ПРИБОРЫ МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ.

Принцип действия и устройство.

Принцип действия прибора основан на вращении витка с током в магнитном поле.

У прибора следующие основные части (рис. 4).

1. Сильный постоянный магнит 1 для создания магнитного поля прибора.

2. Полюсные наконечники 2 вместе с неподвижным цилиндром 3 из магнитомягкой стали образуют минимальный концентрический воз­душный зазор и обеспечивают сильный магнитный поток ввиду мало­го сопротивления магнитной цепи. Кроме того, такая конструкция обес­печивает радиальное направление магнитных силовых линий в воздуш­ном зазоре (рис. 5), что необходимо для получения равномерной шка­лы прибора.

3. Легкая алюминиевая рамка (каркас) 4, на которую намотана медная изолирован- ная проволока диаметром от 0,03 до 0,2 мм, устанав­ливается на двух полуосях 5 4. Керны изготавливаются из высококачественной стали и поли­руются для уменьше- ния трения между ними и подпятниками.

5. Две тонкие, бронзовые спиральные пружины 6 служат для под­ведения измеряемого тока к обмотке рамки и создания противодейст­вующего момента. Концы обмотки рамки соединены с внутренними кон­цами спиральных пружин, а внешние концы пружин соединяются с зажимами прибора. Внешний конец одной пружины закреплен к ры­чагу корректора для установки стрелки прибора на нулевое деление шкалы (см. рис. 3).

Работа прибора.

При включении прибора в электрическую цепь ток протекает от зажима «+» через первую спиральную пружину, обмотку рамки, вто­рую спиральную пружину к зажиму «—». При этом создается вра­щающий момент: М = Ф I sin ά. Рамка с обмоткой поворачивается, закручиваются спиральные пружины, их противодейству- ющий момент становится равным вращающему моменту и стрелка прибора, повер­нувшись вместе с рамкой, останавливается на определенном делении шкалы и показывает измеряемую величину.

Ввиду радиального направления магнитных силовых линий в воз­душном зазоре угол ά в формуле момента при любом положении рам­ки равен 90° и sin ά = 1 (см. рис. 5). Следовательно, изменение ве­личины вращающего момента зависит только от тока:

М = К I, где М — вращающий момент рамки прибора; К — постоянная при­бора, зависящая от конструктивных особенностей; I — ток в обмотке, рамки, А.

Такая зависимость обеспечивает равномерность шкалы. Противо­действующий момент пружины выразится формулой:

М_ПР = К₁ ά ,

где: К₁—постоянная величина для данной пружины, зависящая от упругих свойств ее материала; ά — угол отклонения стрелки прибора.

При любой измеряемой величине, показываемой стрелкой прибора,
М = М_ПР; К I = К₁ ά . Откуда: ά=

где S — чувствительность прибора.

Угол поворота стрелки прибора ά прямо пропорционален измеряе­мому току в первой степени I, поэтому шкала прибора равномерная.

Алюминиевый каркас, на котором намотана обмотка, в этом при­боре служит хорошим магнитоиндукционным успокоителем колебания стрелки. При колебаниях каркаса в сильном магнитном поле воздуш­ного зазора в нем индуцируются вихревые токи, магнитное поле ко­торых противодействует по закону Ленца магнитному полю постоян­ного магнита и тормозит колебания стрелки.

Достоинства:

1. Высокая точность.

2. Высокая чувствительность, обусловленная достаточно сильным магнитным полем прибора.

3. Равномерная шкала.

4. Практически отсутствуют влияния внешних магнитных полей.

5. Малое потребление энергии.

6. Эффективная работа успокоителя.

Недостатки:

1. Невозможность измерения переменных токов без дополнитель­ных устройств.

2. Прибор недостаточно стойкий даже к кратковременным пере­грузкам, так как тонкие бронзовые спиральные пружины либо пере­горают при больших перегрузках, либо в результате нагрева теряют свою упругость.

Применение в технике.

Эти приборы широко применяются в аппаратуре связи в качестве вольтметров для измерения напряжений источников постоянного то­ка, миллиамперметров и микроамперметров на постоянном токе.