Alat ammeter dan voltmeter

Pada mulanya, voltmeter dan ammeter hanyalah mekanikal, dan hanya beberapa tahun kemudian, dengan perkembangan mikroelektronik, voltmeter dan ammeter digital mula dihasilkan. Walau bagaimanapun, walaupun kini meter mekanikal popular. Berbanding dengan yang digital, ia tahan terhadap gangguan dan memberikan gambaran yang lebih visual tentang dinamik nilai yang diukur. Mekanisme dalaman mereka kekal hampir sama dengan mekanisme magnetoelektrik kanonik voltmeter dan ammeter pertama.

Dalam artikel ini, kita akan melihat peranti dail biasa, supaya mana-mana pemula dapat memahami prinsip asas operasi voltmeter dan ammeter.

Dalam kerjanya, alat pengukur penunjuk menggunakan prinsip magnetoelektrik. Magnet kekal dengan kepingan tiang yang jelas dipasang pada tempatnya. Teras keluli dipasang di antara kutub ini supaya jurang udara terbentuk antara teras dan bahagian kutub magnet. medan magnet kekal.

Bingkai aluminium boleh alih dimasukkan ke dalam celah, di mana gegelung wayar yang sangat nipis dililit.Bingkai dipasang pada aci gandar dan boleh diputar dengan takal. Anak panah peranti dilekatkan pada bingkai dengan spring gegelung. Arus dibekalkan kepada gegelung melalui spring.

Apabila arus I melalui wayar gegelung, maka, oleh kerana gegelung diletakkan dalam medan magnet, dan arus dalam wayarnya mengalir secara berserenjang, melintasi garisan medan magnet dalam celah, daya berputar dari sisi medan magnet akan bertindak ke atasnya. Daya elektromagnet akan mencipta tork M, dan gegelung, bersama-sama dengan bingkai dan tangan, akan berputar melalui sudut α tertentu.

Oleh kerana aruhan medan magnet dalam jurang tidak berubah (magnet kekal), tork akan sentiasa berkadar dengan arus dalam gegelung, dan nilainya akan bergantung pada arus dan pada parameter reka bentuk tetap peranti tertentu ini (c1). ). Momen ini akan sama dengan:

Momen tindak balas yang menghalang putaran bingkai, yang terhasil daripada kehadiran spring, akan berkadar dengan sudut kilasan spring, iaitu, sudut putaran anak panah yang disambungkan ke bahagian yang bergerak:

Dengan cara ini, putaran akan berterusan sehingga saat M yang dicipta oleh arus dalam bingkai adalah sama dengan momen pembilang Mpr dari spring, iaitu, sehingga keseimbangan berlaku. Pada ketika ini anak panah akan berhenti:

Jelas sekali, sudut putar spring akan berkadar dengan arus bingkai (dan arus yang diukur), itulah sebabnya peranti sistem magnetoelektrik mempunyai skala yang sama. Faktor perkadaran k antara sudut putaran anak panah dan unit arus yang diukur dipanggil sensitiviti peranti.

Timbal balik dipanggil pembahagian skala atau pemalar unit. Nilai yang diukur ditentukan sebagai hasil darab nilai dibahagikan dengan bilangan pembahagian skala.

Untuk mengelakkan getaran mengganggu bingkai boleh alih semasa peralihan anak panah dari satu kedudukannya ke yang lain, injap aruhan magnetik atau udara digunakan dalam peranti ini.

Peredam aruhan magnet ialah plat aluminium yang dipasang pada paksi putaran peranti dan sentiasa bergerak dengan anak panah dalam medan magnet kekal. Arus pusar yang terhasil memperlahankan belitan. Kesimpulannya, mengikut peraturan Lenz, arus pusar dalam plat, berinteraksi dengan medan magnet magnet kekal yang menjananya, menghalang pergerakan plat, dan ayunan anak panah cepat mati. Peranan penyerap kejutan dengan aruhan magnetik dimainkan oleh bingkai aluminium di mana gegelung dililit.

Apabila memutar bingkai, fluks magnet daripada magnet kekal yang menembusi bingkai aluminium berubah, yang bermaksud bahawa arus pusar teraruh dalam bingkai aluminium, yang, apabila berinteraksi dengan medan magnet magnet kekal, mempunyai kesan brek, dan ayunan hentian tangan.

