Приборы электромагнитной системы
Принцип действия приборов электромагнитной системы основан на взаимодействии магнитного поля неподвижной катушки, по которой протекает измеряемый ток, и подвижного сердечника из магнитомягкого ферромагнитного материала, эксцентрично расположенного на оси и соединенного с указательной стрелкой. Намагничиваясь под действием магнитного поля катушки, стержень втягивается в нее и поворачивает стрелку (рис 3), подобно тому, как притягивается к магниту первоначально ненамагниченный железный предмет .
В приборах такого типа a = kI2, т.е. шкала прибора нелинейна. Зато прибор может использоваться для измерения как постоянного, так и переменного тока (при изменении направления тока изменяется на противоположное и направление магнитного поля в сердечнике и он снова втягивается в катушку). Кроме того, приборам характерна простота конструкции, низкая стоимость, высокая надежность.
К электромеханическим измерительным приборам относятся также электростатические приборы и термоэлектрические приборы. Первые из них предназначенные для измерений напряжения до 1 МВ в цепях постоянного тока и переменного тока частотой до 30 МГц, вторые – в цепях переменного тока.
Рис. 3. Устройство приборов электромагнитной системы: 1– катушка; 2 – сердечник; 3 – ось; 4 – спиральная пружина; 5 - стрелка; 6 – шкала.
Выпрямительные приборы
Как отмечалось, магнитоэлектрические приборы пригодны только для измерений в цепях постоянного тока. Возможность измерений в цепях переменного тока с помощью таких приборов достигается путем преобразования переменного тока с в пульсирующий ток (направление тока постоянно, а величина изменяется). Это достигается с помощью выпрямителей на основе полупроводниковых диодов. В схеме однополупериодного выпрямителя (рис 4а) через измерительный механизм проходит только положительная полуволна, что определяется включением полупроводникового диода в соответствующей полярности. В двухполупериодной схеме выпрямителя (рис 4б) ток проходит через измерительный механизм в обе половины периода.
Рис. 4. Выпрямитель переменного тока; а,б,в – однополупериодная схема; г,д,е – двухполупериодная схема.
Выпрямительные приборы измеряют некоторое усредненное значение силы тока или напряжения. При использовании двухполупериодного выпрямителя величина измеренной постоянной силы тока (или напряжения), называемой средневыпрямленной, определяется формулой:
Для синусоидального тока Ic = 0,637*Im, где Im - амплитудное значение тока. На практике используют среднеквадратичное значение тока или напряжения,
называемое действующим или эффективным:
Действующим называют такой постоянный ток (напряжение), который выделяет такую же тепловую мощность на активном сопротивлении, что и переменный ток.
Величины Iэф и Iс связаны соотношением: Iэф @1.11*Iс.Шкала выпрямительных приборов нелинейна.