АНАЛОГОВЫЕ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕП РИБОРЫ Учебное пособие

М и ни сте р ство о б р а зо ва ни я и на уки Ро сси йско й Ф е д е р а ц и и

ВО РО НЕЖ СКИЙ Г О СУДАРСТВЕННЫ Й УНИВЕРСИТЕТ Ла р и о но в А.Н., Че р ныше в В.В., Ла р и о но ва Н.Н.

АНАЛО Г О ВЫ Е ЭЛЕКТРО М ЕХАНИЧЕСКИЕ ИЗМ ЕРИТЕЛЬ НЫ Е П РИБ О РЫ Уче б но е п о со б и е Сп е ц и а льно сти : ф и зи ка (010701), м и кр о эле ктр о ни ка и п о луп р о во д ни ко вые п р и б о р ы (010803), р а д и о ф и зи ка и эле ктр о ни ка (010801)

В о р о не ж 2004

Утве р ж д е но на учно -м е то д и че ски м со ве то м ф и зи че ско го ф а культе та 23. 06 2004 г. П р о то ко л № 6

Авто р ы: Ла р и о но в А.Н., Че р ныше в В.В., Ла р и о но ва Н.Н.

Уче б но е п о со б и е п о д го то вле но на ка ф е д р е о б щ е й ф и зи ки ф и зи че ско го ф а культе та В о р о не ж ско го го суд а р стве нно го уни ве р си те та . Ре ко м е нд уе тся д ля студ е нто в сп е ц и а льно сте й: 010701 (ф и зи ка ), 010803 (м и кр о эле ктр о ни ка и п о луп р о во д ни ко вые п р и б о р ы) 4 кур са д не вно й ф о р м ы о б уче ни я, сп е ц и а льно сти 010801 (р а д и о ф и зи ка и эле ктр о ни ка ) 2 кур са ве че р не й ф о р м ы о б уче ни я.

3 1. КЛАССИФ ИКАЦ ИЯ И О СНО ВНЫ Е УЗЛЫ ЭЛЕКТРО М ЕХАНИЧЕСКИХ ИЗМ ЕРИТЕЛЬ НЫ Х П РИБ О РО В 1.1. Кла сси ф и ка ц и я эле ктр о и зм е р и те льных п р и б о р о в П р и нц и п и зм е р е ни я эле ктр и че ски х ве ли чи н б ыл вп е р вые п р е д ло ж е н М .В.Ло м о но со вым , сд е ла вши м выво д о то м , что «эле ктр и че ство взве ше но б ыть м о ж е т». П е р вый эле ктр о и зм е р и те льный п р и б о р б ыл ско нстр уи р о ва н со вр е м е нни ко м М .В. Ло м о но со ва Г .В. Ри хм а но м . Это б ыл эле ктр о м е тр , п р и нц и п д е йстви я ко то р о го п о ло ж е н в о сно ву устр о йства б о льши нства со вр е м е нных и зм е р и те льных п р и б о р о в. Изм е р и те льным п р и б о р о м на зыва е тся ср е д ство и зм е р е ни й, п р е д на зна че нно е д ля выр а б о тки си гна ла и зм е р и те льно й и нф о р м а ц и и в ф о р м е , д о ступ но й д ля не п о ср е д стве нно го во сп р и яти я. Изм е р и те льный п р и б о р , п о ка за ни я ко то р о го являю тся не п р е р ывно й ф ункц и е й и зм е р яе м о й ве ли чи ны, на зыва е тся а на ло го вым и зм е р и те льным и п р и б о р о м . Стр уктур на я схе м а а на ло го во го эле ктр о м е ха ни че ско го и зм е р и те льно го п р и б о р а со д е р ж и ти зм е р и те льную ц е п ь, и зм е р и те льный м е ха ни зм и о тсче тно е устр о йство (р и с.1).

Ри с.1 Изм е р и те льна я ц е п ь п р и б о р а служ и тд ля п р е о б р а зо ва ни я и зм е р яе м о й ве ли чи ны х в эле ктр и че скую ве ли чи ну у, не п о ср е д стве нно во зд е йствую щ ую на и зм е р и те льный м е ха ни зм . В и зм е р и те льно м м е ха ни зм е эле ктр и че ска я эне р ги я п р е о б р а зуе тся в м е ха ни че скую эне р ги ю п е р е м е щ е ни я п о д ви ж но й ча сти . У б о льши нства и зм е р и те льных м е ха ни зм о в п е р е м е щ е ни е п о д ви ж но й ча сти со сто и тв п о во р о те о тно си те льно не п о д ви ж но й о си на уго л α . О тсче тно е устр о йство со сто и т и з ука за те ля и шка лы и п р е о б р а зуе т угло во е п е р е м е щ е ни е п о д ви ж но й ча сти в п е р е м е щ е ни е ука за те ля ℓ, ко то р о е выр а ж а е тся в д е ле ни ях и ли в м и лли м е тр а х шка лы. Та ки м о б р а зо м , чувстви те льно сть а на ло го во го эле ктр о м е ха ни че ско го и зм е р и те льно го п р и б о р а р а вна : S=S1· S2· S3 = (dy/dx)· (d α /dy· (dℓ/d α ), гд е S1=dy/dx, S2=d α /dy, S2= dℓ/d α - чувстви те льно сти со о тве тстве нно и зм е р и те льно й ц е п и , и зм е р и те льно го м е ха ни зм а и о тсче тно го устр о йства .

4 Эле ктр о и зм е р и те льные п р и б о р ы кла сси ф и ц и р ую тв за ви си м о сти о тр о д а и зм е р яе м о й ве ли чи ны, р о д а и зм е р яе м о го то ка , кла сса то чно сти и п р и нц и п а д е йстви я. В случа е п о сто янства а б со лю тно й п о гр е шно сти п р и б о р а во все м д и а п а зо не и зм е р е ни й кла сс то чно сти выб и р а ю т и з сле д ую щ е го р яд а чи се л: 1·10n; 1,5·10n; 2·10n; 2,5·10n; 4·10n; 5·10n; 6·10n; гд е n=1; 0; -1; -1; -3;… Кла сс то чно сти в это м случа е выр а ж а е тся о д ни м чи сло м , со о тве тствую щ и м о сно вно й п р и ве д е нно й п о гр е шно сти во все м д и а п а зо не и зм е р е ни й п р и б о р а . На п р и м е р , п р и б о р ы кла сса то чно сти 1,0 и м е ю т д о п усти м ую п р и ве д е нную п о гр е шно сть 1,0%. П р и б о р ы, и м е ю щ и е п р и ве д е нные п о гр е шно сти , п р е выша ю щ и е 4,0%, счи та ю тся вне кла ссным и . П р и б о р ы кла сса то чно сти 0,05; 0,1; 0,2 и 0,5 и сп о льзую тся д ля вып о лне ни я то чных и зм е р е ни й ка к ко нтр о льные и ла б о р а то р ные . На шка ла х п р и б о р о в на но сят усло вные о б о зна че ни я, ха р а кте р и зую щ и е и зм е р яе м ую ве ли чи ну (та б ли ц а 1). Та б ли ц а 1.

На шка ла х п р и б о р о в на но сят усло вные о б о зна че ни я, о тр а ж а ю щ и е кла сс то чно сти , п р и нц и п д е йстви я и зм е р и те льно го м е ха ни зм а , р о д и зм е р яе м о го то ка и чи сло ф а з, за щ и щ е нно сть п р и б о р а о твне шни х во зд е йстви й, а та кж е тр е б о ва ни я к усло ви ям эксп луа та ц и и (та б ли ц а 2, 3).

7 О б щ и е те хни че ски е тр е б о ва ни я ко все м эле ктр о и зм е р и те льным п р и б о р а м но р м и р о ва ны Г О СТ 22261-82, со гла сно ко то р о м у ха р а кте р и сти ки эле ктр о и зм е р и те льных п р и б о р о в д о лж ны уд о вле тво р ять сле д ую щ и м усло ви ям : 1) п о гр е шно сть п р и б о р а не д о лж на п р е выша ть ука за нно го на ли ц е во й сто р о не п р е д е ла (кла сса то чно сти ) и не д о лж на и зм е няться со вр е м е не м ; 2) шка ла п р и б о р а д о лж на б ыть п р о гр а д уи р о ва на в е д и ни ц а х СИ; 3) м а гни тные и эле ктр и че ски е п о ля, а та кж е те м п е р а тур а о кр уж а ю щ е й ср е д ы не д о лж ны о ка зыва ть вли яни я на п о ка за ни я п р и б о р а ; 4) п р и б о р д о лж е н и м е ть хо р о шую усп о ко и те льную си сте м у, о б е сп е чи ва ю щ ую б ыстр о е п р е кр а щ е ни е ко ле б а ни й п о д ви ж но й ча сти п р и б о р а п р и и зм е не ни и и зм е р яе м о й ве ли чи ны; 5) п р и б о р д о лж е н п о тр е б лять м и ни м а льную м о щ но сть и выд е р ж и ва ть уста но вле нную Г О СТо м п е р е гр узку. Усло вные о б о зна че ни я, на но си м ые на шка лу и ко р п ус эле ктр о и зм е р и те льных п р и б о р о в, о п р е д е ле ны в Г О СТ 23217-78 (та б л.1-3).

1.2. Устр о йство д ля со зд а ни я п р о ти во д е йствую щ е го м о м е нта П р и нц и п д е йстви я б о льши нства а на ло го вых эле ктр о м е ха ни че ски х и зм е р и те льных п р и б о р о в о сно ва н на п о во р о те п о д ви ж но й ча сти и зм е р и те льно го м е ха ни зм а п о д д е йстви е м вр а щ а ю щ е го м о м е нта , ко то р ый со зд а е тся в р е зульта те п р е о б р а зо ва ни я эне р ги и эле ктр о м а гни тно го п о ля (W), со ср е д о то че нно й в и зм е р и те льно м м е ха ни зм е , в м е ха ни че скую эне р ги ю угло во го п е р е м е щ е ни я п о д ви ж но й ча сти о тсче тно го устр о йства и р а ве н ско р о сти и зм е не ни я это й эне р ги и п р и п о во р о те п о д ви ж но й ча сти на уго л α : (1) Mв=dW/d α . Если б ы на п о д ви ж ную ча сть и зм е р и те льно го м е ха ни зм а во зд е йство ва л то лько вр а щ а ю щ и й м о м е нт, то о на п о ве р нула сь б ы д о уп о р а п р и лю б о м зна че ни и и зм е р яе м о й ве ли чи ны х . П о это м у в ка ж д о м эле ктр о и зм е р и те льно м м е ха ни зм е со зд а е тся п р о ти во д е йствую щ и й м о м е нт (М п ), п р о п о р ц и о на льный углу п о во р о та ( α ) и на п р а вле нный п р о ти во п о ло ж но вр а щ а ю щ е м у м о м е нту. В за ви си м о сти о тсп о со б а со зд а ни я п р о ти во д е йствую щ е го м о м е нта все а на ло го вые эле ктр о м е ха ни че ски е и зм е р и те льные п р и б о р ы м о ж но р а зд е ли ть на д ве гр уп п ы: 1) п р и б о р ы с м е ха ни че ски м п р о ти во д е йствую щ и м м о м е нто м , ко то р ый со зд а е тся с п о м о щ ью уп р уги х эле м е нто в, за кр учи ва е м ых п р и п о во р о те п о д 8

