Ћекции.ќрг


ѕоиск:




 атегории:

јстрономи€
Ѕиологи€
√еографи€
ƒругие €зыки
»нтернет
»нформатика
»стори€
 ультура
Ћитература
Ћогика
ћатематика
ћедицина
ћеханика
ќхрана труда
ѕедагогика
ѕолитика
ѕраво
ѕсихологи€
–елиги€
–иторика
—оциологи€
—порт
—троительство
“ехнологи€
“ранспорт
‘изика
‘илософи€
‘инансы
’ими€
Ёкологи€
Ёкономика
Ёлектроника

 

 

 

 


ћагнитоэлектрические приборы




ѕринцип действи€ приборов магнитоэлектрической системы (рис. 2-5) основан на взаимодействии проводника с током (рамки 3) с магнитным полем посто€нного магнита ћ.

–ис. 2-5

ѕодковообразный посто€нный магнит ћ, стальные полюсные наконечники N и S, стальной цилиндр 2 образуют магнитную цепь (полюсные наконечники и стальной цилиндр служат дл€ уменьшени€ магнитного сопротивлени€ этой цепи). Ѕлагодар€ форме полюсных наконечников в большей части воздушного зазора между цилиндром и наконечником создаЄтс€ радиально направленное однородное магнитное поле, в котором может поворачиватьс€ подвижна€ рамка 3. –амку прибора (обмотку) чаще всего выполн€ют из изолированного провода на лЄгком алюминиевом каркасе, укреплЄнном на двух полуос€х. »змер€емый ток проходит в рамку через токоведущие спиральные пружины 5, служащие одновременно и дл€ создани€ противодействующего момента.

ѕри протекании тока по рамке на еЄ стороны, наход€щиес€ в воздушном зазоре, действует пара сил (токи в этих сторонах рамки имеют противоположное направление), создающа€ вращающий момент и поворачивающа€ эту рамку в ту или иную сторону вокруг оси. Ќаправление силы F, действующей на одну сторону рамки, может быть определено по правилу левой руки, а значение Ч по закону јмпера:

где ¬ Ч магнитна€ индукци€ в зазоре, l Ч длина активной стороны рамки, I Ч сила тока в рамке, ω Ч число витков рамки, β Ч угол между плоскостью рамки и вектором индукции в воздушно зазоре.

ѕод действием этого вращающего момента рамка поворачиваетс€/закручива€ (или раскручива€) спиральные пружины, создающие противодействующий момент. ќчевидно, что рамка будет поворачиватьс€ до тех пор, пока противодействующий момент, увеличива€сь с углом поворота α, не окажетс€ равным вращающему.

“аким образом, угол поворота стрелки магнитоэлектрического прибора пропорционален току в рамке и шкала такого прибора равномерна€. ћеханизм магнитоэлектрического прибора может быть использован дл€ устройства гальванометра, амперметра и вольтметра. “ок, проход€ по обмотке рамки, создаЄт напр€жение равное приложенному, тогда

√де с Ч посто€нна€ прибора по напр€жению, k Ч посто€нна€ характеризующа€ жЄсткость пружины.

»з последнего соотношени€ следует, что магнитоэлектрический механизм можно использовать дл€ изготовлени€ вольтметра. ¬ этом случае сопротивление рамки должно быть достаточно большим тем, чтобы прибор можно было включать параллельно нагрузкам. ќднако дл€ этого пришлось бы рамку делать из большего числа витков тонкой проволоки (а дл€ амперметра Ч из небольшого числа витков толстой проволоки).  ак в том, так и в другом случае рамка получилась бы т€жЄлой, а прибор Ч грубым. Ќа практике рамки амперметров и вольтметров не имеют принципиального различи€. ¬ первом случае рамку шунтируют, а во втором Ч последовательно с ней включают добавочное гас€щее сопротивление.

ѕринцип градуировани€ магнитоэлектрического прибора в качестве вольтметра основан на пр€мой пропорциональной зависимости между током в рамке и приложенным к ней измер€емым напр€жением.

