Измерительные средства с электрическим преобразованием. Устройство. Принцип действия. Область применения.

Электроизмерительные приборы находят широкое применение в науке и технике, позволяя измерять разнообразные величины, изучать различные физические явления, определять режимы работы машин, контролировать и управлять производственными процессами. К этим приборам относятся: амперметр, вольтметр, ваттметр, счетчики и т.д., которые используют магнитное, тепловое и механическое воздействие электрического тока.

Наиболее распространенными являются приборы электромагнитной и магнитоэлектрической системы. Приборы электромагнитной системы основаны на явлении втягивания сердечника в катушку с током.

Неподвижная катушка 1, намотанная медным проводом, имеет отверстие в виде щели. В эту щель входит сердечник 2, эксцентрично укрепленный на оси, на которой укреплена также стрелка с грузиками для уравновешивания подвижной части, спиральная пружина 4 для создания противодействия и крыло 3 воздушного успокоителя подвижной системы прибора.

При возникновении тока в катушке происходит намагничивание сердечника и он втягивается в катушку. При этом поворачивается ось и закручивается пружина. Чем больше сила тока, тем сильнее втянется сердечник и стрелка на шкале прибора повернется на больший угол. Для гашения колебаний подвижной системы и стрелки прибора при измерении применяют различные успокоители. Наиболее простым является воздушный успокоитель. Он имеет закрытый с одного конца дугообразный цилиндр, внутри которого перемещается поршень, не касаясь стенок. Поршень связан с осью прибора. При колебаниях подвижной системы прибора поршень пе­риодически создает сжатие и разряжение воздуха в цилиндре, это способствует затуханию колебаний стрелки прибора, позволяя точнее производить измерения.

Электромагнитные приборы просты по устройству, устойчивы к перегрузкам и надежны в работе. Они получили широкое применение в качестве миллиамперметров, амперметров и вольтметров в цепях постоянного и переменного токов.

Более чувствительными являются приборы магнитоэлектрической системы, принцип действия которых основан на явлении взаимодействия проводника с током и Магнитного поля магнита.

Около полюсных наконечников 2 постоянного магнита 1 неподвижно укреплен стальной цилиндрический сердечник 3. В зазоре между полюсными наконечниками и цилиндрическим сердечником образуется сильное магнитное поле.

В этом зазоре находится подвижная катушка 4, представляющая собой легкую алюминиевую рамку, обмотанную тонким изолированным проводом; на ее торцовых сторонах укреплены полуоси 5, упирающиеся в подпятники 6. На одно полуоси жестко укреплена стрелка 7. Конец стрелки может свободно перемещаться над шкалой 8 с делениями. Две спиральные пружины 9 служат для противодействия вращению катушки, а также обеспечивают электрическое соединение обмотки рамки с внешней цепью. Для этого к одной пружине припаивается начало обмотки, а к другой – ее конец. Наружные концы пружинок с зажимами приборы.

Успокоение подвижной системы прибора происходит за счет вихревых токов, которые возникают в алюминиевом каркасе рамки при ее движении в магнитном поле.

Приборы магнитоэлектрической системы применяются в гальванометрах, вольтметрах и амперметрах постоянного тока. Показания этих приборов не зависят от влияния внешних магнитных полей. Они мало расходуют энергии при работе, имеют быстрое успокоение, большую точность, высокую чувствительность, равномерную шкалу измерений.