ви ж но й ча сти , п р и че м М п =кп · α, (2) гд е кп – м о д уль уп р уго сти п р уж и ны и ли ни ти ; 2) п р и б о р ы, в ко то р ых п р о ти во д е йствую щ и й м о м е нтсо зд а е тся те м ж е сп о со б о м , что и вр а щ а ю щ и й (ло го м е тр ы). П р и р а ве нстве вр а щ а ю щ е го и п р о ти во д е йствую щ е го м о м е нто в п о д ви ж на я ча сть п р и б о р а на хо д и тся в со сто яни и р а вно ве си я. П р и р а вни ва я п р а вые ча сти ур а вне ни й (1) и (2), м о ж но на йти за ви си м о сть угла п о во р о та п о д ви ж но й ча сти о ти зм е р яе м о й ве ли чи ны и п а р а м е тр о в п р и б о р а : α =f(x,A1,A2,A3,… An), (3) гд е А 1, А 2, А 3,… А n – п а р а м е тр ы п р и б о р а . Выр а ж е ни е (3) являе тся о сно вным ур а вне ни е м , ха р а кте р и зую щ и м сво йства п р и б о р а , и на зыва е тся гр а д уи р о во чно й ха р а кте р и сти ко й и ли ур а вне ни е м шка лы п р и б о р а . П р о ти во д е йствую щ и й м о м е нт в и зм е р и те льно м м е ха ни зм е с уста но вко й п о д ви ж но й ча сти на о п о р а х (р и с.2) со зд а е тся о д но й и ли д вум я п р уж и на м и 5, 6, вып о лне нным и и з о ло вянно -ц и нко во й б р о нзы. П р уж и ны и сп о льзую тся та кж е д ля п о д во д а то ка к р а м ке п о д ви ж но й ча сти п р и б о р а . О д ни м ко нц о м п р уж и на кр е п и тся к о си , а д р уги м – к п о во д ку 4 ко р р е кто р а . Ко р р е кто р служ и тд ля уста но вки на нуль стр е лки выклю че нно го п р и б о р а и со сто и ти з ви нта 9 с эксц е нтр и чно р а сп о ло ж е нным п а льц е м 8, ви лки 7 с п о во д ко м . П р и п о во р о те ви нта 9 ко р р е кто р а п е р е м е щ а е тся ви лка 7, что вызыва е тза кр учи ва ни е п р уж и ны и со о тве тстве нно п е р е м е щ е ни е стр е лки 3. О сь 2 за ка нчи ва е тся ке р на м и , о п и р а ю щ и м и ся в ко р п ус 1. В б о ле е чувстви те льных п р и б о р а х д ля со зд а ни я п р о ти во д е йствую щ е го м о м е нта и сп о льзую тся п о д ве сы и ли р а стяж ки (р и с.3). Ра стяж ки п р е д ста вляю тсо б о й д ве то нки е ле нты и з б р о нзо во го сп ла ва , на ко то р ых п о д ве ши ва е тся п о д ви ж на я ча сть и зм е р и те льно го м е ха ни зм а . П р и м е не ни е р а стяж е к и ли п о д ве со в и склю ча е т тр е ни е в о п о р а х, о б ле гча е т п о д ви ж ную ча сть и п о выша е т ви б р о усто йчи во сть. Ра стяж ки и сп о льзую тся та кж е д ля п о д ве д е ни я то ка к о б м о тке р а м ки .

9

1.3. Ш ка лы п р и б о р о в Ш ка ло й на зыва е тся со во куп но сть о тм е то к, и зо б р а ж а ю щ и х р яд п о сле д о ва те льных чи се л, со о тве тствую щ и х зна че ни ям и зм е р яе м о й ве ли чи ны. Ш ка ла п р и б о р а служ и тд ля о тсче та зна че ни й и зм е р яе м о й ве ли чи ны. На шка лу на но сят та кж е усло вные о б о зна че ни я, со о тве тствую щ и е ха р а кте р и сти ка м д а нно го п р и б о р а (та б л.1, 2, 3). Ра ссто яни е м е ж д у д вум я со се д ни м и о тм е тка м и на зыва е тся д е ле ни е м шка лы, а и зм е не ни е и зм е р яе м о й ве ли чи ны, вызыва ю щ е й п е р е м е щ е ни е стр е лки п р и б о р а на о д но д е ле ни е , на зыва е тся ц е но й д е ле ни я (с ). Ц е на д е ле ни я о б ычно выб и р а е тся п р е выша ю щ е й п о гр е шно сть п о ка за ни я п р и б о р а (Δх п р), то е сть с ≥Δх п р. У м но ги х п р и б о р о в с =2· Δх п р и ли с =4· Δх п р. В м но го п р е д е льных п р и б о р а х шка ла и м е е т о п р е д е ле нно е чи сло д е ле ни й, п о ко то р ым п уте м п е р е сче та о п р е д е ляю т и зм е р яе м ую ве ли чи ну в нуж ных е д и ни ц а х. Ш ка лы м о гут б ыть р а вно м е р ным и и не р а вно м е р ным и . П р и м е не ни е р а вно м е р но й шка лы п о зво ляе т п р о и зво д и ть о тсче т с б о льше й то чно стью . Ш ка лы гр а д уи р ую т в со о тве тстви и с д е сяти чно й си сте м о й счи сле ни я, а ц е на д е ле ни я выб и р а е тся кр а тно й чи сла м 1, 2 и ли 5. П о это м у зна че ни е ц е ны д е ле ни я о п р е д е ляе тся п о ф о р м уле с =к· 10 z, гд е к=1, 2 и ли 5; z – лю б о е ц е ло е чи сло . Ука за те ли м о гутб ыть стр е ло чным и и ли све то вым и в за ви си м о сти о тна зна че ни я п р и б о р а . Б о льша я ча сть а на ло го вых эле ктр о м е ха ни че ски х и зм е р и те льных п р и б о р о в сна б ж е на стр е ло чным и ука за те лям и , ко то р ые м о гутб ыть ко п ье ви д ным и , но ж е ви д ным и и ли ни те ви д ным и . Стр е ло чные ука за те ли на хо д ятся на не ко то р о м р а ссто яни и о тшка лы, и д ля сняти я п о ка за ни й не о б хо д и м о п р о е ц и р о ва ть п о ло ж е ни е стр е лки на шка лу. П р и это м п о ло ж е ни е п р о е кц и и стр е лки за ви си т о т угла м е ж д у лучо м , со е д и няю щ и м гла з на б лю д а те ля и стр е лку с п ло ско стью шка лы. Это т уго л д о лж е н б ыть п р ям ым , что п р а кти че ски тр уд но р е а ли зо ва ть, п о это м у и зм е р е ни я стр е ло чным и п р и б о р а м и со п р о во ж д а ю тся п о гр е шно стью , о б усло вле нно й п а р а лла ксо м (п а р а лла кс - ви д и м о е см е щ е ни е п р е д м е та всле д стви е и зм е не ни я м е ста на б лю д а те ля). Для устр а не ни я п а р а лла кти че ско й п о гр е шно сти на шка ла х на и б о ле е то чных п р и б о р о в уста на вли ва ю т зе р ка льную п ла сти нку (р и с.4). О тсче т п о ка за ни й п р о и зво д ят о д ни м гла зо м , п р и че м гла з р а сп о ла га ю т та к, что б ы стр е лка и е е и зо б р а ж е ни е в зе р ка ле сли ва ли сь во е д и но . На и б о ле е то чный о тсче т п о шка ле п о зво ляю т п о луча ть стр е лки с но ж е ви д ным и и ни те ви д ным и ука за те лям и . Све то вые ука за те ли вып о лняю тв ви д е 10

на шка лу п р и б о р а , не и м е ю тп о гр е шно сти всле д стви е п а р а лла кса и о б е сп е чи ва ю тп о выше ни е чувстви те льно сти и зм е р и те льно го м е ха ни зм а , п о ско льку уго л п о во р о та о тр а ж е нно го луча вд во е п р е выша е т уго л п о во р о та зе р ка льц а , укр е п ле нно го на п о д ви ж но й ча сти п р и б о р а . 1.4. Усп о ко и те ли П о д ви ж ную ча сть п р и б о р а с п р о ти во д е йствую щ е й сп и р а льно й п р уж и но й сле д уе тр а ссм а тр и ва ть ка к не ко то р ую ко ле б а те льную си сте м у. П р и и зм е не ни и зна че ни я и зм е р яе м о й ве ли чи ны х п о д ви ж на я ча сть п р и б о р а б уд е т со ве р ша ть за туха ю щ и е ко ле б а ни я п о за ве р ше ни и ко то р ых м о ж но п р о и зве сти о тсче т. Для уве ли че ни я ко эф ф и ц и е нта за туха ни я ко ле б а ни й п о д ви ж но й ча сти п р и б о р а и сп о льзую тсп е ц и а льные устр о йства – усп о ко и те ли . В за ви си м о сти о тп р и нц и п а д е йстви я р а зли ча ю ттр и ви д а усп о ко и те ле й: во зд ушные , м а гни то и нд укц и о нные и ж и д ко стные . Во зд ушный усп о ко и те ль п р е д ста вляе тсо б о й д уго о б р а зный ц и ли нд р 1, за п а янный с о д но го ко нц а (р и с.5.а ). Внутр и ц и ли нд р а на хо д и тся п о р ше нь 2, ко то р ый ж е стко связа н с п о д ви ж но й ча стью п р и б о р а и не ка са е тся сте но к ц и ли нд р а . За зо р м е ж д у п о р шне м и ц и ли нд р о м не ве ли к и п р и б ыстр ых п е р е м е щ е ни ях п о р шня д а вле ни е внутр и ц и ли нд р а не усп е ва е твыр о вняться с а тм о сф е р ным . В ц и ли нд р е со зд а ю тся то сгущ е ни я, то р а зр е ж е ни я во зд уха , ко то р ые п р е п ятствую т д ви ж е ни ю п о р шня и те м са м ым б ыстр о усп о ка и ва ю тп о д ви ж ную си сте м у. П р и м е д ле нно м д ви ж е ни и п о р шня ча сть во зд уха м о ж е тсво б о д но вхо д и ть в ц и ли нд р и выхо д и ть и з не го че р е з за зо р , не п р е п ятствуя п о во р о та м п о д ви ж но й ча сти п р и б о р а . Ино гд а во зд ушный усп о ко и те ль и м е е т ф о р м у за м кнуто й ко р о б о чки со щ е лью (р и с.5.б ). Эта щ е ль служ и тд ля п е р е м е щ е ни я р ыча га 1, на ко то р о м укр е п ле на п ла сти нка 2. П о сле д няя не ка са е тся сте но к ко р о б о чки и вып о лняе т

а)

б) Ри с.5. 11

в)

ту ж е ф ункц и ю , что и п о р ше нь. П р и д ви ж е ни и п ла сти нки в ко р о б о чке о д но вр е м е нно во зни ка ю и сгущ е ни я (п о о д ну сто р о ну п ла сти нки ) и р а зр е ж е ни я (п о д р угую сто р о ну), п р е п ятствую щ и е ко ле б а ни ям . М а гни то и нд укц и о нный усп о ко и те ль п р е д ста вляе т со б о й п е р е м е щ а ю щ ую ся м е ж д у п о лю са м и п о сто янно го м а гни та М (р и с.5.в) ле гкую а лю м и ни е вую п ла сти ну А , ж е стко связа нную с п о д ви ж но й си сте м о й п р и б о р а . П р и ко ле б а ни ях п ла сти ны в м а гни тно м п о ле п о сто янно го м а гни та в со о тве тстви и с п р а ви ло м Ле нц а в не й и нд уц и р ую тся то ки , п р е п ятствую щ и е эти м ко ле б а ни ям , п о это м у ко ле б а ни я п о д ви ж но й си сте м ы и стр е лки б ыстр о п р е кр а щ а ю тся. Ж и д ко стный усп о ко и те ль п р е д ста вляе тсо б о й кр ыло , д ви ж ущ е е ся в ж и д ко сти . Не см о тр я на ко нстр укти вные р а зли чи я, м о м е нтси лы, со зд а ва е м ый р а ссм о тр е нным и устр о йства м и , п р о п о р ц и о на ле н ско р о сти д ви ж е ни я п о д ви ж но й ча сти п р и б о р а и ха р а кте р и зуе тся о б щ е й ф о р м уло й (М ус п =Р· dα/dt, гд е Р - ко эф ф и ц и е нт усп о ко е ни я). Вр е м я усп о ко е ни я п о д ви ж но й ча сти м а гни то эле ктр и че ски х и эле ктр о ста ти че ски х п р и б о р о в с д ли но й стр е лки б о ле е 150 м м не д о лж но п р е выша ть 6 с , а о ста льных п р и б о р о в – 4 с . 2. М АГ НИТО ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ П РИБО РЫ 2.1. М а гни то эле ктр и че ски й и зм е р и те льный м е ха ни зм П р и нц и п д е йстви я п р и б о р о в м а гни то эле ктр и че ско й си сте м ы о сно ва н на вза и м о д е йстви и р а м ки 3 с то ко м и м а гни тно го п о ля п о сто янно го м а гни та М (р и с.6). П о д ко во о б р а зный п о сто янный м а гни тМ , ста льные п о лю сные на ко не чни ки N и S, ста льно й ц и ли нд р о б р а зую т м а гни тную ц е п ь. П о лю сные на ко не чни ки и ста льно й ц и ли нд р служ а т д ля ум е ньше ни я м а гни тно го со п р о ти вле ни я ц е п и . Б ла го д а р я ф о р м е п о лю сных на ко не чни ко в в б о льше й ча сти во зд ушно го за зо р а м е ж д у ц и ли нд р о м и на ко не чни ка м и со зд а е тся р а д и а льно на п р а вле нно е о д но р о д но е м а гни тно е п о ле , в ко то р о м м о ж е тп о во р а чи ва ться п о д ви ж на я р а м ка 3. Ра м ку п р и б о р а вып о лняю ти з и зо ли р о ва нно го п р о во д а на ле гко м а лю м и ни е во м ка р ка се , укр е п ле нно м на д вух п о луо сях. Изм е р яе м ый то к п р о хо д и тв р а м ку че р е з то ко Ри с.6. ве д ущ и е сп и р а льные п р уж и ны 5, слу-