ƒл€ переменных токов эти приборы без дополнительных устройств Ч выпр€мителей Ч непригодны, так как направление отклонени€ стрелки прибора зависит от направлени€ тока в рамке. —ледовательно, в цепи переменного тока подвижна€ часть прибора ничего не покажет. ѕоэтому, если нулевое деление шкалы находитс€ не в еЄ середине, а на левом краю, то около зажимов прибора став€тс€ знаки Ђ+ї и Ђ-ї, к которым следует подключать провода соответствующей пол€рности. ѕри неправильном включении такого прибора стрелка упираетс€ в ограничитель, стрем€сь уйти в противоположную сторону за нулевое деление шкалы.

—пециальных успокоителей в магнитоэлектрических приборах не делают. »х роль выполн€ет алюминиевый замкнутый каркас, на который навиваетс€ рамка. ѕри колебани€х каркаса в нЄм индуцируютс€ токи, преп€тствующие этим колебани€м, и подвижна€ система прибора быстро успокаиваетс€.

»зменени€ температуры окружающей среды могут вли€ть на изменени€ сопротивлени€ прибора, плотности магнитного потока в воздушном зазоре и упругих свойств пружин, создающих противодействующий момент. ќднако два последних обсто€тельства приблизительно компенсируют друг друга. Ќапример, повышение температуры вызывает ослабление магнитного потока в воздушном зазоре, т. е. вращающий момент уменьшаетс€, при этом уменьшение упругости пружин примерно на столько же уменьшает противодействующий момент. »зменение сопротивлени€ прибора из-за изменени€ температуры окружающей среды значительно сказываетс€ на показани€х амперметров с шунтами, но почти не сказываетс€ на показани€х вольтметров. ” вольтметра сопротивление рамки значительно меньше добавочного сопротивлени€, а последнее изготовл€ют из манганиновой проволоки, имеющей незначительный температурный коэффициент. ѕоэтому сопротивление всего прибора почти не измен€етс€.

ƒл€ устранени€ температурной погрешности в некоторых приборах примен€ют специальные схемы так называемой температурной компенсации.

  достоинствам магнитоэлектрических приборов относ€тс€:

- равномерна€ шкала;

- больша€ точность при малой чувствительности;

- высока€ чувствительность при малой точности (гальванометр);

- мала€ чувствительность к внешним магнитным пол€м; малое потребление энергии.

Ќедостатками таких приборов €вл€ютс€:

- пригодность только дл€ посто€нных токов (без выпр€мителей),

- больша€ чувствительность к перегрузкам,

- сравнительно высока€ стоимость.


 

ЁЋ≈ “–ќћј√Ќ»“Ќџ≈ ѕ–»Ѕќ–џ

ѕринцип действи€ приборов электромагнитной системы основан на взаимодействии магнитного пол€ катушки, создаваемого измер€емым током, со стальным сердечником, помещЄнным в это поле. Ќеподвижна€ катушка 1 (рис. 2-6) состоит из каркаса с навитой изолированной медной проволокой или медной лентой. ѕри протекании измер€емого тока по обмотке катушки в еЄ плоской щели 2 создаЄтс€ магнитное поле. ¬не катушки на агатовых подп€тниках устанавливаетс€ ось 3 с эксцентрично укреплЄнным сердечником 4 из магнитом€гкой стали со стрелкой 5. ћагнитное поле катушки намагничивает сердечник и вт€гивает его внутрь щели, поворачива€ тем самым и ось со стрелкой прибора. Ётому повороту преп€тствует закручивающа€с€ спиральна€ пружина 6, создающа€ противодействующий момент.

–ис. 2-6

–ис. 2-7

ѕусть катушка с током I создаЄт магнитное поле, которое намагничивает фасонный стальной сердечник и создаЄт некоторую силу F, стрем€щуюс€ повернуть сердечник вокруг оси (рис. 2-7). ѕри перемещении точки — сердечника по дуге dl будет совершена работа.

–абота совершаетс€ за счЄт энергии магнитного пол€ катушки.

ѕовороту сердечника противодействует спиральна€ пружина, создава€ противодействующий момент.

¬ообще говор€, угол поворота сердечника сильно зависит от формы сердечника.

