Главная Об электрических измерениях. Достоинства и недостатки



добиваться линеаризации шкалы специальным выбором формы пластин.

К достоинствам приборов электростатической системы относятся широкий частотный диапазон, ничтожное потребление энергии, независимость показаний от внешних магнитных полей.

К недостаткам следует отнести низкую чувствительность, невысокую точность, необходимость экранирования измерительного механизма от влияния внешних электрических полей.

Приборы электростатической системы в основном используются в лабораторной практике для измерения напряжений в высокоомных цепях на частотах от нескольких герц до нескольких мегагерц. Применение электронных усилителей позволяет значительно увеличить чувствительность приборов и использовать их в качестве милливольтметров. Применение емкостных делителей расширяет верхний предел измерения вольтметров до значений порядка нескольких киловольт. Емкостный делитель, показанный на рис. 2.22, имеет коэффициент деления

и обеспечивает увеличение верхнего предела измерения вольтметра в 1/Л = С2/С7 + 1 раз. (Это справедливо, если собственная емкость электростатического вольтметра много меньше С2. В противном случае значение к должно быть уточнено).

2.6. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПРИБОРЫ

Принцип действия приборов электромагнитной системы основан на взаимодействии магнитного поля, создаваемого током в неподвижной катушке, с подвижным ферромагнитным сердечником. Одна из наиболее распространенных конструкций электромагнитного измерительного механизма представлена на рис. 2.23, где / - катушка; 2 - сердечник, укрепленный на оси прибора; 3 - спиральная пружина, создаюшая противодействуюший момент; 4 - воздушный успокоитель. (Встречаются также другие конструктивные модификации измерительных механизмов этой системы.) Под действием магнитного поля сердечник втягивается внутрь катушки. Подвижная часть механизма поворачивается до тех пор, пока вращающий момент не уравновесится противодействующим моментом, создаваемым пружиной.

Уравнение преобразования. Энергия магнитного поля катушки, через которую протекает ток /,

= "/2. • (2.60)

где L - индуктивность катушки, зависящая от положения сердечника, а следовательно, и от угла поворота подвижной части.




Рис. 2.23

Согласно (2.2) вращающий момент . Кр = KJ = (РП){Ъ11Ъа).

(2.61)

При установившемся отклонении подвижной части механизма Mjgp = Л/др, где Mjjp = Wa, т.е. уравнение преобразования прибора имеет вид

а = (1/2Й/) (dL/da)I

(2.62)

Если по катушке протекает переменный ток /(f), то необходимо произвести усреднение по времени:

(2.63)

1 Ы I

----Si4t)dt.

2W да Т о

По определению действующее значение тока

-J/2(/)dr, г о

т.е.

а = (ll2W)(dL/da)P.

(2.64)

(2.65)

Из (2.65) следует, что угол поворота подвижной части механизма пропоршюнален квадрату действующего значения тока, т.е. не зависит от направления тока. Поэтому электромагнитные приборы одинаково пригодны для измерений в цепях постоянного и переменного



тока. Линеаризация шкалы производится при помощи выбора специальной формы сердечника.

Амперметры. Промышленностью выпускаются амперметры с номинальным током от долей ампера до 200 А. Наиболее распространены амперметры на 5 А. Последнее обстоятельство связано с тем, что на практике для расширения пределов измерения используются трансформаторы тока, причем номинальное значение тока во вторичной обмотке выбирается, как правило, равным 5 А, На рис. 2.24 показано включение амперметра во вторичную обмотку трансформатора тока. Здесь w, - первичная обмотка; W2 - вторичная; /[ и /г - соответствующие токи.

Вольтметры. Если учесть, что ток через катушку прибора / = , где и - приложенное напряжение, а - сопрот11вление катушки, то из (2.65) следует


Рис. 2.24

а = {\l2W)(bLlba)(\IRl)V.

(2.66)

Таким образом, шкала измерительного механизма может бьггь про-градуирована и в едхшицах напряжения. Для расширения пределов измерения вольтметров используются добавочные сопротивления, поэтому приборы можно выполнять многопредельными. Промышленностью выпускаются электромагнитные вольтметры с номинальным напряжением от долей вольта до сотен вольт.

К достоинствам приборов электромагнитной системы относятся: простота конструкции, низкая стоимость, надежность, способность выдерживать большие перегрузки, пригодность для измерения в цепях как постоянного, так и переменного тока.

Недостатками являются: большое собственное потребление энергии, малая точность, малая чувствительность, сильное влияние внешних магнитных полей.

Приборы электромагнитной системы применяются в основном в качестве щитовых амперметров и вольтметров переменного тока промышленной частоты. Класс точности этих приборов 1,5 и 2,5. В некоторых особых случаях они используются для работы на повышенных частотах: амперметры до 8000 Гц, вольтметры до 400 Гц, Используются они и в лабораторной практике как переносные приборы классов точности 0,5 и 1,0.

Резонансный (вибрационный) частотомер. Электромагнитные механизмы нашли применение также для изготовления частотомеров, пред-58



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 [17] 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114


0.0102