Основные электроизмерительные приборы

Основными электроизмерительными приборами являются амперметры и вольтметры магнитоэлектрической и электромагнитной систем, а также ваттметры электродинамической и ферродинамической систем.

Приборы магнитоэлектрической системы.В приборах магнитоэлектрической системы вращающий момент создается за счет взаимодействия поля постоянного магнита с рамкой (катушкой), по которой протекает ток. Конструктивно измерительный механизм прибора может быть выполнен либо с подвижным магнитом, либо с подвижной рамкой. На рисунке _ показана конструкция прибора с подвижной рамкой. Постоянный магнит 1, магнитопровод с полюсными наконечниками 2 и неподвижный сердечник 3 составляют магнитную систему механизма. В зазоре между полюсными наконечниками и сердечником создается сильное радиальное магнитное поле, в котором находится подвижная прямоугольная рамка 4, намотанная тонким медным или алюминиевым проводом на алюминиевом каркасе (или без каркаса). Рамка закреплена между полуосями 5. Спиральные пружинки 6, предназначенные для создания противодействующего момента, одновременно используются для подачи измеряемого тока в рамку. Рамка жестко соединена со стрелкой 7. Для балансировки подвижной части имеются передвижные грузики 8.

Расширение пределов измерения.Расширение пределов измерения амперметров достигается включением шунта параллельно прибору. Сопротивление шунта R_Ш должно быть меньше сопротивления измерительного механизма R_ИМ и подбирается так, чтобы при измерении основная часть измеряемого тока проходила через шунт, а ток, протекающий через рамку прибора, не превышал допустимого значения. Если необходимо иметь верхний предел измерения амперметра I, а верхний предел измерительного механизма I_ИМ, то сопротивление шунта

,где

Амперметры для измерения сравнительно небольших токов (до нескольких десятков ампер) имеют внутренние шунты, вмонтиро-ванные в корпус прибора. Для измерения больших токов (до не-скольких тысяч ампер) применяются наружные шунты. В целях стандартизации наружные шунты выпускаются в основном на номи-нальное падение напряжения 75 мВ классов точности от 0,02 до 0,5.

Для расширения пределов измерения вольтметра последовательно с сопротивлением рамки включается добавочное сопротивление R_Д, которое ограничивает падение напряжения на рамке прибора до допустимых пределов. Если необходимо измерять напряжение U, а верхний предел измерительного механизма U_ИМ, то величина добавочного сопротивления должна быть

, где

Добавочные сопротивления бывают внутренними или наружными.

Достоинства приборов – высокие точность и чувствительность, недостатки – работа только на постоянном токе и малая перегрузочная способность.

Приборы электромагнитной системы.Принцип действия приборов электромагнитной системы основан на взаимодей-ствии магнитного поля, создава-емого током в неподвижной катушке, с подвижным ферро-магнитным сердечником. Одна из конструкций электромагнит-ного механизма представлена на рисунке _, где 1 – катушка; 2 – сердечник, укрепленный на оси прибора; 3 – воздушный успо-коитель; 4 – спиральная пружинка, создающая противо-действующий момент. При включении прибора под действием магнитного поля катушки сердечник намагничивается и втягивается внутрь катушки. Подвижная часть механизма поворачивается до тех пор, пока вращающий момент не уравновесится противодействующим моментом, создаваемым пружинкой.

Достоинствами приборов электромагнитной системы являются простота конструкции, способность выдерживать значительные перегрузки, возможность градуировки приборов, предназначенных для измерений в цепях переменного тока, на постоянном токе. К недостаткам приборов можно отнести большое собственное потребление энергии, невысокую точность, малую чувствительность и сильное влияние магнитных полей.

У амперметров в катушке мало витков толстого провода, у вольтметров – много витков тонкого провода

Промышленностью выпускаются амперметры электромагнитной системы с верхним пределом измерения от долей ампера до 200 А, и вольтметры с пределами измерения от долей вольта до сотен вольт.

Расширение пределов измерения.При необходимости расширения пределов измерения амперметров и вольтметров применяются трансформаторы тока и трансформаторы напряжения.