ѕолученный результат показывает, что шкала электромагнитного прибора неравномерна€. ќна, в основном, должна быть квадратичной, т. е. сжатой в начале и раст€нутой в конце. ќднако путЄм придани€ фасонной формы сердечнику и расположением его в катушке можно существенно улучшить характер шкалы, сделав еЄ практически равномерной в рабочей части.

Ќаправление отклонени€ стрелки прибора не зависит от направлени€ тока в катушке, так как при изменении направлени€ тока одновременно измен€етс€ направление магнитной индукции внутри катушки и в сердечнике, а характер их взаимодействи€ (прит€гивание) не измен€етс€. ѕоэтому приборы электромагнитной системы пригодны и дл€ измерени€ переменных токов. ѕри измерении переменного тока подвижна€ система прибора поворачиваетс€ на некоторый угол, определ€емый средним значением вращающего момента за период.

—реднее значение вращающего момента, действующего на подвижную систему электромагнитного прибора при измерени€х переменного тока, пропорционально квадрату действующего значени€ переменного тока.  вадратична€ зависимость угла поворота подвижной системы электромагнитного прибора от тока имеет простое физическое объ€снение: ток в катушке создаЄт магнитное поле, которое намагничивает сердечник. ¬ результате намагниченный сердечник взаимодействует с катушкой, при этом намагниченность сердечника измен€етс€ вместе с изменени€ми тока в катушке.

ћы рассмотрели устройство и действие приборов с плоской катушкой. ѕомимо этой конструкции в насто€щее врем€ широкое применение получили так называемые приборы с круглой катушкой (рис. 2-8). »змер€емый ток протекает по обмотке круглой катушки 1 и создаЄт внутри неЄ магнитное поле, в котором помещаютс€ два стальных сердечника: один Ч неподвижный 2, прикреплЄнный к каркасу, другой Ч подвижный 3, св€занный с осью прибора. Ѕлизлежащие концы сердечника под действием магнитного пол€ катушки намагничиваютс€ одноименно и отталкиваютс€, вызыва€ соответствующий измер€емому току поворот подвижной системы.

–ис. 2-8

Ёлектромагнитные приборы примен€ютс€ как амперметры и как вольтметры. ¬ последнем случае обмотка выполн€етс€ большим числом витков тонкой медной проволоки.

ѕрименение стальных сердечников в электромагнитных приборах вызывает разные показани€ при измерени€х в цеп€х посто€нного и переменного токов, так как в цеп€х переменного тока добавл€ютс€ потери на гистерезис и на вихревые токи. ѕоэтому электромагнитные приборы, как правило, градуируют либо дл€ посто€нного тока, либо дл€ переменного. ƒл€ уменьшени€ погрешности от гистерезиса сердечники некоторых приборов (класс 0,2) изготовл€ют из специального сплава Ч пермалло€ с особо малым значением коэрцитивной силы. ƒл€ исключени€ вли€ни€ внешних полей у некоторых электромагнитных приборов примен€ют астатические измерительные механизмы (см. рис. 2-4, а).

ƒл€ успокоени€ колебаний подвижной системы в электромагнитных приборах с плоской катушкой примен€ют воздушные успокоители, а в приборах с круглой катушкой Ч чаще магнитоиндукционные.

ƒостоинствами электромагнитных приборов €вл€ютс€:

- простота конструкции;

- способность выдерживать большие перегрузки;

- пригодность дл€ посто€нных и переменных токов;

- невысока€ стоимость;

- возможность широкого использовани€ в качестве щитовых приборов.

Ќедостатки этих приборов:

- неравномерна€ шкала;

- вли€ние внешних магнитных полей на показани€ приборов;

- мала€ чувствительность.


 





ѕоделитьс€ с друзь€ми:


ƒата добавлени€: 2016-11-20; ћы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 2154 | Ќарушение авторских прав


ѕоиск на сайте:

Ћучшие изречени€:

—тудент может не знать в двух случа€х: не знал, или забыл. © Ќеизвестно
==> читать все изречени€...

1039 - | 670 -


© 2015-2023 lektsii.org -  онтакты - ѕоследнее добавление

√ен: 0.015 с.