47. Магнитоэлектрические приборы

Момент вращения в магнитоэлектрических приборах создается в результате воздействия магнитного поля по­стоянного магнита на проводники с током. Подвижная часть может выполняться или в виде рамки с обмоткой, или в виде постоянного магнита, закрепленного на оси. Более распространена конструкция с подвижной рамкой.

Приборы с подвижным магнитом имеют более низ­кие классы точности и изготовляют как указательные (класс 4,0 и ниже) для транспортных средств (автомоби­ли, тракторы и т. д.).

На рис. 9.3 приведена принципиальная схема прибо­ра с подвижной рамкой. Рамка 1 с обмоткой помещается в зазоре 3 между магнитом 4, расположенным внутри рамки, и магнитным ярмом 5. Так как воздушный зазор вдоль окружности магнита постоянен, то магнитная ин­дукция В в зазоре также постоянна. Если в обмотке с числом витков существует ток /, то создается вращающий момент

Мв_р = В ISp = ФI, (9,1)

где S_p — площадь рамки в плоско­сти радиуса вращения; Ф = BS_p — магнитный поток.

Под действием вращающего мо­мента рамка поворачивается на угол α и закручивает пружину 2. Противодействующий момент, со­здаваемый пружиной,

М_пр = тα, (9.2) где т — удельный противодейству­ющий момент.

Рис. 9.3

Принципиальная схема магнитоэлектрическо­го прибора с магнитом, расположенным внутри рамки

При некотором значении тока I в обмотке рамки, учитывая, что Ф = const и = const, вращающий момент Мв_р = const. Следовательно, при некотором угле поворота рамки противодействующий момент пружины будет равен вращающему моменту: Мпр = М_вр, или та = ФI= k I, где Ф= k = const. Тогда

= ,

где с = k/m = const.

Угол поворота стрелки прибора — это угол поворота рамки, поэтому из выражения (9.3) видно, что шкала такого прибора равномерная.

Величина с = /I получила название чувствитель­ности прибора. Повышение чувствительности может быть получено за счет увеличения магнитной индукции В и произведения S_pw и уменьшения т. Уменьшить удель­ный момент можно, переходя к использованию светово­го указателя и растяжек.

Магнитоэлектрические приборы пригодны только для измерения в цепях постоянного тока. При включении их в цепь переменного тока применяют преобразовательные устройства (выпрямители, термоэлектрические преобразователи и т. д.).

Широкое распространение получили узкопрофильные магнитоэлектрические приборы со световым указателем для установки их на щитах и пультах .Они занимают в 5...10 раз меньшую площадь и имеют допол­нительные информационные возможности за счет изме­нения при выходе измеряемой величины за устанавлива­емые пределы цвета указателей или за счет появления сигнала от фотоконтактного устройства.

Обмотку рамки измерительного механизма рассчи­тывают на токи до 100 мА, если прибор используют как амперметр, и до 10 мА, если как вольтметр. Большие токи вызвали бы увеличение сечения проводов обмотки рамки (обычно диаметр проводов не превышает 0,2 мм), а следовательно, массы и момента инерции подвижной части прибора. Пределы измерения по току в магнито­электрических приборах расширяют с помощью шун­тов, а по напряжению — с помощью добавочных резис­торов.