3. Магнитоэлектрический логометр

В рассмотренных механизмах отклонение подвижной части зависит от протекающего по обмотке тока, и, следо­вательно, такие механизмы могут быть использованы для измерения токов или величин, пропорциональных току.

Существуют, однако, конструкции механизмов (не толь­ко магнитоэлектрические), предназначенные для измерения не какой-либо величины, а отношения двух величин, обычно двух токов. Такие приборы называются логометрами, ου греческого слова логос—отношение.

Так как логометр измеряет отношение двух электриче­ских величин, то в нем всегда имеются два элемента, на каждый из которых действует одна из величин, образую­щих измеряемое отношение. Оба эти взаимосвязанные эле­мента образуют подвижную часть логометра. Вращающие моменты, создаваемые элементами, должны быть направ­лены навстречу друг другу, а положение равновесия опре­деляется равенством обоих моментов. Можно считать, что в таком устройстве один элемент подвижной части создает вращающий момент, а другой — противодействующий и, следовательно, здесь нет необходимости в противодей­ствующем моменте, создаваемом спиральной пружиной. Таким образом, в логометрах механический противодей­ствующий момент заменен электрическим, следовательно, при отсутствии токов на подвижную систему не действуют никакие моменты и она занимает любое случайное поло­жение. Ток в обмотки подвижной части подводится через безмоментные токоподводы .

В магнитоэлектрических логометрах подвижная часть состоит из двух жестко скрепленных между собой под не­которым углом (90°, 60° и меньше) обмоток.

В отличие от обычного механизма вращающие момен­ты обеих подвижных катушек (или по крайней мере одной из лих) должны зависеть от угла поворота. Чтобы полу­чить такую зависимость, магнитное поле в воздушном за­зоре искусственно делают неравномерным — обычно при помощи неодинакового воздушного зазора.

На рис. 7,α и б показаны конструкции логометров с двумя одинаковыми обмотками. В первой из них неодно­родность поля создается тем, что центры расточки полюс­ных •наконечников смещены по оси намагничивания относи­тельно центра сердечника, расположенного между ними; во второй — при помощи миндалевидного сердечника.

Большое распространение имеет конструкция рис. 14,в, в которой одна обмотка вращается вокруг цилин­дрического полого сердечника, а вторая меньшего размера, создающая противодействующий момент, вращается одной стороной в воздушном зазоре, а другой внутри сердечника, имея, таким образом, только одну активную сторону. Неоднородность поля достигается за счет .некоторого эксцен­триситета между центром расточки полюсных наконечни­ков и центром сердечника.

При наличии е рамках токов I ₁ и I₂ имеем два направ­ленных навстречу вращающих момента:

где через f₁(α) и f₂(α )обозначены зависимости индукции в зазоре от угла поворота подвижной части в местах рас­положения активных проводов первой и второй обмоток и их параметры.

а) б) ^/^1 в)

Рис.7. Различные конструкции магнитоэлектрических логометров

Под действием разности моментов подвижная часть начнет поворачиваться, причем по мере поворота больший момент (вращающий) будет уменьшаться, а меньший (про­тиводействующий) возрастать. Равновесие наступит при равенстве моментов

M₁ = M₂

Следовательно

I ₁f₁(α) = I ₂f₂(α)

Откуда

I₁/I₂ = f₂ (α )/f₁ (α) = f₃ (α ) (9)

Как видно из (9), отношение токов I₁/I₂ и угол откло­нения подвижной части связаны между собой определен­ной функциональной зависимостью. Отсюда также видно, что для получения зависимости (9) необходимо, чтобы функции f₂ (α ) и f₁ (α ) были неодинаковы, для чего и нужна неравномерность индукции в воздушном зазоре.

Нетрудно также видеть, что если обе цепи логометра имеют один источник питания, то отклонение подвижной части не зависит (в известных пределах) от колебаний напряжения источника питания, так как токи 'при этом бу­дут меняться всегда в одном и том же отношении, что имеет большое значение при использовании логометрических механизмов для целей измерения.

Кроме логометров с подвижными рамками, существуют также логометры с подвижным постоянным магнитом. Такие логометры имеют две неподвижные, обычно одинаковые по размерам и параметрам катушки, скрепленные под определенном углом друг к другу.

При протекании по ка­тушкам токов подвижный мага и г будет устанавливаться по направлению вектора результирующего поля, которое зависит от соотношения токов в катушках. На рис. 15,а, б и в показаны три положения подвижного магнита, соот­ветствующие случаям, когда I₁ >I_2, I₁=I₂ и I₁<I_2.

Рис. 8 Схема устройства магнитоэлектрического

логометра с подвижным магнитом

Магнитоэлектрические логометры находят широкое при­менение в приборах для измерения сопротивления , а также в устройствах для измерения неэлектриче­ских величин: термометры сопротивления, манометры, рас­ходомеры, указатели уровня жидкости и др.