12 ж а щ и е о д но вр е м е нно д ля со зд а ни я п р о ти во д е йствую щ е го м о м е нта . П р и п р о те ка ни и то ка п о р а м ке на е е сто р о ны, на хо д ящ и е ся в во зд ушно м за зо р е , д е йствуе тп а р а си л (то ки в эти х сто р о на х и м е ю тп р о ти во п о ло ж но е на п р а вле ни е ), со зд а ю щ а я вр а щ а ю щ и й м о м е нти п о во р а чи ва ю щ а я р а м ку во кр уг о си . На п р а вле ни е си лы F, д е йствую щ е й на о д ну сто р о ну р а м ки , м о ж е тб ыть о п р е д е ле но п о п р а ви лу ле во й р уки , а зна че ни е – с п о м о щ ью за ко на Ам п е р а : F=BIℓw· sin β , гд е В – м а гни тна я и нд укц и я в за зо р е , I – си ла то ка в р а м ке , ℓ - д ли на а кти вно й сто р о ны р а м ки , w – чи сло ви тко в р а м ки , β - уго л м е ж д у п ло ско стью р а м ки и ве кто р о м м а гни тно й и нд укц и и в во зд ушно м за зо р е . П о ско льку м а гни тно е п о ле в р а б о че м за зо р е р а д и а льно е (sin β =0), то м о м е нтэто й п а р ы си л, то е сть вр а щ а ю щ и й м о м е нтр а ве н: М вр=2F· (d/2)=BIwℓd, гд е d – ши р и на р а м ки , являю щ а яся п ле чо м п а р ы си л. Та к ка к ве ли чи ны B, ℓ, w, d д ля д а нно го п р и б о р а являю тся п о сто янным и ве ли чи на м и , то и х п р о и зве д е ни е та кж е являе тся ко нста нто й, ко то р ую о б о зна чи м си м во ло м k1: k1=Bℓwd. То гд а вр а щ а ю щ и й м о м е нтм о ж но п р е д ста ви ть в ви д е п р о и зве д е ни я ве ли чи ны, п о сто янно й д ля д а нно го п р и б о р а , и си лы то ка : М вр=k1· I. П о д д е йстви е м это го вр а щ а ю щ е го м о м е нта р а м ка п о во р а чи ва е тся, за кр учи ва я (и ли р а скр учи ва я) сп и р а льные п р уж и ны, со зд а ю щ и е п р о ти во д е йствую щ и й м о м е нт: М п р=k2· α, гд е k2 – п о сто янна я, ха р а кте р и зую щ а я ж е стко сть п р уж и н, α – уго л п о во р о та о си со стр е лко й. П р и п р о те ка ни и п о р а м ке эле ктр и че ско го то ка си ло й I п о д ви ж на я ча сть и зм е р и те льно го м е ха ни зм а б уд е т п о во р а чи ва ться д о те х п о р , п о ка п р о ти во д е йствую щ и й м о м е нт, уве ли чи ва ю щ и йся п р и п о во р о те р а м ки , не о ка ж е тся р а ве н вр а щ а ю щ е м у м о м е нту, то е сть: k1· I=k2· α, сле д о ва те льно , α=(k1/k2)· I=k· I, гд е (k1/k2)=k – п о сто янна я д а нно го п р и б о р а п о то ку. Та ки м о б р а зо м , уго л п о во р о та стр е лки м а гни то эле ктр и че ско го п р и б о р а п р о п о р ц и о на ле н то ку в р а м ке и шка ла та ко го п р и б о р а являе тся р а вно м е р но й. П о п р и нц и п у р а б о ты м а гни то эле ктр и че ски е п р и б о р ы являю тся а м п е р м е тр а м и и м о гут б ыть и сп о льзо ва ны в ка че стве га льва но м е тр о в и а м п е р м е тр о в. То к, п р о те ка ю щ и й п о р а м ке п р и б о р а , со зд а е тна п р яж е ни е U=IR, р а вно е на п р яж е ни ю , п р и ло ж е нно м у к р а м ке . П о д ста но вка р а ве нства I=U/R в выр а ж е ни е α=k· I п о зво ляе т п р и ве сти е го к ви д у: α=k· (U/R)=c· U, гд е с =k/R – п о сто янна я

13 п р и б о р а п о на п р яж е ни ю . Из п о луче нно го со о тно ше ни я сле д уе т, что м а гни то эле ктр и че ски й и зм е р и те льный м е ха ни зм м о ж но и сп о льзо ва ть и д ля и зго то вле ни я во льтм е тр а . Со п р о ти вле ни е р а м ки во льтм е тр а д о лж но б ыть д о ста то чно б о льши м , п о ско льку д а нный п р и б о р не о б хо д и м о вклю ча ть п а р а лле льно на гр узке . Для р е а ли за ц и и д а нно го тр е б о ва ни я р а м ку во льтм е тр а сле д уе ти зго та вли ва ть и з то нко й п р о во ло ки , п р и че м чи сло ви тко в д о лж но б ыть б о льши м (а д ля а м п е р м е тр а р а м ку сле д уе ти зго та вли ва ть и з не б о льшо го чи сла ви тко в то лсто й п р о во ло ки ). Ка к в о д но м , та к и в д р уго м случа е р а м ка п о лучи ла сь б ы тяж е ло й, а п р и б о р гр уб ым . П р а кти че ски р а м ки а м п е р м е тр о в и во льтм е тр о в не и м е ю т п р и нц и п и а льно го р а зли чи я. В п е р во м случа е р а м ку шунти р ую т, а во вто р о м п о сле д о ва те льно с не й вклю ча ю тд о б а во чно е со п р о ти вле ни е . П р и нц и п гр а д уи р о вки м а гни то эле ктр и че ско го п р и б о р а в ка че стве во льтм е тр а о сно ва н на п р ям о й п р о п о р ц и о на льно й за ви си м о сти м е ж д у то ко м в р а м ке и п р и ло ж е нным к не й на п р яж е ни е м . Для и зм е р е ни я п е р е м е нно го то ка м а гни то эле ктр и че ски е и зм е р и те льные м е ха ни зм ы б е з д о п о лни те льных устр о йств – вып р ям и те ле й – не п р и го д ны, та к ка к на п р а вле ни е о ткло не ни я стр е лки п р и б о р а за ви си то тна п р а вле ни я то ка в р а м ке . Сле д о ва те льно , в ц е п и п е р е м е нно го то ка п о д ви ж на я ча сть п р и б о р а не б уд е тп о во р а чи ва ться. П о это м у, е сли нуле во е д е ле ни е шка лы на хо д и тся не в е е се р е д и не , а на ле во м е е кр а ю , то о ко ло за ж и м о в п р и б о р а на но сятзна ки «+» и «-». Сп е ц и а льных усп о ко и те ле й в м а гни то эле ктр и че ски х п р и б о р а х на д е ла ю т. Их р о ль вып о лняе т а лю м и ни е вый за м кнутый ка р ка с, на ко то р о м на хо д и тся р а м ка . П р и ко ле б а ни ях ка р ка са в не м и нд уц и р ую тся то ки , п р е п ятствую щ и е эти м ко ле б а ни ям , и п о д ви ж на я си сте м а п р и б о р а б ыстр о усп о ка и ва е тся. Изм е не ни е те м п е р а тур ы о кр уж а ю щ е й ср е д ы м о ж е твли ять на со п р о ти вле ни е р а м ки п р и б о р а , п ло тно сть м а гни тно го п о то ка в р а б о че м за зо р е и уп р уги е сво йства п р уж и н, со зд а ю щ и х п р о ти во д е йствую щ и й м о м е нт. О д на ко д ва п о сле д ни х о б сто яте льства п р и б ли зи те льно ко м п е нси р ую тд р уг д р уга . На п р и м е р , п о выше ни е те м п е р а тур ы вызыва е тум е ньше ни е м а гни тно го п о то ка в р а б о че м за зо р е , то е сть вр а щ а ю щ и й м о м е нт ум е ньша е тся. П р и это м ум е ньше ни е уп р уго сти п р уж и н п р и во д и т к ум е ньше ни ю п р о ти во д е йствую щ е го м о м е нта . Изм е не ни е со п р о ти вле ни я п р и б о р а всле д стви е ва р и а ц и и те м п е р а тур ы сущ е стве нно вли яе тна п о ка за ни я а м п е р м е тр о в, но не ска зыва е тся на п о ка за ни ях во льтм е тр о в. Со п р о ти вле ни е р а м ки во льтм е тр о в зна чи те льно м е ньше д о б а во чно го со п р о ти вле ни я, ко то р о е и зго та вли ва ю ти з м а нга ни но во й п р о во ло ки , и м е ю щ е й ни зки й те м п е р а тур ный ко эф ф и ц и е нтсо п р о ти вле ни я. П о это м у те м п е р а тур а о кр уж а ю щ е й ср е д ы не вли яе тна со п р о ти вле ни е во льтм е тр а . Для ум е ньше ни я те м п е р а тур но й п о гр е шно сти а м п е р м е тр о в п р и м е няю тсп е ц и а льные схе м ы те м п е р а тур но й ко м п е нса ц и и .

