Измерители тока в электротехнике

April 16, 2015 by admin Комментировать »

Приборы для измерения движения зарядов были построены лишь три четверти века спустя после приборов для измерения накопления зарядов.

В 1820 г. Эрстедт открыл действие электрического тока на магнитную стрелку (фиг. 3-5 и фиг. 3-6). И собственно этим он построил и первый амперметр. Для повышения чувствительности прибора стали помещать магнитную стрелку внутрь катушки, состоящей из большого числа витков проволоки. Эти приборы стали называться мультипликаторами (умножителями) (фиг. 3-7) —отклонение стрелки увеличивалось прямо пропорционально числу витков. Весьма совершенные конструкции таких измерителей тока строили русские академики Ленц и Якоби.

И в настоящее время в технике применяются измерительные приборы, конструкция которых очень близко напоминает первые сооружения Эрстедта и Якоби.

Таковы, например, указатели обратных зажиганий в ртутных выпрямителях. В анодных цепях этих приборов ток должен проходить только в одну сторону. Когда ток проходит в обратную сторону (обратное зажигание) — это авария,· выключается вся установка. Чтобы определить, в каком именно аноде это обратное зажигание произошло, около цепи каждого анода помещается малень-

Фиг. 3-6, Отклонение магнитной стрелки под действием-тока

Фиг. 3-7. Мультипликатор — первый прибор для измерения токов.

кая магнитная стрелка. Нормально она повернута в одну определенную сторону. При обратном прохождении тока она перемагнитится и изменит свое положение.

Рамка между полюсами

Провод с током отклоняет магнитную стрелку. Но можно магнит закрепить, а дать возможность отклоняться самому проводнику. По углу, отклонения можно судить о силе тока. Можно производить измерения силы тока и вовсе без постоянного магнита: расположить рядом два проводника или две катушки, пропустить по ним измеряемые токи и по величине отталкивания или притяжения между катушками мерять силу токов.

Множество комбинаций проводников и магнитов пробовали применять электрики для измерения токов. На разные лады использовали они электромагнитные силы. Все конструкции рассматривать не к чему, но одну надо выделить особо.

Многолетний опыт показал, что очень хорош измерительный прибор, у которого маленькая рамка из тонкой медной проволоки помещается между полюсами сильного магнита (фиг. 3-8). Когда по рамке проходит ток, она поворачивается, и чем сильнее ток, тем больше угол отклонения. Эти рамочные приборы, или, как их теперь принято называть, магнитоэлектрические приборы чувствительны, точны и недороги.

Фиг. 3-8. Магнито-электрический прибор для измерения постоянного тока.

Между полюсами 2 подковообразного магнита 1 помещается цилиндрический стальной якорь Л. В зазоре между этим якорем и полюсами может поворачиваться на оси 5 измерительная рамка 4, намотанная из медной проволоки. С рамкой соединена указательная стрелка 6. Ток к рамке подводится от зажимов 8 через спиральные пружины 7.

На шкале магнитоэлектрического прибора для указания системы помещаетсяусловное обозначение:

К рамке магнитоэлектрического прибора приделаны хорошо закаленные и заостренные стальные оси. Они опираются на подпятники из искусственного рубина или сапфира. Трение в этих подпятниках невелико, и достаточно малой силы, чтобы повернуть рамку и связанную с ней стрелку.

Две бронзовые пружинки подводят к рамке ток.

Эти же пружинки создают усилие, противодействующее повороту рамки током. Один конец пружинки закреплен на рамке, другой — на поворотном винте, на корпусе прибора. Этим винтом можно регулировать натяжение пружинки и таким образом устанавливать стрелку прибора точно на нуль.

