Приборы магнитоэлектрической системы

Принцип действия приборов магнитоэлектрической системы основан на взаимодействии магнитного поля постоянного магнита с током, протекающим по обмотке легкой подвижной катушки (рамки).

Рисунок 1.1 – Схема прибора магнитоэлектрической системы

На рисунке 1.1 показана схема устройства приборов этой системы. Неподвижный подковообразный магнит А имеет выполненные из мягкого железа полюса В, которые охватывают сплошной железный сердечник С. Между сердечником и полюсами магнита имеется кольцевой зазор. На одной оси с сердечником находится подвижная легкая прямоугольная рамка, имеющая обмотку из тонкого изолированного провода. Эта рамка может свободно вращаться в воздушном зазоре между сердечником и полюсами магнита. Рамка представляет собой основную часть подвижной системы, которая включает и указатель-стрелку S. Подвижная система с основным механическим приспособлением состоит из спиральных пружин, выполненных из немагнитного материала, которые и служат для подвода тока к концам обмотки на рамке и для оказания противодействия вращению рамки.

В результате взаимодействия магнитного поля магнита с током возникает вращающий момент, под действием которого подвижная часть приборов поворачивается вокруг оси. Противодействующий момент создается пружинами, через которые подводится ток к обмотке.

В приборах магнитоэлектрической системы вращающий момент пропорционален величине проходящего тока .

Так как противодействующий момент , создаваемый спиральными пружинами, пропорционален углу закручивания , то угол отклонения катушки, а, следовательно, и скрепленной с нею стрелки, будет пропорционален величине протекающего по обмотке тока

,

где – коэффициент пропорциональности, зависящий от конструкции прибора.

Линейная зависимость между током и углом отклонения обеспечивает равномерность шкалы. Корректор позволяет изменить положение закрепленного конца одной из спиральных пружинок и тем самым производить установку стрелки прибора на нуль. В силу того, что каркас подвижной катушки сделан из алюминия, то возникающие в нем при движении в магнитном поле индуктивные токи создают тормозящий момент, что обусловливает быстрое успокоение.

Достоинствами магнитоэлектрических приборов являются: высокая чувствительность, точность показаний, чувствительность к внешним магнитным полям, малое потребление энергии, равномерность шкалы, апериодичность (стрелка быстро устанавливается на соответствующее деление почти без колебаний). К недостаткам приборов этой системы относятся: возможность измерения только в цепи постоянного тока, чувствительность к перегрузкам.

Область применения магнитоэлектрических приборов весьма обширна. Они применяются в качестве амперметров, вольтметров постоянного тока, как при технических измерениях, так и при контрольных лабораторных измерениях. При непосредственном включении миллиамперметры и амперметры магнитоэлектрической системы позволяют измерять токи от 1 до 1000 А, а с применением шунта – до нескольких тысяч ампер. Вольтметры этой системы при непосредственном включении дают возможность измерять напряжение от 0,1 до 600 В, а с применением дополнительного сопротивления – до 10 000 В и более.