 |
|
Электродинамическая система
Рис. 3. Устройство прибора электромагнитной системы
Принцип работы основан на взаимодействии двух катушек(рамок), по которым течет ток. Одна из них неподвижна, а другая подвижна. Перемещение катушек относительно друг друга обусловливается тем, что проводники, по которым протекают токи одного направления, притягиваются, а с токами противоположных направлений – отталкиваются.
Вращающий момент, действующий на подвижную катушку, пропорционален произведению силы тока в подвижной 
и неподвижной 
катушках:
,
где с– коэффициент, зависящий от числа витков катушек, размеров и формы катушек и их взаимного расположения. Из условия равновесия несложно определить, что угол поворота стрелки пропорционален токам, протекающим через катушки и шкалы амперметра и вольтметра электродинамической системы неравномерны, а для ваттметров равномерны.
Электростатическая система
Принцип работы основан на действии электростатического поля, созданного между двумя неподвижными электродами, на подвижный электрод.
Приборы электростатической системы бывают двух разновидностей :
1) с изменяющейся площадью пластин (рис.4);
2) с изменяющимся расстоянием между пластинами (рис. 5).
Рис.4. Устройство прибора электростатической системы с изменяющейся
|
6.4.1. Устройство прибора электростатической системы с изменяющейся площадью пластин
Площадью пластин
Прибор этой системы состоит:
– из системы параллельных неподвижных пластин;
– стрелки;
– оси;
– секторообразной алюминиевой пластины .
Остальные детали: подпятники, противодействующая пружина, балансные грузики, корректор, шкала, воздушный или магнитоиндукционный успокоитель подобны деталям приборов других систем.
Когда к неподвижным электродам приложено напряжение, подвижный электрод стремится расположиться так, чтобы электроемкость была наибольшей, вследствие чего подвижная часть отклоняется от первоначального положения (алюминиевый сектор втягивается в пространство между неподвижными электродами). Вращающий момент, действующий на подвижную часть прибора, пропорционален квадрату напряжения. Вследствие этого шкала приборов электростатической системы неравномерна.
6.4.2. Устройство прибора электростатической системы с изменяющимся расстоянием между пластинами
Из многочисленных конструкций электростатических вольтметров ниже описывается одна из наиболее распространенных (рис.5).
Рис. 5. Схематическое устройство прибора электростатической системы с изменяющимся расстоянием между пластинами
На изоляционном основании прибора смонтированы две прямоугольные параллельные пластины а и с, представляющие собой своеобразный воздушный конденсатор. Эти пластины соединены с зажимами А и В прибора. Между двумя пластинами (обкладками конденсатора) на тонких бронзовых ленточках отвесно подвешена легкая подвижная алюминиевая пластина Ь, электрически соединенная с одной из подвижных пластин.
При включении прибора в измеряемую цепь подвижная и соединенная с ней неподвижная пластины получают заряд одного знака, вторая неподвижная пластина заряжается зарядом противоположного знака.
Вследствие этого происходит электростатическое взаимодействие между подвижной пластиной и неподвижными, выражающееся в том, что подвижная пластина отталкивается от одной из неподвижных пластин и притягивается к другой неподвижной, перемещая ось и стрелку на некоторый угол .
Достоинства:
– пригодность для измерений в цепях переменного и постоянного токов;
– нечувствительность к изменению температуры окружающей среды;
– ничтожная потребляемая мощность;
– высокое входное сопротивление;
– широкий частотный диапазон;
– независимость показаний от формы кривой измеряемого напряжения (показания прибора соответствуют среднеквадратическому значению измеряемого напряжения).
Недостатки:
– нелинейность шкалы (квадратичная шкала);
– низкая чувствительность;
– невысокая точность;
– возможность пробоя между электродами;
– необходимость в экране.
Область применения. Приборы пригодны только для измерения напряжения (постоянное и переменное). Включаются в измеряемую цепь по схеме включения вольтметра. Применяют в высоковольтных маломощных цепях устройств проводной и радиосвязи.
Тепловая система
Рис.6. Схематическое устройство прибора тепловой системы
|
Принцип действия тепловых приборов основан на удлинении металлической нити при нагревании ее током, которое затем преобразуется во вращательное движение подвижной части прибора.
На рис. 6 показано устройство теплового прибора. Между двумя точками натянута металлическая нить 1 длиной 100— 160 мм, диаметром 0,03—0,05 мм, изготовленная из сплава платины с иридием (или с серебром). Эту нить оттягивает другая нить 2, которая, обвивая ролик 3, другим концом крепится к плоской, стальной пружине 5. Ток, проходя по платиноиридиевой нити, нагревает ее (в некоторых конструкциях до 300°). В результате линейного удлинения нити 1 смещаются нить 2 и пружина 5. Не принимая во внимание некоторое изменение сопротивления нити при нагревании, можно предположить, что нагрев нити пропорционален квадрату тока. Следовательно, шкала теплового прибора неравномерна.
Тепловой прибор может работать в цепях постоянного и переменного тока, причем в последнем случае прибор будет показывать действующее значение измеряемой величины. Поскольку в работе прибора не участвуют магнитные поля, на его показания не влияют внешние магнитные поля. Отсутствие железа и ничтожная индуктивность короткой нити обеспечивают независимость показаний теплового прибора от изменений частоты тока в широких пределах. Этим обстоятельством объясняется широкое применение приборов этого типа в цепях с повышенной и высокой частотой
Но одновременно с положительными качествами тепловые приборы обладают целым рядом недостатков. Наиболее существенным из них является зависимость показаний прибора от внешней температуры. Тепловые приборы боятся перегрузки, так как в этом случае нить перегорает или получает остаточную деформацию, после чего шкалу прибора приходится градуировать заново.
Нужно, однако, отметить, что в настоящее время тепловые приборы сняты с производства и заменены термоэлектрическими с воздушными или вакуумными преобразователями.