14 К д о сто и нства м м а гни то эле ктр и че ски х п р и б о р о в о тно сятся: а ) р а вно м е р на я шка ла ; б ) б о льша я то чно сть и высо ка я чувстви те льно сть; в) ни зка я чувстви те льно сть к вне шни м м а гни тным п о лям ; г) м а ло е п о тр е б ле ни е эне р ги и . Не д о ста тка м и м а гни то эле ктр и че ски х п р и б о р о в являю тся: а ) п р и го д но сть д ля и зм е р е ни я то лько п о сто янных то ко в; б ) б о льша я чувстви те льно сть к п е р е гр узка м ; в) ср а вни те льно высо ка я сто и м о сть. 2.2. М а гни то эле ктр и че ски е а м п е р м е тр ы Вклю че ни е а м п е р м е тр а и зм е няе тэле ктр и че ски й р е ж и м ц е п и , что п р и во д и тк п о явле ни ю м е то д и че ско й п о гр е шно сти (δ i ) и зм е р е ни я то ка . До вклю че ни я а м п е р м е тр а си ла то ка в ц е п и , со сто ящ е й и з и сто чни ка с на п р яж е ни е м U и на гр узо чно го р е зи сто р а с со п р о ти вле ни е м R (р и с.7.а ), р а вна I=U/R. В клю че ни е а м п е р м е тр а п о сле д о ва те льно с на гр узко й п р и во д и тк уве ли че ни ю со п р о ти вле ни я ц е п и и ум е ньше ни ю си лы то ка , п о это м у п о ка за ни е а м п е р м е тр а Ia=U/(R+ Ra) м е ньше зна че ни я I (Ra – со п р о ти вле ни е а м п е р м е тр а ). О тно си те льна я м е то д и че ска я п о гр е шно сть и зм е р е ни я си лы то ка а м п е р м е тр о м р а вна : δ i=(Ia-I)/I=-Ra/(R+Ra )= -1/(1+R/Ra). Из п о луче нно го выр а ж е ни я сле д уе т, что зна че ни е м δ i м о ж но п р е не б р е чь, е сли Ra «R. П о ско льку м е то д и че ска я п о гр е шно сть δ i являе тся си сте м а ти че ско й с и зве стным и ве ли чи но й и зна ко м , о на м о ж е тб ыть и склю че на и з р е зульта то в и зм е р е ни й с п о м о щ ью п о п р а вки . Если и зм е р яе м ый то к I п р е во схо д и т п о зна че ни ю то к п о лно го о ткло не ни я п о д ви ж но й ча сти Ia, то п а р а лле льно ц е п и и зм е р и те льно го м е ха ни зм а п о д клю ча е тся шунт(р и с.7.б ). Зна че ни е со п р о ти вле ни я шунта о п р е д е ляе тся и з усло ви я: Iш · Rш =Ia· Ra, Iш =I – Ia, гд е Iш – то к, п р о те ка ю щ и й че р е з шунт. Ре ше ни е д а нно й си сте м ы ур а вне ни й п о зво ляе твыр а зи ть со п р о ти вле ни е шунта че р е з со п р о ти вле ни е а м п е р м е тр а : Rш =Ra /(n-1), гд е n=I /Ia - ко эф ф и ц и е нт, п о ка зыва ю щ и й во ско лько р а з не о б хо д и м о р а сши р и ть п р е д е л и зм е р е ни я п р и б о р а . Зна че ни е со п р о ти вле ни я шунта о б ычно со ста вляе т10-2… 10-4 О м . Для и склю че ни я вли яни я на р е зульта ти зм е р е ни я со п р о ти вле ни я со е д и ни те льных п р о во д о в и ко нта кто в, со и зм е р и м ых с со п р о ти вле ни е м шунта , п о сле д ни е вып о лняю т че тыр е хза ж и м ным и : д ва за ж и м а (то ко вых) и сп о льзую тся д ля вклю че ни я шунта в ц е п ь и зм е р яе м о го то ка и д ва за ж и м а (п о те нц и а льных) – д ля п о д клю че ни я к и зм е р и те льно м у м е ха ни зм у. Ш унты и зго та вли ва ю ти з м а нга ни на , о б ла д а ю щ е го ни что ж но м а лым те м п е р а тур ным ко эф ф и ц и е нто м со п р о ти вле ни я. Бо льшо е р а сп р о стр а не ни е п о лучи ли м но го п р е д е льные ступ е нча тые шунты (р и с.7.в).

15

а)

б)

в) р и с.7

В д вухп р е д е льно м а м п е р м е тр е , е сли п р и нять i1
16

а)

б)

в) Ри с.8

Для р а сши р е ни я п р е д е ло в и зм е р е ни я м а гни то эле ктр и че ски х во льтм е тр о в п р и м е няю тся м а сшта б ные и зм е р и те льные п р е о б р а зо ва те ли – д о б а во чные со п р о ти вле ни я, вклю ча е м ые п а р а лле льно во льтм е тр у (р и с.8.б ). П р и и зве стно м со п р о ти вле ни и во льтм е тр а Rv и за д а нно м ко эф ф и ц и е нте р а сши р е ни я п р е д е ло в и зм е р е ни я m=U/Uv со п р о ти вле ни е д о б а во чно го р е зи сто р а о п р е д е ляе тся с п о м о щ ью сле д ую щ е й ф о р м улы: Rд=Rv· (m-1). В м но го п р е д е льных во льтм е тр а х (р и с.8.в) и сп о льзую тступ е нча то е вклю че ни е р е зи сто р о в и д ля со о тве тствую щ и х п р е д е ло в и зм е р е ни я на п р яж е ни я U1 и U2 п р и за д а нно м то ке р а м ки IV со п р о ти вле ни я д о б а во чных р е зи сто р о в р а ссчи тыва ю тп о ф о р м ула м : Rд1=Rv· (m1-1); Rд2=Rv· (m2-1)-Rд1, гд е m1=U1 /Uv; m2=U2 /Uv – ко эф ф и ц и е нты р а сши р е ни я п р е д е ло в и зм е р е ни я. До б а во чные р е зи сто р ы и зго та вли ва ю ти з м а нга ни но во го п р о во д а , на м о та нно го на кр углые и ли п ло ски е ка р ка сы и з и зо ляц и о нно го м а те р и а ла . О ни м о гут б ыть ка к внутр е нни м и (д о 600В), та к и на р уж ным и (д о 1500 В). На р уж ные д о б а во чные р е зи сто р ы м о гут б ыть и нд и ви д уа льным и и вза и м о за м е няе м ым и на но м и на льные то ки 0,5; 1; 3; 7,7; 15 и 30 м А . М а гни то эле ктр и че ски е во льтм е тр ы и м е ю т р а вно м е р ную шка лу, высо кую то чно сть, б о льшую чувстви те льно сть, но м а ло е внутр е нне е со п р о ти вле ни е . Ди а п а зо н и зм е р яе м ых и м и на п р яж е ни й за клю че н в и нте р ва ле о тм и кр о во льтд о 1,5 кВ . 2.4. М а гни то эле ктр и че ски е о м м е тр ы М а гни то эле ктр и че ски й о м м е тр м о ж е т б ыть вып о лне н п о п о сле д о ва те льно й (р и с.9.а ), и ли п а р а лле льно й (р и с.9.б ) схе м е и со сто и ти з м а гни то эле ктр и че ско го и зм е р и те льно го м е ха ни зм а , д о б а во чно го р е зи сто р а и и сто чни ка п и та ни я. Изм е р яе м о е со п р о ти вле ни е Rx п р и со е д и няе тся к выхо д ным за ж и м а м .

17 Ш ка лу п р и б о р а гр а д уи р ую т не п о ср е д стве нно в е д и ни ц а х со п р о ти вле ни я, п о ско льку уго л α п е р е м е щ е ни я стр е лки п р и п о сто янстве п и та ю щ е го на п р яж е ни я U за ви си т то лько о т и зм е р яе м о го со п р о ти вле ни я и п р и п о сле д о ва те льно й схе м е со е д и не ни я о п р е д е ляе тся ф о р м уло й: α=Si· I=Si· U/(Rд+Ra+Rx). П р и Rx=0 п е р е м е щ е ни е стр е лки м а кси м а льно , а п р и Rx = ∞ е е п е р е м е щ е ни е р а вно нулю . П о это м у шка ла р а ссм а тр и ва е м о го о м м е тр а и м е е тнуле вую о тм е тку сп р а ва (р и с.9.в). О м м е тр ы с п о сле д о ва те льно й схе м о й п р и м е няю тся д ля и зм е р е ни я со п р о ти вле ни й б о ле е 1 кО м .

а)

б)

в)

г) Ри с.9

В п а р а лле льно й схе м е (р и с.9.б ) и зм е р яе м о е со п р о ти вле ни е п о д клю ча е тся п а р а лле льно и зм е р и те лю . Уго л α п е р е м е щ е ни я стр е лки за ви си т о т ве ли чи ны и зм е р яе м о го со п р о ти вле ни я Rx: α=Si· Ia=Si· U/[Rд(1+Ra /Rx)+Ra]. П р и Rx=0 о ткло не ни е стр е лки р а вно нулю , а п р и Rx= ∞ о ткло не ни е стр е лки м а кси м а льно (р и с.9.г). О м м е тр ы с п а р а лле льно й схе м о й п р и м е няю тся д ля и зм е р е ни я со п р о ти вле ни й, не п р е выша ю щ и х 1 кО м . Из п о луче нных выр а ж е ни й д ля угла α сле д уе т, что шка лы о м м е тр о в не р а вно м е р ные . Не д о ста тко м р а ссм о тр е нных о м м е тр о в являе тся та кж е за ви си м о сть и х п о ка за ни й о т на п р яж е ни я и сто чни ка п и та ни я. Да нный не д о ста то к м о ж но устр а ни ть, за м е ни в р а ссм о тр е нные выше схе м ы ло го м е тр о м .

18 2.5. Ло го м е тр ы Ло го м е тр ы – это эле ктр о м е ха ни че ски е п р и б о р ы, и зм е р яю щ и е о тно ше ни е д вух то ко в I1 и I2 : n α = f(I1 /I2) ; гд е n – ко эф ф и ц и е нт, за ви сящ и й о тси сте м ы и зм е р и те льно го м е ха ни зм а . О со б е нно сть ло го м е тр о в за клю ча е тся в то м , что п р о ти во д е йствую щ и й м о м е нтМ п со зд а е тся в ни х те м ж е сп о со б о м , что вр а щ а ю щ и й М , п о это м у ло го м е тр и м е е т д ва во сп р и ни м а ю щ и х эле м е нта , на ко то р ые во зд е йствую ти зм е р яе м ые ве ли чи ны I1 и I2 , со ста вляю щ и е и зм е р яе м о е о тно ше ни е . На п р а вле ни я ве ли чи н I1 и I2 д о лж ны б ыть та ки м и , что б ы м о м е нты М и М п , д е йствую щ и е на п о д ви ж ную ча сть, б ыли на п р а вле ны на встр е чу д р уг д р угу. П р и это м п о д ви ж на я ча сть б уд е т п о во р а чи ва ться п о д д е йстви е м б о льше го м о м е нта . В м а гни то эле ктр и че ски х ло го м е тр а х в не р а вно м е р но е м а гни тно е п о ле п о сто янно го м а гни та п о м е щ а ю тп о д ви ж ную ча сть и зм е р и те льно го м е ха ни зм а , со д е р ж а щ е го д ве р а м ки , ж е стко скр е п ле нные д р уг с д р уго м п о д не ко то р ым угло м (300-900) и на са ж е нные на о б щ ую о сь (р и с.10). То ки I1 и I2 п о д во д ятк р а м ка м с п о м о щ ью б е зм о м е нтных то ко п р о во д о в. На п р а вле ни я то ко в та ко во , что то к I1 со зд а е твр а щ а ю щ и й, а то к I2 – п р о ти во д е йствую щ и й м о м е нты: М =I1· F1(α); Mп =I2· F2(α). Зд е сь F1(α1) и F2(α2) – ф ункц и и м а гни тно го п о ля в за зо р е и п о сто янных о б о и х и зм е р и те льных м е ха ни зм о в п р и б о р а . П о ло ж е ни е ста ти че ско го р а вно ве си я п о д ви ж но й ча сти о п р е д е ляе тся р а ве нство м М =М п , что сп р а ве д ли во , е сли п р е не б р е чь д р уги м и м о м е нта м и (на п р и м е р , м о м е нто м си лы тр е ни я в о п о р а х). Из р а ве нства м о м е нто в сле д уе т, что I1/I2 =F2(α)/F1(α)=F3(α), сле д о ва те льно , α=F(I1 /I2). Да нно е ур а вне ни е п о ка зыва е т, что в о тсутстви е д р уги х м о м е нто в, д е йствую щ и х на п о д ви ж ную ча сть п р и б о р а , о ткло не ни е п о д ви ж но й ча сти о п р е д е ляе тся и склю чи те льно о тно ше ни Ри с.10 е м I1 /I2. О б яза те льным усло ви е м п о луче ни я за ви си м о сти α=F(I1 /I2) являе тся не о д и на ко во сть ф ункц и й F1(α) и F2(α), п о ско льку в п р о ти вно м случа е I1 /I2 =const и о тсутство ва ла б ы за ви си м о сть м е ж д у о ткло не ни е м п о д ви ж но й ча сти п р и б о р а и о тно ше ни е м то ко в. Это о зна ча е т, что ка тушки п р и б о р а д о лж ны на хо д и ться в р а зли чных м а гни тных п о лях (и м о ж е тб ыть д о сти гнуто , на п р и м е р , и сп о льзо ва ни е м се р д е чни ка элли п ти че ско й ф о р м ы). Ло го м е тр ы п р и м е няю тся в схе м а х