Чаще всего эти приборы предназначаются для визуального наблюдения, т. е., попросту говоря, для того, чтобы взглянуть на их шкалу и прочесть показание. Но их можно приспособить и для автоматической записи, и для автоматического управления. Можно заставить прибор сигнализировать, когда измеряемая величина превзойдет заданный предел. Стрелка способна развить только малое усилие, а чтобы превратить его в мощный сигнал, нужны вспомогательные приспособления. К примеру, сажают на стрелку непрозрачный флажок. При определенном отклонении стрелки флажок прерывает луч света и заставляет сработать фотореле. А то делают флажок на стрелке из медной фольги. Он входит между двумя катушками, укрепленными на кожухе прибора. Одна катушка питается от высокочастотного генератора и наводит высокочастотное напряжение в другой. Но когда между катушками входит медный флажок, то он преграждает путь быстропеременному магнитному потоку -и передача высокочастотной энергии от одной катушки к другой прекращается.

Существует еще и такой способ управлять большим током при малой мощности подвижной системы. На стрелке крепится железный лепесток, а на шкале прибора в требуемом месте ставится сильный магнит. Как только лепесток подойдет на достаточно близкое расстояние к магниту, тот его подхватит, подтянет к себе и замкнет контакты сигнальной цепи. Усилие для нажатия контактов создает не рамка прибора, а этот магнит. Поэтому с таким вспомогательным магнитом даже маломощный прибор может управлять довольно значительными токами.

Амперметром измеряют вольты

Чтобы измерить давление воды в водопроводе, применяют манометр: упругая трубка под влиянием давления разгибается и поворачивает связанную с ней указательную стрелку. Электрической аналогией манометра может служить электростатический прибор. Электрическое напряжение, подобно давлению воды, заставляет перемещаться подвижную систему.

И манометр, и электростатический вольтметр характерны тем, что они не потребляют мощности из той цепи, в которой производятся измерения.

Для измерения количества воды, протекающей по трубе, пользуются водомерами. Это может быть вертушка, которую крутит водяной поток. Существуют водомеры в виде крыла, отклоняемого водой. Применяют также сужения в водяной трубе, манометром меряют перепад давлений по обе стороны сужения и по этому перепаду (динамическому напору) судят о количестве проходящей воды. Водомер можно сравнить с амперметром — и тот и другой измеряют величину потока (один — (водяного, другой — электрического). Характерно то, что эти измерения связаны с потреблением энергии от измеряемой цепи. И водомер, и амперметр тормозят тот поток, который проходит через них. Это торможение может быть крайне незначительным, но оно никогда не будет равно нулю. В этом коренное отличие измерителей потока —

динамических измерителей от измерителей давления — статических измерителей, которые энергии не отбирают.

Фиг. 3-9. Схема включения вольтметра с добавочным сопротивлением.

Если бы кто-либо предложил для измерения давления в водопроводе сделать в нем отверстие и по силе водяной струи судить о давлении, то это показалось бы по меньшей мере странным. Но в электрических цепях поступают именно таким странным образом.

Делают утечку в цепи, боковое ответвление, и по силе тока в этом ответвлении судят о напряжении в цепи.

Для воды можно просто построить манометр и на очень большое, и на очень малое давление. Для электрического же напряжения электростатические измерительные приборы, которые одни только непосредственно меряют напряжение, удобно строить только на высокие напряжения не меньше нескольких сотен вольт. При более низких напряжениях электрические силы притяжения и отталкивания настолько малы, что построить технический прибор со стрелкой не представляется возможным.

Для измерения более низких напряжений пришлось практически избрать другой путь. Берут измеритель тока, возможно более чувствительный, включают последовательно с ним большое сопротивление R. Этот прибор включают в цепь, в которой требуется измерить напряжение (фиг. 3-9). О величине этого напряжения судят по силе тока, которая течет через измерительный прибор. Так как ток этот равен, a R известно и постоянно, то шкалу прибора можно градуировать в вольтах и прибор называют вольтметром, хотя действие его совсем иное, чем действие вольтметра электростатического.

Магнитоэлектрический вольтметр потребляет мощность из той цепи, в которой производятся измерения.

Если эта цепь маломощна, то присоединение прибора может нарушить весь ее режим. ‘Обычным магнитоэлектрическим прибором нельзя точно замерить напряжение в цепях электронных ламп в радиоприемнике. Подключение прибора «посадит» напряжение, исказит весь режим работы.

Источник: Электричество работает Г.И.Бабат 1950-600M

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты