Магнитоэлектрический прибор
Магнитоэлектрический прибор измерительный, прибор непосредственной оценки для измерения силы электрического тока, напряжения или количества электричества в цепях постоянного тока. Подвижная часть измерительного механизма М. п. перемещается вследствие взаимодействия магнитного поля постоянного магнита и проводника с током. Наиболее распространены М. п. с подвижной рамкой, расположенной в поле постоянного магнита (рис.). При протекании по виткам рамки тока возникают силы, образующие вращающий момент (см. Ампера закон). Ток к рамке подводится через пружинки или растяжки, создающие противодействующий вращающий механический момент. Под действием обоих моментов рамка перемещается на угол, пропорциональный силе тока в рамке. Непосредственно через обмотку рамки можно пропускать только небольшие токи силой от нескольких мка до десятков ма, чтобы не перегреть обмотки и растяжки.
Из принципа действия магнитоэлектрического прибора следует, что направление отклонения его стрелки зависит от направления тока I, проходящего по катушке. Следовательно, при включении этих приборов в цепь постоянного тока должна быть соблюдена правильная полярность, при которой стрелка отклоняется в требуемую сторону.
Магнитоэлектрический механизм состоит из цилиндрического постоянного магнита и магнитопровода. В рабочем зазоре между сердечником постоянного магнита и магнитопроводом образуется равномерное радиальное магнитное поле с магнитной индукцией. Подвижная катушка, выполненная из тонкого изолированного провода, помещена в рабочий зазор и укреплена на осях. Концы обмотки электрически соединены со спиральными пружинами. При наличии тока в катушке, на обе её стороны действуют силы, создающие вращательный момент прямо пропорциональный силе тока (согласно закону Ампера), который по мере поворота рамки уравновешивается механическим противодействующим моментом, создаваемым токоподводящими растяжками или пружинами. М. и. м. обладает высокой точностью и чувствительностью (ток, соответствующий максимальному отклонению рамки, в зависимости от конструкции механизма составляет от нескольких мкА до десятков мА), линейностью преобразования, малой чувствительностью к изменениям температуры окружающей среды и к внешним магнитным полям.
Для магнитоэлектрических измерительных приборов характерны: равномерная шкала, высокие точность и чувствительность, малое собственное потребление энергии. Магнитоэлектрические измерительные приборы применяются в цепях постоянного тока в качестве амперметров и вольтметров (основной диапазон измерений от до А и от доВ соответственно), гальванометров – для измерений малых токов (порядка А) и напряжений (В), омметров, а также входят в состав выпрямительных, термоэлектрических, электронных аналоговых и других приборов, измеряющих силу переменного тока и напряжение низкой и высокой частоты. Расширения пределов измерений силы тока достигают с помощью шунтов, напряжения – с помощью добавочных резисторов.
Приборы магнитоэлектрической системы конструктивно представляют собой постоянный магнит и контур с током, выполненный в виде катушки. Они откликаются на постоянную слагаемую сигнала и градуируются также в этих значениях, т.е. коэффициент градуировки с=1.
Достоинства:
1- высокая чувствительность,
2- хорошая защищенность от внешних магнитных полей,
3- малое собственное потребление энергии,
4- приборы могут быть выполнены высокого класса точности.
Недостатки:
1- прибор измеряет только постоянную составляющую сигнала, 2- прибор боится перегрузок.
Область применения микро и миллиамперметры в цепях постоянного тока, а с преобразованиями и в цепях переменного тока.
Из анализа характеристик рассмотренных электромеханических приборов следует, что приборы магнитоэлектрической системы по сравнению с другими приборами обладают рядом существенных достоинств, однако для применения их в цепях переменного тока необходимо преобразование переменного тока в постоянный.
В качестве преобразователей переменного тока в постоянный могут использоваться:
термопреобразователи, такие приборы называются термоэлектрическими;
полупроводниковые диоды, такие приборы называются выпрямительными.