19 п р и б о р о в, в ко то р ых и сп о льзуе тся всп о м о га те льный и сто чни к п и та ни я, на п р яж е ни я ко то р о го вли яе тна п о ка за ни я п р и б о р а . 2.6. Г а льва но м е тр ы Г а льва но м е тр а м и на зыва ю т эле ктр о и зм е р и те льные п р и б о р ы с не гр а д уи р о ва нно й шка ло й, и м е ю щ и е высо кую чувстви те льно сть к то ку и ли на п р яж е ни ю . Высо ка я чувстви те льно сть га льва но м е тр о в д о сти га е тся, гла вным о б р а зо м , п уте м ум е ньше ни я п р о ти во д е йствую щ е го м о м е нта и и сп о льзо ва ни я све то во го ука за те ля с б о льшо й д ли но й све то во го луча . В м е ж п о лю сно м п р о стр а нстве п о сто янно го м а гни та 1 (р и с.11.а ) с п о лю сным и на ко не чни ка м и , о хва тыва ю щ и м и не п о д ви ж ный се р д е чни к 4, п о м е щ е на ле гка я ка тушка 3. В о тли чи е о то б ычных п р и б о р о в это й си сте м ы ка тушка 3 кр е п и тся на то нко й уп р уго й ни ти 6, ко то р а я служ и т д ля со зд а ни я п р о ти во д е йствую щ е го м о м е нта и являе тся о д ни м и з п р о во д ни ко в, п о д во д ящ и х то к к ка тушке . То к к ка тушке п о д во д ятта кж е с п о м о щ ью то нко й се р е б р яно й ле нто чки 5. О тсче т угла п о во р о та п о д ви ж но й ча сти п р о и зво д и тся с п о м о щ ью м а ле нько го зе р ка льц а 2, за кр е п ле нно го на уп р уго й ни ти 6. О т и сто чни ка све та 1 на зе р ка льц е 2 на п р а вляю т узки й луч, ко то р ый, о тр а зи вши сь о тзе р ка льц а 2, п а д а е т на шка лу 3 в ви д е то нко й све то во й п о ло ски (р и с.11.б ). П р и п о во р о те зе р ка льц а 2 на уго л α све то ва я п о ло ска п е р е м е щ а е тся вд о ль шка лы на п д е ле ни й. Зна че ни я α и п связа ны не ли не йным ур а вне ни е м : tg2α=n/ℓ. Если уго л α не ве ли к (не б о ле е 30), то tgα≈α, сле д о ва те льно , α≈n/2ℓ. П р и б о льши х угла х о ткло не ни я сле д уе тп о льзо ва ться уто чне нно й за ви си м о стью : α=(n/2ℓ)-(1/6)· (n/ℓ)3. П о п р а вка · (1/6)· (n/ℓ)3 во зни ка е т всле д стви е то го , что о тсче тна я шка ла 3 п р ям о ли не йна , а не и зо гнута п о д уге р а д и уса ℓ.

а)

б) Ри с.11.

Ур а вне ни е д ви ж е ни я р а м ки га льва но м е тр а м о ж но за п и са ть в ви д е : d2y/dτ2+2β· dy/dτ+y=1,

20 гд е β=P/[2 WI ] – сте п е нь усп о ко е ни я (W и I – со о тве тстве нно уд е льный п р о ти во д е йствую щ и й м о м е нт и м о м е нт и не р ц и и р а м ки ); τ=ω0· t=t· W / I ; y=α/αс т – о тно си те льный уго л о ткло не ни я р а м ки ; Р – ко эф ф и ц и е нтусп о ко е ни я. В за ви си м о сти о тзна че ни я за туха ни я д ви ж е ни е р а м ки м о ж е тб ыть ко ле б а те льным (β<1), а п е р и о д и че ски м (β>1) и ли кр и ти че ски м (β=1). П р и β=1 вр е м я уста но вле ни я п о ка за ни й га льва но м е тр а м и ни м а льно . Кр и ти че ско е зна че ни е сте п е ни усп о ко е ни я β=1 о п р е д е ляю т ко эф ф и ц и е нто м кр и ти че ско го усп о ко е ни я: Pk=2 WI =P1+(B02· w2· s2)/(Rг+Rвн); гд е Р 1 – ча сть ко эф ф и ц и е нта усп о ко е ни я, о п р е д е ляе м а я те р ни е м в о п о р а х и о во зд ух; Rг и Rвн - со п р о ти вле ни е р а м ки га льва но м е тр а и вне шне й ц е п и . В уста но ви вше м ся р е ж и м е д ля га льва но м е тр а и м е е тм е сто р а ве нство : αс т =(В 0· w· s/W)· I=Si· I. Ве ли чи на Si, р а вна я углу о ткло не ни я п о д ви ж но й ча сти га льва но м е тр а п р и п р о те ка ни и то ка 1 А , на зыва е тся чувстви те льно стью га льва но м е тр а п о то ку. Выр а ж а я то к че р е з на п р яж е ни е р а м ки га льва но м е тр а (I=U/Rг), п о сле д не е р а ве нство м о ж но за п и са ть в ви д е : αс т =Si· U/Rг= Su· U, гд е Su- чувстви те льно сть га льва но м е тр а п о на п р яж е ни ю . Ч увстви те льно сть га льва но м е тр а м о ж но уве ли чи ть, ум е ньша я ж е стко сть п о д ве ски и ли и зм е няя чи сло ви тко в ка тушки . Если у м а гни то эле ктр и че ско го га льва но м е тр а уве ли чи ть м а ссу п о д ви ж но й си сте м ы та к, что б ы о на и м е ла д о ста то чно б о льшо й п е р и о д со б стве нных ко ле б а ни й (п о р яд ка не ско льки х се кунд ), то о н п р и о б р е та е то со б о е сво йство – р е а ги р о ва ть не на зна че ни е то ка , а на ко ли че ство эле ктр и че ства , п р о ше д ше го че р е з р а м ку за вр е м я, сущ е стве нно м е ньше е п е р и о д а Т0 со б стве нных ко ле б а ни й. Уве ли че ни е м а ссы п о д ви ж но й ча сти о сущ е ствляе тся с п о м о щ ью д вух и ли че тыр е х д о п о лни те льных гр узи ко в (р и с.12.а ).

а)

б) Ри с.12 Г а льва но м е тр ы, п р е д на зна че нные д ля и зм е р е ни я ко ли че ства эле ктр и че ства и о тли ча ю щ и е ся уве ли че нным м о м е нто м и не р ц и и , на зыва ю тся б а лли сти че ски м и . Если че р е з ка тушку та ко го га льва но м е тр а п р о п усти ть то к i(t) в те че ни е вр е м е ни τ«Т0 (гд е Т0 – п е р и о д со б стве нных ко ле б а ни й п о д ви ж но й ча сти п р и б о р а ), то о б щ е е ко ли че ство эле ктр и че ства , п р о ше д ше е че р е з га льва но -

21 τ

м е тр за вр е м я τ, р а вно : Q= ∫ i (t )dt. В р е зульта те вза и м о д е йстви я то ка i(t) с м а г0

ни тным п о ле м ка тушки п о д ви ж на я си сте м а п о лучи т и м п ульс си лы

τ

∫ Fdt ,

под

0

вли яни е м ко то р о го о на б уд е то тб р о ше на на не ко то р ый уго л αб (р и с.12.б ). За те м о на во звр а ти тся в и схо д но е со сто яни е а п е р и о д и че ски и ли со ве р ши в не ско лько ко ле б а ни й. Уго л о ткло не ни я п о д ви ж но й ча сти п р о п о р ц и о на ле н ко ли че ству эле ктр и че ства , п р о ше д ше го че р е з га льва но м е тр , е сли п р о д о лж и те льно сть п р о те ка ни я то ка не п р е выша е т 10% п е р и о д а Т0 со б стве нных ко ле б а ни й: αб=(B0· w· s· ω0 /W)· Q=Si· (2π/T0)· Q=Sб· Q, гд е Sб – б а лли сти че ска я чувстви те льно сть, о п р е д е ляе м а я ка к а м п ли туд а п е р во го о ткло не ни я п о д ви ж но й ча сти га льва но м е тр а в м и лли м е тр а х шка лы, о тсто ящ е й на о д и н м е тр о тзе р ка льц а , п о луча ю щ е е ся п р и п р о те ка ни и че р е з га льва но м е тр ко ли че ства эле ктр и че ства , р а вно го 1 Кл. В е ли чи на , о б р а тна я б а лли сти че ско й чувстви те льно сти , на зыва е тся б а лли сти че ско й п о сто янно й. 2.7. Вып р ям и те льные п р и б о р ы Вып р ям и те льные п р и б о р ы п р е д ста вляю т со б о й со че та ни е м а гни то эле ктр и че ско го и зм е р и те льно го м е ха ни зм а с п о луп р о во д ни ко вым вып р ям и те ле м (р и с.13). Вып р ям и те ль п р е о б р а зуе тп е р е м е нный то к в п ульси р ую щ и й, ко то р ый и зм е р яе тся м а гни то эле ктр и че ски м п р и б о р о м (А ). Вр а щ а ю щ и й м о м е нт п р и б о р а п р о п о р ц и о на ле н м гно ве нно м у зна че ни ю то ка , но всле д стви е и не р ц и и е го п о д ви ж но й си сте м ы о ткло не ни е стр е лки п р и б о р а п р о п о р ц и о на льно ср е д не м у зна че ни ю вр а щ а ю щ е го м о м е нта за п е р и о д и ли ср е д не м у зна че ни ю вып р ям ле нно го то ка : α=Si· Iс р. Ш ка ла вып р ям и те льно го п р и б о р а м о ж е тРи с.13. б ыть п р о гр а д уи р о ва на в д е йствую щ и х зна че ни ях, е сли в ц е п и те че тп е р е м е нный то к, та к ка к д е йствую щ е е I и ср е д не е Iс р зна Iс р=1,11· Iс р. О д на ко д ля и зм е р е ни я че ни е связа ны со о тно ше ни е м I=[π/(2 2 )]· д е йствую щ и х зна че ни й не си нусо и д а льных то ко в вып р ям и те льные п р и б о р ы не льзя и сп о льзо ва ть. К д о сто и нства м вып р ям и те льных п р и б о р о в о тно сятся высо ка я чувстви те льно сть, м а ла я со б стве нна я п о тр е б ляе м а я м о щ но сть, во зм о ж но сть и сп о льзо ва ни я д ля и зм е р е ни й п р и п о выше нных ча сто та х (б е з ча сто тно й ко м п е нса ц и и – д о 2 кГц, с ча сто тно й ко м п е нса ц и е й – д о 40 кГц). Высши й кла сс то чно сти та ки х п р и б о р о в р а ве н 1,0.

22 3. ЭЛЕКТРО М АГ НИТНЫ Е П РИБ О РЫ 3.1. Эле ктр о м а гни тный и зм е р и те льный м е ха ни зм П р и нц и п д е йстви я п р и б о р о в эле ктр о м а гни тно й си сте м ы о сно ва н на вза и м о д е йстви и м а гни тно го п о ля ка тушки , со зд а ва е м о го и зм е р яе м ым то ко м , со ста льным се р д е чни ко м , п о м е щ е нным в это п о ле . Не п о д ви ж на я ка тушка 1 со сто и ти з ка р ка са с на ви то й и зо ли р о ва нно й м е д но й п р о во ло ко й и ли м е д но й ле нто й (р и с.14.а ). П р и п р о те ка ни и и зм е р яе м о го то ка п о о б м о тке ка тушки в е е п ло ско й щ е ли 2 со зд а е тся м а гни тно е п о ле . На о си 3 эксц е нтр и чно укр е п ле н се р д е чни к 4 и з м а гни то м ягко й ста ли стр е лко й 5. М а гни тно е п о ле ка тушки на м а гни чи ва е тсе р д е чни к и втяги ва е те го внутр ь щ е ли , п о во р а чи ва я о сь со стр е лко й п р и б о р а . Это м у п о во р о ту п р е п ятствуе т за кр учи ва ю щ а яся сп и р а льна я п р уж и на 6, со зд а ю щ а я п р о ти во д е йствую щ и й м о м е нт.

