что

где - постоянная прибора.

Таким образом, из формулывидно, что у прибора магнитоэлектрической системы угол поворота a пропорционален величине измеряемого тока I. Следовательно, шкала у прибора рассматриваемой системы равномерная.

Так как при переменном токе направление силы, действующей на катушку, меняется дважды за период, то подвижная часть прибора при больших частотах не успевает следовать за изменением тока и остается на месте. Поэтому приборы магнитоэлектрической системы применяются только для измерений в цепях постоянного тока.

При выключении прибора из электрической цепи катушка под действием пружин возвращается в первоначальное положение. Однако по инерции она пройдет это положение. Затем под действием пружин подвижная часть прибора начнет перемещаться в обратную сторону. Таким образом, катушка около положения равновесия будет совершать затухающие колебания. Для того, чтобы быстро погасить колебания, подвижную часть прибора соединяют с особым устройством - успокоителем. У приборов магнитоэлектрической системы роль успокоителя выполняет алюминиевый каркас, на котором намотана обмотка. При колебаниях рамки в каркасе возникают вихревые токи, которые взаимодействуют с полем постоянного магнита. Возникающие при этом силы, действующие на рамку (согласно закону Ленца), препятствуют ее перемещению. Колебания гасятся.

К достоинствам приборов магнитоэлектрической системы относятся: большая точность, высокая чувствительность, равномерная шкала, быстрое успокоение, независимость от внешних магнитных полей из-за наличия сильного собственного магнитного поля, малое потребление энергии.

Основные недостатки: приборы могут работать только в цепях постоянного тока, высокая стоимость прибора.

Дата добавления: 2014-01-04