Peredam udara peranti magnetoelektrik ialah ruang silinder dengan omboh diletakkan di dalam, disambungkan kepada sistem bergerak peranti. Apabila bahagian yang bergerak sedang bergerak, omboh berbentuk sayap dihentikan di dalam ruang dan ayunan jarum dilembapkan.

Untuk mencapai ketepatan pengukuran yang diperlukan, peranti tidak boleh dipengaruhi oleh graviti semasa pengukuran, dan pesongan anak panah mesti dikaitkan hanya dengan tork yang terhasil daripada interaksi arus gegelung dengan medan magnet magnet kekal dan dengan penggantungan bingkai dengan menggunakan spring.

Untuk menghapuskan kesan berbahaya graviti dan mengelakkan ralat yang berkaitan, pemberat pengimbang ditambah pada bahagian peranti yang bergerak dalam bentuk pemberat yang bergerak pada rod.

Untuk mengurangkan geseran, hujung keluli diperbuat daripada keluli tahan haus yang digilap atau aloi tungsten-molibdenum, dan galas diperbuat daripada mineral keras (agate, korundum, delima, dll.). Jarak antara hujung dan galas sokongan dilaraskan dengan skru set.

Untuk menetapkan anak panah dengan tepat ke kedudukan permulaan sifar, peranti dilengkapi dengan pembetul. Pembetul dalam dail ialah skru keluar dan disambungkan pada tali dengan spring. Menggunakan skru, anda boleh menggerakkan sedikit lingkaran di sepanjang paksi, dengan itu melaraskan kedudukan awal anak panah.

Kebanyakan peranti moden mempunyai bahagian alih yang digantung dari sepasang pengusung dalam bentuk jalur logam elastik yang berfungsi untuk membekalkan arus ke gegelung dan mencipta tork yang mengalir. Pengapit disambungkan oleh sepasang mata air rata yang terletak berserenjang antara satu sama lain.

Sejujurnya, kami perhatikan bahawa sebagai tambahan kepada mekanisme klasik yang dibincangkan di atas, terdapat juga peranti dengan bukan sahaja magnet berbentuk U, tetapi juga magnet silinder, dan magnet berbentuk prisma, dan juga dengan magnet dengan bingkai dalaman, yang sendiri. mungkin diri mereka boleh bergerak.

Untuk mengukur arus atau voltan, peranti magnetoelektrik dimasukkan ke dalam litar DC mengikut litar ammeter atau voltmeter, perbezaannya hanya pada rintangan gegelung dan dalam litar untuk menyambungkan peranti ke litar. Sudah tentu, semua arus yang diukur tidak boleh melalui gegelung peranti semasa mengukur arus, dan apabila mengukur voltan, tidak banyak kuasa harus digunakan. Perintang tambahan yang dibina ke dalam perumahan peranti pengukur berfungsi untuk mewujudkan keadaan yang sesuai.

Rintangan perintang tambahan dalam litar voltmeter melebihi rintangan gegelung dengan banyak kali, dan perintang ini diperbuat daripada logam dengan sangat kecil. pekali suhu rintanganseperti manganin atau konstantan. Perintang yang disambungkan selari dengan gegelung dalam ammeter dipanggil shunt.

Rintangan shunt, sebaliknya, adalah beberapa kali kurang daripada rintangan gegelung kerja pengukur, oleh itu hanya sebahagian kecil daripada arus yang diukur melalui wayar gegelung, manakala arus utama mengalir melalui shunt. Perintang dan shunt tambahan membolehkan anda mengembangkan julat ukuran peranti.

Arah sisihan anak panah peranti bergantung pada arah arus melalui gegelung pengukur, oleh itu, apabila menyambungkan peranti ke litar, adalah penting untuk memerhatikan polariti dengan betul, jika tidak, anak panah akan bergerak ke arah yang lain. . Sehubungan itu, peranti magnetoelektrik dalam bentuk kanonik tidak sesuai untuk sambungan ke litar AC, kerana jarum hanya akan bergetar semasa berada di satu tempat.

Walau bagaimanapun, kelebihan peranti magnetoelektrik (ammeter, voltmeter) termasuk ketepatan yang tinggi, keseragaman skala dan rintangan kepada gangguan yang dihasilkan oleh medan magnet luaran. Kelemahannya ialah ketidaksesuaian untuk mengukur arus ulang-alik (untuk mengukur arus ulang-alik, anda perlu membetulkannya terlebih dahulu), keperluan untuk memerhatikan kekutuban, dan kelemahan wayar nipis gegelung pengukur kepada beban berlebihan.