Магнитоэлектрические амперметры

Магнитоэлектрические амперметры применяются при прямых измерениях постоянного тока путем включения ИМ непосредственно в цепь с измеряемым током IX=, значение которого находится в пределах диапазона измерения амперметра. Измерительная схема, соответствующая этому случаю, представлена на рис. 3.3, а, где RK — сопротивление нагрузочного резистора, a Ra — внутреннее сопротивление амперметра, равное сумме сопротивлений обмотки катушки и токоподводящих пружин.

Рис.3.3. Схемы включения амперметра при измерении тока:

а – прямое включение; б – с помощью шунта

Как видно из рис. 3.3, а, включение амперметра изменяет электрический режим цепи, что в свою очередь приводит к появлению методической погрешности измерения IX=. Очевидно, эта погрешность тем меньше, чем меньше потребление амперметром мощности от источника Ux= (на что уже обращалось внимание в § 2.2 и 3.1). Для оценки методической погрешности воспользуемся формулой (1.4) и очевидными соотношениями:

IX==UX=/RH; IИ=UX=/(Ra+RH),

где под IX= нужно понимать действительное значение тока (до включения амперметра), а значение IИ — результат измерения. Таким образом, относительная методическая погрешность измерения тока оказывается равной

, (3.14)

Из (3.14) следует, что значением δI можно пренебречь только тогда, когда Ra <<RHВ то же время δI является систематической погрешностью с известными значением и знаком, т. е. может быть исключена из результатов измерений с помощью поправки.

Если при измерениях значение IX= становится больше верхнего предела измерения амперметра, параллельно ИМ подключается масштабный преобразователь — измерительный шунт, который позволяет расширить пределы измерения. Измерительная схема принимает вид, показанный на рис. 3.3, б. Для этой схемы

Iш=I - Ia;

IшRш=IaRa , (3.15)

Если обозначить через n =IX=Ia требуемый коэффициент расширения пределов измерения амперметра (шунтовой коэффициент), то из соотношений (3.15) следует:

RШ=Ra/ (n-1) , (3.16)

т. е. при известном значении Ra и заданном n легко выбирается требуемый шунт. Шунты конструктивно оформляются как переносные и стационарные. Переносные шунты на токи до 30 А, как правило, встраиваются в амперметры и могут быть одно- и многопредельными. Требования к шунтам регламентируются ГОСТ 8042—78.

В других случаях требуется измерять очень малые токи. Это также можно осуществить с помощью магнитоэлектрических приборов, которые, как уже отмечалось, являются самыми чувствительными. Из формулы (3.13) видны пути достижения максимально возможных значений SI. Наряду с увеличением B, s и ω эффективным является уменьшение kП за счет замены пружин на упругие нити. Именно этот путь используется в магнитоэлектрических гальванометрах — приборах с наивысшей чувствительностью. По ГОСТ 7324—80 различают переносные и стационарные гальванометры.

Переносные гальванометры имеют встроенную шкалу со стрелочным или световым указателем, а стационарные — отдельную зеркальную шкалу, конструкция которой является еще одним резервом повышения чувствительности (за счет использования светового указателя с большой длиной луча). В переносных гальванометрах подвижная часть ИМ устанавливается на растяжках 1—1 . (рис. 3.4, а), а в стационарных — на подвесе 1 (рис. 3.4, б). На подвесе укрепляется также зеркальце 2, с помощью которого световой луч проектируется на шкалу гальванометра. Ток в рамку подводится через подвес и безмоментную нить 3.

Рис.3.4. Схематическое устройство гальванометра:

а - на растяжках; б – на подвесе.