S3. Магнитоэлектрические механизмы и приборы

Магнитоэлектрический механизм (рис. 108) состоит из постоянного магнита 2, магнитопровода 1, полюсных наконечников 4 и цилиндрического сердечника 5. В рабочем зазоре между сердечником и полюсными наконечниками образуется равномерное радиальное магнитное поле с индукцией В. Подвижная катушка 6, выполненная из тонкого изолированного провода, помещена в рабочем зазоре и укреплена на осях. Концы обмотки электрически соединены со спиральными пружинами 3, по которым измеряемый ток I поступает в катушку. При наличии тока на активную длину l витка обмотки действует сила F, равная, согласно закону Ампера,

F=BlwI

где w — число витков обмотки.

Под действием пары таких сил, действующих на обе активные стороны катушки, создается вращающий момент

,

где b u s — соответственно ширина и площадь катушки (s = bl); Ф — магнитный поток; ψ₀— постоянная прибора, равная потокосцеплению катушки.

Из последнего выражения видно, что вращающий момент прямо пропорционален току. С учетом выражения М_вр= М_пругол поворота а также пропорционален току I.

где S_I=ψ₀/k — чувствительность измерительного механизма по току — величина постоянная.

Магнитоэлектрические приборы, в которых используются магнитоэлектрические измерительные механизмы, применяют для измерения

постоянных токов (амперметры), напряжений (вольтметры), сопротивлений (омметры) и т. д. Магнитоэлектрические амперметры и вольтметры имеют высокую точность, равномерную шкалу, обладают малым потреблением энергии от объекта измерения.

К недостаткам этих приборов относятся: непригодность к работе в цепях переменного тока, чувствительность к перегрузкам и зависимость показаний от окружающей температуры.

Магнитоэлектрические приборы имеют высокую чувствительность и потому широко используются в качестве нулевых индикаторов при измерениях в мостовых и компенсационных цепях постоянного тока. Их применяют также в качестве лабораторных и щитовых приборов на электростанциях и других энергетических предприятиях.

Магнитоэлектрические приборы в сочетании с различными преобразователями переменного тока в постоянный служат для измерения в цепях переменного тока. К таким приборам относятся выпрямительные и термоэлектрические приборы.