Электромагнитные приборы

Приведенная погрешность прибора, находящегося в нормальных рабочих условиях (температура 20° С, отсутствие вблизи прибора ферромагнитных масс, нормальное рабочее положение шкалы и т. д.), называется основной погрешностью прибора.

Пример. Пусть при изменении силы тока I=4 а в нормальных условиях пользовались амперметром со шкалой 0—10 а и он показывал, что сила тока в цепи 4,1 а. Вычислить основную (приведенную) погрешность прибора, харак­теризующую его точность.

Р е ш е н и е:

В зависимости от допускаемой основной погрешности электро­измерительные приборы делятся на восемь классов точности: 0,05 0,1; 0,2; 0,5; 1; 1,5; 2,5; 4.

Цифра класса точности показывает величину допускаемой ос­новной (приведенной) погрешности ∆Aмакс прибора в процентах вне зависимости от знака погрешности.

Класс точности

Прибор, у которого класс точности выражен меньшим числом, позволяет выполнять измерение с большей точностью.

Зная класс точности прибора и наибольшее значение величины, которую можно измерить данной шкалой прибора, можно опреде­лить наибольшую возможную абсолютную погрешность выполнен­ного измерения:

Пример. Допустим, что наибольшая сила  тока,  которую  можно  измерить данным амперметром, составляет 15 а,  класс точности прибора К=4.

Определить наибольшую возможную абсолютную  погрешность  при  выполнении измерения в любой точке шкалы.

Решение:

Чем ближе измеряемая величина к наибольшему значению, ко­торое позволяет измерить прибор, тем меньше погрешность при про­чих равных условиях. Это обстоятельство следует учитывать при выборе предела измерения прибора для выполнения измерения.

Электроизмерительные приборы классифицируются по роду из­меряемой величины, принципу действия, степени точности и роду измеряемого тока, кроме того, они делятся на эксплуатационные группы.

По роду измеряемой величины приборы делятся на амперметры, вольтметры, омметры, ваттметры, счетчики, электротермометры, электротахометры  (измеряющие число  оборотов в  минуту) и др.

По принципу действия измерительного механизма приборы мо­гут быть следующих систем: электромагнитной, магнитоэлектриче­ской, электродинамической, ферродинамической, индукционной, выпрямительной, термоэлектрической, электронной, вибрационной и электростатической.

В зависимости от рода тока, для измерения которого предназна­чены приборы, они делятся на приборы, измеряющие переменный ток, постоянный ток, и приборы, измеряющие переменный и посто­янный токи.

Выпускают приборы трех основных эксплуатационных групп: А, Б и В. Условные обозначения электроизмерительных приборов разных эксплуатационных групп приведены в табл. 5.

На шкале каждого электроизмерительного прибора условными знаками указаны необходимые сведения о конструкции и эксплуа­тации прибора. Например, на шкале вольтметра (рис. 76) указано: вольтметр (V) электромагнитной системы; предназначен для изме­рения переменного напряжения (~) в пределах от 0 до 250 в; при измерениях напряжения прибор следует устанавливать вертикально

изоляция испытана  напряжением 2 кв  класс точности  1,5; заводской номер 5140; год выпуска 1966; эксплуатационная группа .

К электроизмерительным приборам всех систем предъявляются следующие технические требования:

точность и надежность в работе и низкая стоимость; потребление по возможности малой мощности; способность не вносить заметных из­менений в электрические параметры измеряемой цепи; более равномерные деления в пре­делах рабочей части шкалы; способность выдерживать возможно большую перегрузку; продолжительный срок службы без ухудшения своих качеств; надежная изоляция токоведущих частей от корпуса; показания практически не должны зависеть от влияния внешних факторов; стрелки приборов должны быстро устанавливаться у соответ­ствующего деления шкалы.

§ 67. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПРИБОРЫ

  Устройство электромагнитного прибора с плоской катушкой по­казано на рис. 77. Неподвижная часть прибора представляет собой плоскую катушку 1 с обмоткой из изолированной медной проволо­ки. Концы обмотки присоединяются к зажимам прибора. Подвиж­ная часть прибора имеет ось 4, установленную в подпятниках, не­которой помещаются стальной сердечник, стрелка 7 и сегмент успо­коителя 2, который находится в магнитном поле постоянного маг­нита 3, Спиральная пружина 5, создающая противодействующий момент, соединена одним концом с корректором 6, а другим — с осью. В вырезе корректора помещается эксцентричный штифт с головкой винта.

Когда по обмотке катушки протекает электрический ток, создает­ся магнитное поле и стальной сердечник втягивается в катушку. В зависимости от силы тока в обмотке сердечник втягивается в ка­тушку в большей или меньшей степени, поворачивая на некоторый угол ось со стрелкой.

Одновременно с увеличением отклонения подвижной части при­бора возрастает противодействующий момент, создаваемый закру­чиванием  спиральной  пружины.  При  определенном  положении подвижной части измерительного прибора противодействующий мо­мент полностью уравновешивает вращающий момент, а стрелка по шкале прибора указывает измеряемую величину.

При выключении тока стрелка под действием спиральной пружи­ны 5 возвращается в исходное положение.

Втягивание сердечника происходит независимо от того, какой ток (постоянный  или переменный) протекает по обмотке. В том и

другом случае ток возбуждает магнитное поле, действующее на сердечник, а последний при переменном токе соответствен­но перемагничивается. Поэтому электромагнитные  приборы

пригодны для измерения как в цепях постоянного, так и в це­пях переменного тока.

Для  установки  стрелки  на  нуль служит корректор 6. При повороте эксцентричного штиф­та он действует на нижнее плечо корректора и отклоняет его. Верхняя часть корректора, пе­ремещаясь, тянет за собой спи­ральную  пружину,  которая поворачивает  ось  вместе  со стрелкой  и  устанавливает  по­следнюю на нуль.

Чтобы при измерениях стрелка прибора возможно бы­стрее останавливалась у соот­ветствующего деления шкалы, предусмотрено  специальное  устройство — успокоитель. Наиболее часто применяют магнитоиндукционные и воздушные успокоители.

Действие магнитоиндукционного успокоителя основано на ис­пользовании вихревых токов. При перемещении алюминиевого сег­мента-успокоителя между полюсами постоянного магнита в сегмен­те возникают вихревые токи. Взаимодействие магнитного поля постоянного магнита и вихревых токов создает согласно правилу Ленца необходимое торможение (успокоение) сегмента, а следова­тельно, и всей подвижной части прибора со стрелкой.