а)

б) Ри с.14

Ка тушка с то ко м I со зд а е тм а гни тно е п о ле , ко то р о е на м а гни чи ва е тста льно й се р д е чни к и со зд а е тси лу F, стр е м ящ ую ся п о ве р нуть се р д е чни к во кр уг о си (р и с.14.б ). П р и п е р е м е щ е ни и то чки С се р д е чни ка п о д уге dℓ со ве р ша е тся р а б о та dAвр= F· dℓ=F· R dα, гд е R – р а д и ус вр а щ е ни я то чки С, dα – ц е нтр а льный уго л, со о тве тствую щ и й д уге dℓ. Ра б о та dAвр со ве р ша е тся за сче тэне р ги и dWм м а гни тно го п о ля ка тушки , то е сть dWм =F· R· dα, сле д о ва те льно , dWм =F· R. Учи тыва я, что эне р ги я м а гни тно го п о ля ка тушки с и нд укти вно стью L р а вна Wм =L· I2/2, м о ж но выр а зи ть вр а щ а ю щ и й м о м е нт: Mвр=F· R=dWм /dα =(I2/2)· (dL/dα). П о во р о ту се р д е чни ка п р о ти во д е йствуе тсп и р а льна я п р уж и на , со зд а ю щ а я м о м е нтси лы: М п р=k· α, гд е k = ж е стко сть п р уж и ны.

23 П р и д о сти ж е ни и р а вно ве си я М вр=М п р. П о д ста но вка в д а нно е р а ве нство со о тно ше ни й д ля вр а щ а ю щ е го и п р о ти во д е йствую щ е го м о м е нто в п о зво ляе т выр а зи ть уго л п о во р о та : α=(I2/2k)· (dL/dα). Ве ли чи на dL/dα=f(α) си льно за ви си т о т ф о р м ы се р д е чни ка . П о ла га я, что в п р е д е ла х п о во р о та се р д е чни ка dL/dα= =const, м о ж но выр а зи ть уго л п о во р о та п о д ви ж но й си сте м ы: α=с · I2, гд е c= =(1/2k)· (dL/dα). П о луче нный р е зульта тп о ка зыва е т, что шка ла эле ктр о м а гни тно го п р и б о р а не р а вно м е р на я. О на д о лж на б ыть ква д р а ти чно й, то е сть сж а то й в на ча ле и р а стянуто й в ко нц е . О д на ко , ва р ьи р уя ф о р м о й се р д е чни ка и е го р а сп о ло ж е ни е м в щ е ли ка тушки (что п р и во д и тк и зм е не ни ю м но ж и те ля dL/dα), м о ж но сущ е стве нно улучши ть ха р а кте р шка лы, сд е ла в е е п р а кти че ски р а вно м е р но й в р а б о че й ча сти . На п р а вле ни е о ткло не ни я стр е лки п р и б о р а не за ви си то тна п р а вле ни я то ка в ка тушке , та к ка к п р и и зм е не ни и на п р а вле ни я то ка о д но вр е м е нно и зм е няе тся на п р а вле ни е ве кто р а м а гни тно й и нд укц и и внутр и ка тушки и в се р д е чни ке , а ха р а кте р и х вза и м о д е йстви я не и зм е няе тся. Это т ж е выво д сле д уе т и и з выр а ж е ни я д ля вр а щ а ю щ е го м о м е нта , в ко то р о е зна че ни е то ка вхо д и т во вто р о й сте п е ни . П о это м у п р и б о р ы эле ктр о м а гни тно й си сте м ы п р и го д ны и д ля и зм е р е ни я п е р е м е нных то ко в. П р и и зм е р е ни и п е р е м е нно го то ка п о д ви ж на я си сте м а п р и б о р а п о во р а чи ва е тся на не ко то р ый уго л, о п р е д е ляе м ый ср е д ни м зна че ни е м вр а щ а ю щ е го м о м е нта за п е р и о д . О п р е д е ли м вр а щ а ю щ и й м о м е нт п о д ви ж но й си сте м ы п р и б о р а . П усть, на п р и м е р , и зм е р яе м ый то к и зм е няе тся п о за ко ну си нуса : i(t)=Im· sinωt, гд е Im– а м п ли туд но е зна че ни е то ка , ω=1/(2πf), f – ча сто та п е р е м е нно го то ка . То гд а м гно ве нно е зна че ни е вр а щ а ю щ е го м о м е нта р а вно : М =k· I2, а ср е д не е за п е р и о д зна че ни е это го м о м е нта р а вно :T I2. М с р=(1/T) ∫ kiidt = k· 0

Та ки м о б р а зо м , ср е д не е зна че ни е вр а щ а ю щ е го м о м е нта , д е йствую щ е го на п о д ви ж ную си сте м у эле ктр о м а гни тно го п р и б о р а п р и и зм е р е ни ях п е р е м е нно го то ка , п р о п о р ц и о на льно вто р о й сте п е ни д е йствую щ е го зна че ни я п е р е м е нно го то ка . Ква д р а ти чна я за ви си м о сть угла п о во р о та п о д ви ж но й си сте м ы эле ктр о м а гни тно го п р и б о р а о т то ка и м е е т п р о сто е ф и зи че ско е о б ъясне ни е : то к в ка тушке со зд а е т м а гни тно е п о ле , ко то р о е п о во р а чи ва е т се р д е чни к. В р е зульта те на м а гни че нный се р д е чни к вза и м о д е йствуе тс ка тушко й, п р и это м на м а гни че нно сть се р д е чни ка и зм е няе тся вм е сте с и зм е не ни е м то ка в ка тушке . Эле ктр о м а гни тные п р и б о р ы п р и м е няю тся ка к а м п е р м е тр ы и ка к во льтм е тр ы. В п о сле д не м случа е о б м о тка со д е р ж и тб о льшо е чи сло ви тко в м е д но й п р о во ло ки .

24 П р и м е не ни е ста льных се р д е чни ко в в эле ктр о м а гни тных п р и б о р а х о б усло вли ва е т р а зные п о ка за ни я п р и и зм е р е ни ях в ц е п ях п о сто янно го и п е р е м е нно го то ко в, п о ско льку в ц е п ях п е р е м е нно го то ка д о б а вляю тся п о те р и на ги сте р е зи с и ви хр е вые то ки . П о это м у эле ктр о м а гни тные п р и б о р ы, ка к п р а ви ло , гр а д уи р ую т ли б о д ля п о сто янно го ли б о д ля п е р е м е нно го то ка . Для ум е ньше ни я п о гр е шно сти всле д стви е ги сте р е зи са се р д е чни ки не ко то р ых п р и б о р о в (кла сс то чно сти 0,2) и зго та вли ва ю ти з сп е ц и а льно го сп ла ва - п е р м а лло я с о со б о м а лым зна че ни е м ко эр ц и ти вно й си лы. Для ум е ньше ни я вли яни я вне шни х п о ле й у не ко то р ых п р и б о р о в п р и м е няю та ста ти че ски е и зм е р и те льные м е ха ни зм ы. Для усп о ко е ни я ко ле б а ни й п о д ви ж но й си сте м ы в эле ктр о м а гни тных п р и б о р а х с п ло ско й ка тушко й п р и м е няю тво зд ушные усп о ко и те ли , а в п р и б о р а х с кр угло й ка тушко й – ча щ е м а гни то и нд укц и о нные . До сто и нства м и эле ктр о м а гни тных п р и б о р о в являю тся: 1) п р о сто та ко нстр укц и и ; 2) сп о со б но сть выд е р ж и ва ть б о льши е п е р е гр узки ; 3) п р и го д но сть д ля и зм е р е ни я п о сто янных и п е р е м е нных то ко в; 4) не высо ка я сто и м о сть и во зм о ж но сть ши р о ко го и сп о льзо ва ни я в ка че стве щ и то вых п р и б о р о в. Не д о ста тка м и эле ктр о м а гни тных п р и б о р о в являю тся: 1) не р а вно м е р на я шка ла ; 2) вли яни е вне шни х м а гни тных п о ле й на п о ка за ни я п р и б о р о в; 3) м а ла я чувстви те льно сть и то чно сть (кла сс то чно сти не выше 1,0). 3.2. Эле ктр о м а гни тные а м п е р м е тр ы В эле ктр о м а гни тных а м п е р м е тр а х ка тушку вклю ча ю т п о сле д о ва те льно в ц е п ь и зм е р яе м о го то ка . Для р а б о ты и зм е р и те льно го м е ха ни зм а не о б хо д и м о со зд а ть о п р е д е ле нную ве ли чи ну м а гни то д ви ж ущ е й си лы wI (не м е не е 200250 А ). Та ки м о б р а зо м , п р и и зм е р е ни и то ка си ло й 200-250 А м о ж но и сп о льзо ва ть ка тушку, со д е р ж а щ ую о д и н ви то к. Изм е не ни е п р е д е ло в и зм е р е ни я а м п е р м е тр о в п р о и зво д ятп о ср е д ство м се кц и о ни р о ва ни я о б м о то к ка туше к и вклю че ни е м се кц и й п о сле д о ва те льно и ли п а р а лле льно . П р и м е не ни е шунто в д ля р а сши р е ни я п р е д е ло в и зм е р е ни я эле ктр о м а гни тных а м п е р м е тр о в не р а ц и о на льно , та к ка к это п р и во д и тк п о выше ни ю сто и м о сти , а та кж е к уве ли че ни ю м о щ но сти , п о тр е б ляе м о й п р и б о р а м и . П р е д е лы и зм е р е ни я эле ктр о м а гни тных а м п е р м е тр о в р а сши р яю т с п о м о щ ью и зм е р и те льных тр а нсф о р м а то р о в то ка (ТрТ) (р и с.15.а ). П е р ви чна я о б м о тка тр а нсф о р м а то р а то ка со д е р ж и т м е ньше е чи сло ви тко в, че м вто р и чна я и вклю ча е тся п о сле д о ва те льно в ц е п ь и зм е р яе м о го то ка I1 (к за ж и м а м Л 1 и Л 2), а к за ж и м а м И 1 и И 2 вто р и чно й о б м о тки п о д клю ча е тся а м п е р м е тр А . Изм е р яе м ый то к о п р е д е ляю т п о ср е д ство м ум но ж е ни я п о ка за ни й а м п е р м е тр а на но м и на льный ко эф ф и ц и е нттр а нсф о р м а ц и и kiно и : Ix=I1=I2· kiно м .

