8. Магнитоэлектрические приборы Амперметры и вольтметры

В амперметрах измерительный механизм (катушка с токоподводом) включается непосредственно в цепи или при помощи шунта

I =I_k

либо

прибор катушка

а) непосредственное включение (последовательное) используется для токов I_k ≤ 30мА. При больших токах начинаются нагреваться токоподводы → изменяется W → изменяется S_I.

б) для больших токов используется прибор с шунтом I_k > 30мА.

Сопротивление шунта определяется:

Шунт изготавливается из манганин; основное его отличие от других сплавов – он имеет «0»ой температурный коэффициент (стабильный материал)

Основным фактором, влияющим на работу магн.-электр. измерительного прибора является изменение t_{окр среды} , что сказывается на их работе следующим образом.

1. при повышении t пружины, создающие M_пр стремятся раскрутиться, для компенсации этого явления устанавливают 2 пружины с противоположным направлением витков.

2. пружины ослабевают на 0,2-0,4% на каждые 10^оС повышения температуры.

3. магнитный поток постоянного магнита уменьшается примерно на те же числа при увеличении t^o на 10^оС.

2-е и 3-е взаимокомпенсируются

4. изменяется эл. сопротивление катушки и токоподводов. (температурный коэффициент меди 4% на 10^оС) – это основной источник тем-ой погрешности в магн.-эл. приборах. Для схемы а (амперметр без шунта) эта погрешность отсутствует, т.к. амперметр показывает новое значение тока при изменении t^o (это не погрешность ) → работает закон Ома

В амперметрах с шунтом появляются тем-ая погрешность из-за перераспределения тока между катушкой и шунтом.

I = 10A t^o ↑

I_k=0.03 A I_k=0.027 A

I_ш = 9.97 А I_ш = 9.973 А

В

R_g

R_k

вольтметрах катушка включается последовательно с добавочным регистром из манганина.

R_g = R_k (m-1) m=u/u_k

Чем больше диапазон изм-ий, тем больше R_g. Чем больше R_g, тем меньше темп-ная погрешность.

Схемы для амперметра с шунтом

R_k

R_k – медь

R_ш, R_g – манганин

Чем больше R_g , тем меньше температурный коэффициент.

Однако при последовательном соединении R_k и R_g , ↓ чувствительность → низкий класс точности прибора.

Для высокого класса точности:

R₁ – полупроводниковый резистор

R₂ – манганин

Температурный коэффициент у полупроводника «-»ый и очень большой. Он взаимокомпенсируется с температурным коэффициентом манганина (R₁ в 10 раз меньше R₂)

С помощью R₂ подбирают характеристику R_g (всегда вручную)

Схемы для вольтметра:

Ч ем больше предел измерения, тем меньше температурная погрешность.

9.Магнитоэлектрический омметр

На основе магнитоэлектрических элементов могут быть построены омметры с последовательной и параллельной схемой включения измерительного.

а ) Последовательное включение б) Параллельное включение

- коэффициент чувствительности,

ИМ – измерительный механизм.

Шкалы омметров неравномерные (в схеме «0» слева).

В схеме а) наибольший коэффициент отклонения при («0» справа).

Одна из проблем состоит в том, что используются в качестве источника питания сухие элементы-батарейки => со временем их напряжение падает => существует регулировка «0».

С пособ 1: Способ 2: изменение индукции;

Используется магнитный шунт.

- напряжение батарейки Для регулировки

устанавливается шунт, который

регулирует индукцию в зазоре.

При приближении МШ, индукция

в зазоре убывает ( и наоборот )

Недостатком является наличие ручной регулировки. От него свободны магнито-электрические омметры с логометрическим измерительным механизмом.

Вращающий момент магнито-электрического прибора:

Противодействующий момент создается с помощью второй катушки.

;

;

Ни один момент не зависит от .

Для того, чтобы хотя бы один из моментов зависел от , необходимо, чтобы индукция зависела от . Для этого сердечник делается эллипсообразным, катушки жестко закреплены.

Прировняв эти моменты, получим:

Угол отклонения - функция отношения токов

У стройство омметра на основе логометра.

- катушки

т.е. не зависит от напряжения питания

измеряемый; добавочный; дополнительный

Однако без напряжения прибор не будет работать. Нижний предел напряжения определяетяс моментами (-ом) трения в опорах. и должны быть больше этих моментов. Верхний предел определяется техникой безопасности.