 |
|
Конструкция логометра
Цель работы: Изучить принцип работы и конструкцию логометров, научиться проводить их поверку.
Краткие теоретические сведения
Логометры являются электроизмерительными приборами магнитоэлектрической системы, предназначенными для измерения соотношения двух токов. Наибольшее распространение логометры получили в качестве вторичных приборов для измерения температуры в комплекте с термометрами сопротивления стандартных градуировок.
 |
На рис.1 показана упрощенная принципиальная схема логометра.
1 – рамки
2 – постоянный магнит
3 – сердечник
Рис.1. Принципиальная схема логометра.
Подвижная система логометра состоит из двух скрещенных под острым углом и жестко связанных между собой рамок. На схеме сопротивления рамок обозначены Rp и Rp’’. Обычно рамки имеют одинаковое число витков и потому Rp = Rp’’.
Магнитная система логометра подобна магнитной системе пирометрического вольтметра и отличается от нее только формой воздушного зазора: в логометре воздушный зазор увеличивается от центра полюсных башмаков к их краям. Благодаря этому магнитная индукция уменьшается от центра к краям примерно по квадратичному закону. Подвод тока к рамкам производится через спиральные пружины с малым противодействующим моментом. Эти же пружины обеспечивают возврат стрелки в исходное положение при отключении источника питания.
Рамки получают питание от общего источника с напряжением Е. в цепь первой рамки включено постоянное сопротивление R1, а в цепь второй – постоянное сопротивление R2 и термометр сопротивления Rt. Сопротивления соеденительных проводов - Rпр. Через рамки логометра протекают токи I 1 и I 2, по величине обратно пропорциональные сопротивлениям цепей, образующие свои магнитные поля. Взаимодействие последних с полем основного магнита создает ращение моменты М1 и М2, действующие на скрещенные рамки в противоположных направлениях.
Если сопротивления цепей одинаковы, т.е.
| Rp + Rпр = Rp’’ + Rt + Rпр | (1) |
то
| I1 = I2 | (2) |
Тогда при симметрическом расположении рамок Rp и Rp’’ относительно полюсных наконечников вращающие моменты М1 и М2 будут равны. В этом положении при определенном значении Rt подвижная часть логометра находится в состоянии равновесия, и стрелка прибора устанавливается в середине шкалы.
При повышении измеряемой температуры сопротивление Rt увеличивается, ток I2 уменьшается, значит момент М2 уменьшается.
Под влиянием появившейся разности вращающих моментов подвижная часть логометра начнет поворачиваться в сторону действия большего момента до тех пор, пока не наступит новое состояние равновесия, которое возникнет благодаря тому, что рамка Rp с большей силой тока входит в расширяющуюся область воздушного зазора, т.е. в область более слабого магнитного поля, вызывая тем самым уменьшение момента М1. Одновременно с этим рамка Rp с меньшей силой тока входит в сужающуюся часть воздушного зазора, т.е. в более сильное магнитное поля, что ведет к увеличению момента М2. В новом состоянии равновесия М1 и М2 равны.
Вращающий момент, действующий на рамку при протекании по ней тока, равен
| М1 = L1 ∙ b1 ∙ n1 ∙ B1 ∙ I1 | (3) |
| М2 = L2 ∙ b2 ∙ n2 ∙ B2 ∙ I2 | (4) |
Геометрические размеры и число витков обеих рамок одинаковы:
| L1 ∙ b1 ∙ n1= L2 ∙ b2 ∙ n2 | (5) |
поэтому
| B1 ∙ I1= B2 ∙ I2 | (6) |
Или
| B1/ B2 = I2 / I1 | (7) |
Отношение магнитных индукций B1/B2 есть функция угла поворота подвижной части, зависящая от формы полюсных наконечников и сердечников. Поэтому:
| (8) |
При напряжении U источника питания получим:
| (9) |
| (10) |
| (11) |
Так как сопротивление Rp , Rp’’ , Rпр, - постоянны, то
| (12) |
Следовательно, угол отклонения стрелки логометра зависит только от величины сопротивления Rt , определяемого температурой, и не зависит от ЭДС источника питания.
Однако, практически для логометров отклонение напряжения источника питания от нормы допускается в пределах 
, так как при очень малом напряжении возрастает влияние упругости проводников, подводящих ток к рамкам, и сил трения при перемещении подвижной части, а при слишком большом – происходит нагрев токов обмотки и рамок прибора, вызывающий изменение отношения токов в параллельных цепях логометра и, следовательно, увеличение погрешности.
Ток к рамкам подводится с помощью трех очень тонких спиральных волосков, создающих при повороте подвижной части ничтожный противодействующий упругий момент.
Конструкция логометра
Схема показывающего логометра типа Л-64 с профильной шкалой и трехпроводной схемой включения термометра сопротивления показана на рис.2
В схеме (рис.2) для увеличения чувствительности прибора рамки включены в мостовую схему, позволяющую также осуществлять температурную компенсацию и изменять диапазон шкалы логометра.
Рис.2. Схема логометра, включенного в мостовую схему.
Постоянные резисторы R1, R2, R3 образуют три плеча моста, причем R1=R2=R3. В четвертое плечо включены постоянный резистор R6, термометр сопротивления Rt, соединительные провода с подгоночными резисторами Rn и Rn’’. Рамки Rp и Rp’’ логометра подключены к диагонали моста в точках А и С.
Во вторую диагональ моста (BD) – подается от сетевого выпрямителя GB1 постоянный ток напряжением 4В. Средняя точка между рамками логометра е соединена с вершиной моста через два последовательно включенных резистора R4 и R5 (первый манганиновый, второй медный), служащие соответственно для изменения угла отклонения подвижной части и температурной компенсации прибора.
Резисторы Rn и Rn’’ служат для подгонки общего сопротивления основных соединительных проводов до градуировочного значения 5 или 15 см, указанного на шкале логометра, причем сопротивление каждого провода должно составлять половину общей величины.
После подгонки сопротивления проводов правильность ее выполнения проверяется с помощью находящегося в приборе контрольного резистора Rэ. Для этого до включения источника питания основные соединительные провода на зажимах головки термометра Rt замыкаются накоротко, а противоположный конец провода, соединенного с зажимом 3 переносится к точке 1. В этом случае при включении питания стрелка логометра должна установиться на контрольной красной черте, нанесенной посредине шкалы.
Рамки прибора, укрепленные на двух стальных кернах, вращающихся на агатовых подпятниках, скрещены под углом 22 градуса. Ток к рамкам подводится спиральными пружинами, которые одновременно служат для установки стрелки на отметку начала шкалы при отключении питания. К логометру термометр сопротивления может подключаться как по трех-, так и по двухпроводной схеме. В первом случае влияние изменения сопротивления линии на показания прибора меньше