25 Ш ка ла а м п е р м е тр а м о ж е т б ыть о тгр а д уи р о ва на в зна че ни ях си лы и зм е р яе м о го то ка . В п а сп о р те и зм е р и те льно го тр а нсф о р м а то р а ука зыва ю т та кж е п р е д е льно е зна че ни е со п р о ти вле ни я, на ко то р о е м о ж е т б ыть за м кнута вто р и чна я о б м о тка . Но м и на льным р е ж и м о м д ля тр а нсф о р м а то р а являе тся р е ж и м ко р о тко го за м ыка ни я. П р и р а зм ыка ни и вто р и чно й ц е п и тр а нсф о р м а то р а р е зко п о выша е тся на п р яж е ни е во вто р и чно й о б м о тке о т е д и ни ц во льт д о не ско льки х ки ло во льт, что о п а сно , та к ка к м о ж е тп р и ве сти к п е р е гр е ву се р д е чни ка тр а нсф о р м а то р а и п р о б о ю и зо ляц и и . Во и зб е ж а ни е р а зм ыка ни я в схе м е вклю че ни я тр а нсф о р м а то р а и сп о льзую т клю ч К, ко то р ый не о б хо д и м о за м кнуть п р е ж д е , че м о тклю ча ть а м п е р м е тр . В то р и чна я о б м о тка тр а нсф о р м а то р а то ка за зе м ле на д ля то го , что б ы п р и случа йно м п р о б о е и зо ляц и и м е ж д у п е р ви чно й и вто р и чно й о б м о тко й о б е зо п а си ть о б служ и ва ю щ и й п е р со на л о тко нта кта с ц е п ью высо ко го на п р яж е ни я. Для тр а нсф о р м а то р а то ка ха р а кте р ны п о гр е шно сти п р и п е р е д а че зна че ни й то ка и ф а зы. 3.3. Эле ктр о м а гни тные во льтм е тр ы Изм е р и те льна я ц е п ь эле ктр о м а гни тно го во льтм е тр а со д е р ж и т не п о д ви ж ную ка тушку и д о б а во чно е со п р о ти вле ни е , со е д и не нные п о сле д о ва те льно . Ка к и в а м п е р м е тр а х, в во льтм е тр а х д ля о б е сп е че ни я р а б о ты и зм е р и те льно го м е ха ни зм а не о б хо д и м о со зд а ть о п р е д е ле нную м а гни то д ви ж ущ ую си лу. Для во льтм е тр о в с п р е д е ла м и и зм е р е ни я о т1,5 д о 15 В то к п о лно го о ткло не ни я и зм е р и те льно й си сте м ы со ста вляе т90 м А , а д ля п р е д е ло в и зм е р е ни я 75 В и выше то к п о лно го о ткло не ни я р а ве н 7,5 м А . Для и зм е р е ни я м а лых на п р яж е ни й эле ктр о м а гни тным и во льтм е тр а м и п р о и зво д ятсе кц и о ни р о ва ни е о б м о то к ка туше к, п р и че м се кц и и вклю ча ю тп о сле д о ва те льно и ли п а р а лле льно . Для р а сши р е ни я п р е д е ло в и зм е р е ни я д о 600 В п р и м е няю т д о б а во чные р е зи сто р ы. Для и зм е р е ни я на п р яж е ни й, п р е выша ю щ и х 600 В, и сп о льзую т и зм е р и те льные тр а нсф о р м а то р ы на п р яж е ни я ТрН (р и с.15.б , зд е сь А , Х – за ж и м ы п е р ви чно й о б м о тки , а, х - за ж и м ы вто р и чно й

а)

б) Ри с.15.

26 о б м о тки ). П е р ви чную о б м о тку тр а нсф о р м а то р а п о д клю ча ю т п а р а лле льно уча стку ц е п и , на ко то р о м тр е б уе тся и зм е р и ть на п р яж е ни е U1. В то р и чную о б м о тку с на п р яж е ни е м U2 и м е ньши м чи сло м ви тко в со е д и няю т с во льтм е тр о м . В то р и чна я о б м о тка за м кнута на б о льшо е со п р о ти вле ни е , всле д стви е че го то ки в о б м о тка х м а лы и и зм е р и те льный тр а нсф о р м а то р на п р яж е ни я р а б о та е тв усло ви ях, б ли зки х к хо ло сто м у хо д у. Тр а нсф о р м а то р на п р яж е ни я п р е д ста вляе т со б о й м а ло м о щ ный си ло во й тр а нсф о р м а то р . Изм е р яе м о е на п р яж е ни е и зм е р яю т п о ср е д ство м ум но ж е ни я п о ка за ни й во льтм е тр а U2 на но м и на льный ко эф ф и ц и е нттр а нсф о р м а ц и и kUно м , то е сть Ux=U1=U2· kUно м . Ш ка ла во льтм е тр а м о ж е тб ыть о тгр а д уи р о ва на в зна че ни ях п е р ви чно го на п р яж е ни я. Для тр а нсф о р м а то р а на п р яж е ни я ха р а кте р ны п о гр е шно сти , о б усло вле нные п е р е д а че й зна че ни й на п р яж е ни я и ф а зы. 3.4. Эле ктр о м а гни тные ло го м е тр ы Эле ктр о м а гни тные ло го м е тр ы и сп о льзую тд ля и зм е р е ни я ча сто ты, е м ко сти и д р уги х ф и зи че ски х ве ли чи н. Ка к и в ло го м е тр а х д р уги х си сте м , в эле ктр о м а гни тно м ло го м е тр е п р о ти во д е йствую щ и й м о м е нт со зд а е тся а на ло ги чно вр а щ а ю щ е м у. Эле ктр о м а гни тный ло го м е тр п р е д ста вляе тсо б о й и зм е р и те льный м е ха ни зм с д вум я не п о д ви ж ным и ка тушка м и , укр е п ле нным и на о си (р и с.16). Ха р а кте р но й о со б е нно стью эле ктр о м а гни тных ло го м е тр о в являе тся о тсутстви е то ко п о д во д о в к п о д ви ж но й ча сти , п о ко то р о й и зм е р яе м ые то ки не п р о хо д ят. На ка ж д ый и з се р д е чни ко в А и Б ло го м е тр а д е йствуе т вр а щ а ю щ и й м о м е нт, зна че ни е ко то р о го за ви си т о т вто р о й сте п е ни то ка со о тве тствую щ е й ка тушки и угла п о во р о та п о д ви ж но й си сте м ы, а зна к вр а щ а ю щ е го м о м е нта о п р е д е ляе тся зна ко м п р о и зво д но й dL/dα. Для то го что б ы вр а щ а ю щ и е м о м е нты и м е ли п р о ти во п о ло ж ные зна ки , се р д е чни ки укр е п ляю тна о си та к, что б ы п р и и зм е не ни и угла α и нд укти вно сть о д но й и з ка туше к уве ли чи ва ла сь (dL1>0), а д р уго й – ум е ньша ла сь (dL2<0). Ри с.16. П р и и зм е р е ни и -п о д ви ж на я ча сть уста на вли ва е тся в та ко м п о ло ж е ни и , п р и ко то р о м м о м е нты си л ур а вно ве ши ва ю т д р уг д р уга , то е сть М 1=М 2, сле д о ва те льно , I12· f1(α)=I22· f2(α). П о луче нно е со о тно ше ни е м о ж но п р е о б р а зо ва ть к ви д у: I12/I22=f1(α)/f2(α)=f3(α ) и выр а зи ть уго л о ткло не ни я п о д ви ж но го м е ха ни зм а

27 α=F(I12/I22). Та ки м о б р а зо м , уго л п о во р о та п о д ви ж но го м е ха ни зм а являе тся ф ункц и е й о тно ше ни я ква д р а то в то ко в в ка тушка х ло го м е тр а . 4. ЭЛЕКТРО ДИНАМ ИЧЕСКИЕ П РИБ О РЫ 4.1. Эле ктр о м а гни тный и зм е р и те льный м е ха ни зм П р и нц и п д е йстви я п р и б о р о в эле ктр о д и на м и че ско й си сте м ы о сно ва н на вза и м о д е йстви и м а гни тных п о ле й д вух ка туше к, п о ко то р ым те че т и зм е р яе м ый то к. Не п о д ви ж на я ка тушка 1 со сто и ти з д вух се кц и й д ля со зд а ни я о д но р о д но го м а гни тно го п о ля (р и с.17). Ле гка я п о д ви ж на я ка тушка 2 п о м е щ а е тся внутр и не п о д ви ж но й и ж е стко скр е п ляе тся с о сью и стр е лко й. Для п о д во д а то ка в п о д ви ж ную ка тушку и со зд а ни я п р о ти во д е йствую щ е го м о м е нта п р и м е няю т сп и р а льные п р уж и ны, ко то р ые эле ктр и че ски и зо ли р о ва ны о т о си . На о си п о д ви ж но й ка тушки за кр е п ле но та кж е кр ыло во зд ушно го усп о ко и те ля. Для п о выше ни я чувстви те льно сти и кла сса то чно сти п р и б о р а о б м о тка п о д ви ж но й ка тушки вып о лняе тся и з то нко й и зо ли р о ва нно й п р о во ло ки . П р и п р о те ка ни и то ка п о ка тушка м эле ктр о д и на м и че ско го и зм е р и те льно го м е ха ни зм а то к п о д ви ж но й ка тушки I2 вза и м о д е йствуе т с м а гни тным п о то ко м Ф 1, со зд а ва е м ым то ко м I1 не п о д ви ж но й ка тушки . П о во р о т п о д ви ж но й ка тушки Ри с.17. п р о и схо д и тза сче тэне р ги и м а гни тно го п о ля ка туше к, п о это м у вр а щ а ю щ и й м о м е нт М вр, д е йствую щ и й на п о д ви ж ную ка тушку, р а ве н: М вр=dWm /dα, гд е Wm – эне р ги я м а гни тно го п о ля ка туше к, α – уго л п о во р о та п о д ви ж но й ка тушки . Эне р ги я м а гни тно го п о ля Wm п о д ви ж но й си сте м ы д вух ка туше к скла д ыва е тся и з эне р ги и ка туше к и эне р ги и , о б усло вле нно й и х вза и м но й и нд укц и е й, то е сть Wm=L1· I12/2+L2· I22/2+M12· I1· I2, гд е L1 и L2 – и нд укти вно сти ка туше к, М 12 – ко эф ф и ц и е нт и х вза и м но й и нд укти вно сти . П о д ста но вка д а нно го выр а ж е ни я в ур а вне ни е вр а щ а ю щ е го м о м е нта д а е т: М вр= dWm /dα= 2 2 =(I1 /2)· (dL1/dα)+(I2 /2)· (dL2 /dα)+I1· I2· (dM12 /dα). П о ско льку и нд укти вно сти L1 и L2 – п о сто янны д ля д а нно го п р и б о р а , то dL1 = dL2 =0 и М вр=I1· I2· (dM12 /dα). Ве ли чи на dMвр /dα=f(α) си льно за ви си т о тф о р м ы ка туше к и п о сто янна д ляд а нно го п р и б о р а , то е сть dMвр /dα=const=k1 , п о это м у М вр=k1· I1· I2.

28 П о во р о тп о д ви ж но й си сте м ы п р о и схо д и тд о на ступ ле ни я р а вно ве си я м е ж д у вр а щ а ю щ и м М вр и п р о ти во д е йствую щ и м М п р м о м е нто м , со зд а ва е м ым сп и р а льно й п р уж и но й: k1· I1· I2=k2· α, гд е k2 – ж е стко сть п р уж и ны. То гд а уго л п о во р о та п о д ви ж но й си сте м ы м о ж е тб ыть о п и са н ур а вне ни е м : α=k· I1· I2, гд е k=k1 /k2 – п о сто янна я д а нно го п р и б о р а . Та ки м о б р а зо м , уго л п о во р о та п о д ви ж но й си сте м ы эле ктр о д и на м и че ско го п р и б о р а в случа е п о сто янно го то ка п р о п о р ц и о на ле н п р о и зве д е ни ю то ко в в ка тушка х. В случа е п е р е м е нных то ко в, на п р и м е р , е сли i1=Im1· sinωt и i2=Im2· sin(ωt-φ), м гно ве нный вр а щ а ю щ и й м о м е нт mвр р а ве н: mвр=k· i1 i2, а ср е д ни й за п е р и о д м о м е нтр а ве н: T

