48. Логометры

В приборах типа логометров равновесие подвижной части устанавливает­ся в результате взаимодействия двух электромагнитных моментов. При наличии токов в двух подвижных эле­ментах (обмотках) равновесие подвижной части зависит только от отношения этих токов.

Логометры по неподвижной части не отличаются от других типов приборов, поэтому они могут быть по схе­ме устройства магнитоэлектрическими, электродинами­ческими и др. (рис. 9.15).

Конструкция магнитоэлектрического логометра пре­дусматривает неравномерность магнитного потока в за­зоре 2 между полюсными наконечниками постоянного магнита 1 и сердечником из мягкой стали (рис. 9.15). Эта неравномерность достигает­ся приданием особой формы при расточке наконечников или сер­дечника. Положение жестко свя­занных катушек, укрепленных на одной оси, зависит от двух вращающих моментов. Равен­ство моментов определяется зна­чением токов в обмотках кату­шек и углом поворота (значе­нием магнитной индукции в зазоре).

Н а рис. 9.15 показан логометр с эллипсоидальным сердечником. Даже при рав-_вых токах в обмотках (I₁ = I₂) одна катушка находится в более узком зазоре, где магнитная индукция поля В₁ большая, другая — в более широком зазоре, где магнит­ная индукция В₂ < B₁. Следовательно, вращающие моменты не одинаковы. Они направлены навстречу друг другу, и установившемуся равновесию подвижной части соответствует M_вр1= М_вр2.

Так как вращающий момент зависит от магнитной индукции В(α), которая изменяется с изменением угла поворота о, имеем:

М_вр1= с₁ I₁ B₁ (α) ; М_вр2= с₂ I₂ B₂(α).

Равенство вращающих моментов будет достигаться при следующем соотношении токов в обмотках:

. (9.12)

При отсутствии токов в катушках подвижная часть может занимать любое положение, а при наличии токов, как это видно из (9.12), угол поворота зависит от соотно­шения токов.

Магнитоэлектрические логометры широко использу­ют в качестве омметров. Отношение токов в двух срав­ниваемых ветвях с сопротивлением R_x (прибора) и R_x(измеряемого сопротивления) при одинаковых напряже­ниях U определяется углом поворота α, зависящим от сопротивлений этих ветвей:

α= f(R_x/ R_x). (9.13)

Из (9.13) следует, что показание прибора не зависит от значения напряжения. Поэтому в омметрах в каче­стве источника энергии используют генераторы постоян­ного тока с ручным приводом, несмотря на то что при вращении вручную якоря генератора возникают значи­тельные колебания ЭДС.

Для определения сопротивления изоляции в элект­рических установках используют так называемые мега-омметры (рис. 9.16).

Токи в рамках соответ­ственно: ,

поэтому согласно (9.12): α= f . (9.14)

Из уравнения (9.14) видно, что шкала мегаомметра неравномерная. При R_x = О угол а максимален и поэто­му нулевая отметка шкалы находится справа, а при со­противлении R_x = α= 0 и стрелка прибора остается в крайнем левом положении.

В электродинамических и ферродинамических логометрах подвижная система также состоит из двух кату­шек с токами I₁ и 1₂ (рис. 9.17). Последовательно с под­вижной катушкой 1 включают такую индуктивность L, чтобы ток I₁ был сдвинут по фазе относительно напряже­ния сети U_ практически на угол П/2 (рис. 9.176). После­довательно с катушкой 2 включают такой резистор R, чтобы ток _{I2совпадал} с напряжением U_ (индуктивно­стью подвижных катушек в связи с ее малостью пренеб­регают). Магнитный поток Ф неподвижной катушки 3 совпадает по фазе с током нагрузки I, так как обмотка этой катушки включена последовательно с нагрузкой. При сдвиге плоскостей рамок подвижных катушек относительно друг друга на угол у и плоскости рамки под­вижной катушки 2 относительно осевой линии магнит­ного потока Ф на угол а (рис. 9.17а) получаем:

М_вр1= с₁I₁Icos ((π/2)- cos ,

М_вр2= с₂I₂Icos cos( . (9.15)

Вращающие моменты всегда направлены навстречу друг другу, а их значение зависит от углов и . При заданном значении угла ср равенство моментов M_Bp1 = М_вр2 и установившееся положение подвижной системы насту­пает при некотором значении угла а. Из равенства мо­ментов (9.15) имеем:

.

Обеспечив конструктивным решением c1= c2, = и , получим , что α= φ, т. е. пространственный угол а подвижной части прибора равен сдвигу фазφ. На принципе действия логометра основаны фазометры элек­тродинамической и ферродинамической систем — при­боры, измеряющие сдвиг фаз между напряжением U и током I в цепи.