Магнитоэлектрическая система

В приборах этой системы используется взаимодействие между проводником с током и постоянным магнитом. Из­меряемый ток протекает по катушке Л, подвешенный ме­жду полюсами постоянного магнита NS (рис.1). Между полюсными наконечниками магнита, имеющими полу­круглую форму, вставлен цилиндрический сердечник из мягкого железа. Благодаря малой ширине кольцевого зазора напряженность магнитного поля в нем очень вели­ка, что обеспечивает- высокую чувствительность прибора. Кроме того, магнитное поле имеет одинаковую величину напряженности по всей длине зазора В, и силовые линии направлены всюду по радиусам цилиндра (радиальное по­ле), что обеспечивает равномерность шкалы прибора. Ка­тушка выполнена в виде легкой рамки и подвешена так, что она может свободно поворачиваться в зазоре В. Ко­гда по катушке течет ток, на нее со стороны магнитного поля в зазоре действуют силы, стремящиеся повернуть рамку с током и поставить её в такое положение, в кото­ром магнитный поток, охватываемый током, максимален.

Рис.1

Момент этих сил (отклоняющий момент М_от) пропорцио­нален силе тока, а также площади рамки, числу витков и напряженности (точнее индукции) магнитного поля в зазоре, очевидно, что если каким-то способом измерить момент М_от, то можно будет определить силу тока, теку­щего по катушке.

Возможность измерения отклоняющего момента обес­печивается тем, что рамка удерживается в своем началь­ном положении упругими силами. Они создаются либо спиральными пружинами С_1,С₂, прикрепленными одним концом к оси рамки, а другим - к неподвижным частям прибора, либо упругой нитью, на которой подвешена рам­ка. Бели рамка под действием тока отклонилась на угол φ от начального положения, то вследствие деформации пружин или нити возникнут силы упругости, стремящиеся вернуть рамку в первоначальное положение. Момент уп­ругих сил (возвращающий момент М_в) зависит от угла от­клонения рамки; в силу закона Гука он может считаться пропорциональным этому углу. Очевидно, что рамка бу­дет отклоняться до тех пор, пока возвращающий момент М_в не уравновесит отклоняющий момент М_от. Таким об­разом, равновесный угол отклонения будет зависеть от силы тока. Отсчитывая этот угол по шкале, с помощью скрепленной с рамкой стрелки или зеркала, можно опре­делить силу тока, если прибор предварительно проградуирован.

Вид зависимости угла отклонения φ от силы тока i не­одинаков у приборов различных систем. Для магнитоэлек­трических приборов характерна линейная зависимость φ~i, т.е. равномерная шкала (чувствительность dφ / di не зависит от силы тока). Это обеспечивается тем, что отклоняющий момент М_от пропорционален току i и не зависит от угла поворота φ. Действительно, при радиаль­ной форме поля в зазоре плоскость рамки при любой ори­ентации параллельна силовым линиям.

Отклонения от строго равномерной шкалы могут воз­никнуть только из-за случайных погрешностей в изготовлении прибора, например, из-за непостоянства ширины зазора.

Укажем еще ряд существенных деталей конструкции магнитоэлектрических приборов. Ток в рамку подводится через пружинки С_1>С₂, которые служат для создания воз­вращающего момента. Рамка стрелочных приборов дела­ется из алюминия и кроме своей основной роли - служить каркасом для катушки - выполняет функции успокоителя (демпфера). При движении рамки в магнитном поле в ней индуцируется электродвижущая сила и возникает ток, пропорциональный скорости пересечения силовых линий. Магнитное поле действует на этот ток, создавая момент, направленный (по правилу Ленца) навстречу направлению вращения рамки. Если бы этого тормозящего момента не было, подвижная система прибора после отклонения дли­тельное время колебалась бы около нового положения равновесия; колебания затухали бы только из-за незначи­тельного трения в подшипниках и о воздух. К рамке при­креплены стальные полуоси, заканчивающиеся остриями - кернами, которые входят в углубления агатовых подшип­ников, запрессованных на концах винтов H.

Стрелка D укреплена на оси и перемещается над шка­лой. Противовесы М устанавливаются так, чтобы центр тяжести подвижной системы находился на оси вращения. Наружный конец одной из пружин С₁,С_г крепится к по­водку к, который может поворачиваться вокруг оси при­бора. Этот механизм корректора позволяет в некоторых пределах изменять положение равновесия подвижной сис­темы, устанавливая указатель на нулевое деление шкалы.

Для измерений на постоянном токе применяются поч­ти исключительно магнитоэлектрические приборы. Их достоинствами являются высокая чувствительность, большая точность, равномерность шкалы. Внешние поля слабо влияют на показания магнитоэлектрических прибо­ров, так как их рамка находится в почти замкнутом про­странстве и в сильном поле собственного магнита.

Главным недостатком магнитоэлектрических прибо­ров, является невозможность измерения переменных то­ков.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: