Электричество и магнетизм. Часть 1. Миловидова С.Д - 9 стр.

UptoLike

9
На оси подвижной части укреплена стрелка , конец которой
перемещается по шкале прибора . Для создания противодействующего
момента и одновременно для подвода тока в обмотку рамки служат две
спиральные пружины.
Теоретически нетрудно установить зависимость угла поворота
подвижной части α от величины тока I, протекающего по обмотке рамки
прибора α =k I, где k коэффициент пропорциональности, зависящий от
конструкции прибора . Из этой зависимости видно, что
магнитоэлектрические приборы имеют равномерные шкалы.
Достоинствами магнитоэлектрических приборов являются: высокая
точность и чувствительность, малое потребление энергии, апериодичность
(стрелка устанавливается на соответствующем делении почти без
колебаний), нечувствительность к внешним магнитным полям .
Работа приборов электромагнитной системы
Работа приборов электромагнитной системы основана на
взаимодействии магнитного поля, создаваемого измеряемым током при
прохождении его по обмотке неподвижной катушки с подвижным
железным сердечником , помещенным в это магнитное поле.
Предназначены эти приборы для
измерения силы тока и напряжения в цепях
переменного и постоянного токов.
На рис.2 показана схема устройства
электромагнитного прибора . Прибор
состоит из катушки (1) с узкой щелью .
Сердечник (2) изготовлен из мягкого
железа и прикреплен эксцентрично на оси.
С осью сердечника скреплены стрелка (3),
поршень воздушного успокоителя (4) и
спиральная пружина (5), создающая
противодействующий момент. Ток,
протекающий по катушке (1), образует
внутри нее магнитное поле, под действием которого железный сердечник,
намагничиваясь , поворачивается вокруг оси и втягивается в щель катушки.
Магнитное поле катушки пропорционально току ; намагничивание
железного сердечника тоже увеличивается с увеличением тока . Поэтому
можно приближенно считать, что в электромагнитном приборе
вращающий момент М
1
пропорционален квадрату тока
M
1
=k
1
I
2
,
где k
1
коэффициент, зависящий от конструкции прибора .
Противодействующий момент М
2
, создаваемой пружиной (5)
пропорционален углу поворота подвижной части прибора M
2
=k
2
α ,
где k
2
коэффициент, зависящий от упругих свойств пружины.
Равновесие подвижной части прибора определяется равенством
моментов, действующих на нее в противоположных направлениях .
Поэтому α=kI
2
, где k=k
1
/k
2
.
1
3
4
5
Рис.2
2
                                             9
     На        оси      под виж н ой     ча ст и у креплен а стрелка , кон ец кот орой
перем ещ а ет ся по шка ле приб ора . Д ля созд а н ия прот ивод ейст ву ю щ его
м ом ен т а и од н оврем ен н о д ля под вод а т ока в об м от ку ра м ки слу ж а т д ве
спира ль н ые пру ж ин ы.
     Т еоретически н етру д н о у ст а н овит ь за висим ость у гла поворот а
под виж н ой ча сти α от величин ы т ока I, прот ека ю щ его по об м от ке ра м ки
приб ора α =k I, гд е k – коэф ф ициен т пропорцион а ль н ост и, за висящ ий от
кон ст ру кции          приб ора .    Из       эт ой      за висим ост и     вид н о,     что
м а гн ит оэлект рические           приб оры        им ею т     ра вн ом ерн ые       шка лы.
Д остоин ст ва м и м а гн итоэлект рических приб оров являю т ся: высока я
т очн ост ь и чу вствит ель н ост ь , м а лое потреб лен ие эн ергии, а период ичн ост ь
(ст релка у ст а н а влива ет ся н а соот вет ст ву ю щ ем д елен ии почти б ез
колеб а н ий), н ечу вст вит ель н ост ь к вн ешн им м а гн ит н ым полям .
     Ра б от а приб оров электром а гн итн ой сист ем ы
     Ра б от а приб оров электром а гн итн ой сист ем ы осн ова н а н а
вза им од ейст вии м а гн итн ого поля, созд а ва ем ого изм еряем ым током при
прох ож д ен ии его по об м от ке н епод виж н ой ка т у шки с под виж н ым
ж елезн ым серд ечн иком , пом ещ ен н ым в эт о м а гн ит н ое поле.
                                         Пред н а зн а чен ы эти приб оры д ля
                                   4     изм ерен ия силы тока и н а пряж ен ия в цепях
                                         перем ен н ого и постоян н ого токов.
                                                 Н а рис.2 пока за н а сх ем а у ст ройст ва
                3                  5     элект ром а гн итн ого       приб ора .     Приб ор
                                         состоит из ка т у шки (1) с у зкой щ ель ю .
                                         С ерд ечн ик (2) изгот овлен из м ягкого
                                         ж елеза и прикреплен эксцен т ричн о н а оси.
                                         С ось ю серд ечн ика скреплен ы ст релка (3),
                                         поршен ь возд у шн ого у спокоит еля (4) и
                                2        спира ль н а я пру ж ин а       (5), созд а ю щ а я
        1       Рис.2                    прот ивод ейст ву ю щ ий         м ом ен т.     Т ок,
                                         прот ека ю щ ий по ка т у шке (1), об ра зу ет
вн у т ри н ее м а гн итн ое поле, под д ейст вием которого ж елезн ый серд ечн ик,
н а м а гн ичива ясь , повора чива ет ся вокру г оси и вт ягива ет ся в щ ель ка т у шки.
          М а гн ит н ое поле ка т у шки пропорцион а ль н о току ; н а м а гн ичива н ие
ж елезн ого серд ечн ика т ож е у величива ет ся с у величен ием т ока . Поэт ом у
м ож н о приб лиж ен н о счита т ь , что в элект ром а гн ит н ом приб оре
вра щ а ю щ ий м ом ен т М 1 пропорцион а лен ква д ра т у т ока
                                           M1=k1I2,
гд е k1 – коэф ф ициен т , за висящ ий от кон ст ру кции приб ора .
          Противод ейст ву ю щ ий м ом ен т М 2, созд а ва ем ой пру ж ин ой (5)
пропорцион а лен у глу поворот а под виж н ой ча ст и приб ора                  M2=k2α ,
гд е k2 – коэф ф ициен т , за висящ ий от у пру гих свойст в пру ж ин ы.
          Ра вн овесие под виж н ой ча сти приб ора опред еляется ра вен ст вом
м ом ен т ов, д ейст ву ю щ их н а н ее в противополож н ых н а пра влен иях .
Поэт ом у α =kI2, гд е k=k1/k2.