T

0

0

Mс р=(1/T)·∫ mdt =k1· (1/T)·∫ i1· i2· dt=k1· I1· I2· cosφ. П р и р а вни ва я ср е д ни й за п е р и о д вр а щ а ю щ и й м о м е нтМ с р и п р о ти во д е йствую щ и й м о м е нт М п р, м о ж но п о лучи ть выр а ж е ни е угла о ткло не ни я п о д ви ж но й си сте м ы и зм е р и те льно й си сте м ы: α=k· I1· I2· cosφ. П р и го д но сть эле ктр о д и на м и че ски х п р и б о р о в д ля и зм е р е ни я п е р е м е нных то ко в о б ъясняе тся те м , что на п р а вле ни я то ко в в о б е и х ка тушка х и зм е няю тся о д но вр е м е нно и ли с п о сто янным сд ви го м п о ф а зе , а сле д о ва те льно , на п р а вле ни е п о во р о та п о д ви ж но й ка тушки о ста е тся не и зм е нным . К д о сто и нства м эле ктр о д и на м и че ски х п р и б о р о в о тно сятся: высо ка я то чно сть, что п о зво ляе тп р и м е нять и х в ла б о р а то р но й п р а кти ке в ка че стве ко нтр о льных и зм е р и те льных п р и б о р о в, а та кж е п р и го д но сть д ля и зм е р е ни я ка к п о сто янных, та к и п е р е м е нных то ко в. К не д о ста тка м эле ктр о д и на м и че ски х п р и б о р о в сле д уе т о тне сти не р а вно м е р но сть шка лы, б о льшую чувстви те льно сть к п е р е гр узка м (всле д стви е на ли чи я то ко ве д ущ и х п р уж и н), вли яни е вне шни х м а гни тных п о ле й и высо кую сто и м о сть. П р и б о р ы эле ктр о д и на м и че ско й си сте м ы и зго та вли ва ю т в о сно вно м ка к п е р е но сные ла б о р а то р ные п р и б о р ы кла ссо в то чно сти 0,1; 0,2 и 0,5. 4.2. Эле ктр о д и на м и че ски е а м п е р м е тр ы и во льтм е тр ы В за ви си м о сти о тна зна че ни я п р и б о р а ка тушки в не м м о гутб ыть со е д и не ны ли б о п о сле д о ва те льно – в во льтм е тр е (р и с.18.а ), ли б о п а р а лле льно – в а м п е р м е тр е (р и с.18.б ), ли б о вклю че ны в р а зли чные ц е п и – в ва ттм е тр е (р и с.18.в). Из выр а ж е ни я вр а щ а ю щ е го м о м е нта М вр=k1· I1· I2 сле д уе т, что и зм е не ни е на п р а вле ни я то ка в ка ко й-ли б о о д но й и з ка туше к п р и ве д е т к и зм е не ни ю на п р а вле ни я п о во р о та п о д ви ж но й си сте м ы на п р о ти во п о ло ж но е . У во льтм е тр о в и а м п е р м е тр о в вза и м но е со е д и не ни е ко нц о в о б м о то к сд е ла но внутр и п р и б о р а , а к за ж и м а м п р и б о р а выве д е ны д ва п р о во д а , п о д клю ча е м ые в ц е п ь.

29

а)

б) Ри с.18

в)

Ш ка лы эле ктр о д и на м и че ски х а м п е р м е тр о в и во льтм е тр о в не р а вно м е р ные , та к ка к то ки в о б е и х ка тушка х п р о п о р ц и о на льны о д но й и то й ж е и зм е р яе м о й ве ли чи не . В о б е и х ка тушка х во льтм е тр а те че то д и н и то тж е то к, п о это м у I1= =I2=I и α=k· I2, сле д о ва те льно , у во льтм е тр а ква д р а ти чна я шка ла . В ка тушка х а м п е р м е тр а то ки связа ны со о тно ше ни е м : I1 /I2=R2 /R1, гд е R1 и R2 – со п р о ти вле ни я п о д ви ж но й и не п о д ви ж но й ка туше к. Из п о луче нных со о тно ше ни й сле д уе т: (I1+I2)/I1=R2 /(R1+R2) и I1=(I1+I2)· R2 /(R1+R2). Учи тыва я, что I1+I2=I, и вво д я о б о зна че ни е R2 /(R1+R2)=k1, выр а ж е ни я д ля то ко в I1 и I2 м о ж но п р е о б р а зо ва ть к ви д у: I1=k1· I; I2=k2· I, то гд а α=k3· I2, то е сть у а м п е р м е тр а шка ла та кж е ква д р а ти чна я. О д на ко п р и п р о е кти р о ва ни и п р и б о р о в д о б и ва ю тся то го , что б ы шка ла б ыла п р а кти че ски р а вно м е р но й в е е р а б о че й ча сти п о д б о р о м вза и м но го р а сп о ло ж е ни я ка туше к и и х ф о р м ы. На п о ка за ни я эле ктр о д и на м и че ски х п р и б о р о м м о гутвли ять вне шни е м а гни тные п о ля, п о ско льку со б стве нно е п о ле ка туше к сла б о е . Для устр а не ни я это го вли яни я п р и м е няю та ста ти че ски е и зм е р и те льные м е ха ни зм ы. 4.3. Аста ти че ски е и зм е р и те льные м е ха ни зм ы Со б стве нно е м а гни тно е п о ле эле ктр о д и на м и че ски х и эле ктр о м а гни тных и зм е р и те льных м е ха ни зм о в являе тся о тно си те льно сла б ым , всле д стви е то го , что ли ни и м а гни тно й и нд укц и и за м ыка ю тся че р е з во зд ух. П о это й п р и чи не вне шни е м а гни тные п о ля сущ е стве нно вли яю т на п о ка за ни я эле ктр о м а гни тных и эле ктр о д и на м и че ски х п р и б о р о в. Для устр а не ни я вли яни я вне шни х м а гни тных п о ле й п р и м е няю тэкр а ни р о ва ни е п р и б о р о в ко ж уха м и и з м а гни то м ягко й ста ли . П о чти п о лно е устр а не ни е вли яни я вне шне го м а гни тно го п о ля м о ж е тб ыть д о сти гнуто п р и м е не ни е м а ста ти че ски х и зм е р и те льных м е ха ни зм о в.

30 Аста ти че ски й и зм е р и те льный м е ха ни зм со д е р ж и тд ва эле м е нта , п о стр о е нных со ве р ше нно о д и на ко во , но м а гни тные п о ля эти х эле м е нто в, р а вные п о ве ли чи не и то ж д е стве нные п о ко нф и гур а ц и и , и м е ю т п р о ти во п о ло ж но е на п р а вле ни е . Б ла го д а р я это м у вне шне е м а гни тно е п о ле на сто лько ж е о сла б ляе т п о ле о д но го и зм е р и те льно го эле м е нта , на ско лько уве ли чи ва е тм а гни тно е п о ле д р уго го эле м е нта . Та ки м о б р а зо м , р е зульти р ую щ и й вр а щ а ю щ и й м о м е нт п р и б о р а п р а кти че ски не и зм е няе тся п р и во зд е йстви и вне шне го м а гни тно го п о ля. Аста ти че ски й эле ктр о м а гни тный и зм е р и те льный п р и б о р со д е р ж и т д ва се р д е чни ка , укр е п ле нных на о б щ е й о си , и д ве не п о д ви ж ные ка тушки , о б м о тки ко то р ых со е д и не ны п о сле д о ва те льно та к, что б ы со зд а ва е м ые и м и м а гни тные п о ля б ыли на п р а вле ны в п р о ти во п о ло ж ные сто р о ны (р и с.19.а ). Вне шне е м а гни тно е п о ле ум е ньша е тп о ле , д е йствую щ е е на о д и н се р д е чни к, и уве ли чи ва е тв то й ж е м е р е п о ле , д е йствую щ е е на д р уго й, в р е зульта те че го сум м а р ный вр а щ а ю щ и й м о м е нт не за ви си т о т вне шне го м а гни тно го п о ля. О д на ко п о лно е устр а не ни е п о гр е шно сти , о б усло вле нно й вне шни м м а гни тным п о ле м , во зм о ж но ли шь п р и усло ви и , е сли это п о ле р а вно м е р но р а сп р е д е ле но в о б ъе м е и зм е р и те льно го м е ха ни зм а , а п о ка за те ль сте п е ни n вхо д но й ве ли чи ны и зм е р и те льно го м е ха ни зм а р а ве н е д и ни ц е .

а)

б) Ри с.19

31 Аста ти че ски е и зм е р и те льные м е ха ни зм ы эле ктр о д и на м и че ско й си сте м ы со д е р ж а тд ве не п о д ви ж ные и д ве п о д ви ж ные ка тушки (р и с.19.б ). То ки I в не п о д ви ж ных ка тушка х на п р а вле ны та к, что о ни со зд а ю тп р о ти во п о ло ж но на п р а вле нные м а гни тные п о ля. То ки в п о д ви ж ных ка тушка х та кж е и м е ю тр а зли чные на п р а вле ни я. Та ки м о б р а зо м , вр а щ а ю щ и е м о м е нты, со зд а ва е м ые эти м и п а р а м и ка туше к, со вп а д а ю тп о на п р а вле ни ю , что п р и во д и тк п о выше ни ю чувстви те льно сти п р и б о р а , о д на ко д е йстви е вне шне го м а гни тно го п о ля на п е р вую си сте м у п о лно стью ко м п е нси р уе тся п р о ти во п о ло ж ным д е йстви е м на вто р ую , и п о гр е шно сть, о б усло вле нна я д е йстви е м вне шне го м а гни тно го п о ля, о ка зыва е тся р а вно й нулю . 4.4. Ф е р р о д и на м и че ски е п р и б о р ы Зна че ни е вр а щ а ю щ е го м о м е нта , д е йствую щ е го на п о д ви ж ную ча сть эле ктр о д и на м и че ски х п р и б о р о в, м о ж е т б ыть уве ли че но за сче т и сп о льзо ва ни я м а гни тно й ц е п и и з ф е р р о м а гни тных м а те р и а ло в. Та ки е п р и б о р ы на зыва ю тся ф е р р о д и на м и че ски м и . Ф е р р о д и на м и че ски й п р и б о р со д е р ж и тста льно й се р д е чни к 2, на ко то р ый на д е та не п о д ви ж на я ка тушка 1, со сто ящ а я и з д вух се кц и й (р и с.20). В во зд ушно м за зо р е м е ж д у се р д е чни ко м и ста льным ц и ли нд р о м 4 м о ж е т вр а щ а ться п о д ви ж на я ка тушка 3. Та ко й п р и б о р о че нь п о хо ж на м а гни и то эле ктр и че ски й, в ко то р о м р о ль п о сто янно го м а гни та вып о лняе т ка тушка с то ко м . Вза и м о д е йстви е то ка п о д ви ж но й ка тушки с м а гни тным п о ле м в во зд ушно м за зо р е со зд а е т вр а щ а ю щ и й м о м е нт, ко то р ый, ка к и в эле ктр о д и на м и че ско м и зм е р и те льно м м е ха ни зм е , п р о п о р ц и о на ле н п р о и зве д е ни ю д е йствую щ и х зна че ни й то ко в ка туше к и ко си нусу угла сд ви Ри с.20 га м е ж д у ни м и . Б ла го д а р я м а ло м у м а гни тно м у со п р о ти вле ни ю м а гни тно й ц е п и в во зд ушно м за зо р е м о гутб ыть п о луче на зна чи те льна я м а гни тна я и нд укц и я, а сле д о ва те льно , и б о льшо й вр а щ а ю щ и й м о м е нт. Исп о льзо ва ни е ста льно го се р д е чни ка п р и во д и т к п о выше ни ю чувстви те льно сти и о сла б ле ни ю вли яни я вне шни х м а гни тных п о ле й на п о ка за ни я п р и б о р а , но вм е сте с те м п о являю тся п о гр е шно сти , о б усло вле нные ги сте р е зи со м и ви хр е вым и то ка м и , что п р и во д и тк ум е ньше ни ю то чно сти п р и б о р а . К д о сто и нства м ф е р р о д и на м и че ски х п р и б о р о в о тно сятся б о льшо й вр а щ а ю щ и й м о м е нт, си льно е со б стве нно е м а гни тно е п о ле , и склю ча ю щ е е вне шни е вли яни я, и м е ньше е , че м у эле ктр о д и на м и че ски х, со б стве нно е п о тр е б ле ни е м о щ но сти . О д на ко на м е тр о ло ги че ски е сво йства та ки х п р и б о р о в о ка зы-

32 ва е т вли яни е ча сто та то ка и те м п е р а тур а о кр уж а ю щ е й ср е д ы. Кла сс то чно сти ф е р р о д и на м и че ски х п р и б о р о в, ка к п р а ви ло , со ста вляе т1,0 и 1,5. 4.5. Эле ктр о д и на м и че ски е ло го м е тр ы Эле ктр о д и на м и че ски й ло го м е тр устр о е н а на ло ги чно м а гни то эле ктр и че ско м у, но м а гни тные п о ля в не м со зд а ю тся эле ктр о м а гни та м и . П о д ви ж на я ча сть ло го м е тр и че ско го м е ха ни зм а вып о лне на в ви д е д вух ка туше к, ж е стко скр е п ле нных м е ж д у со б о й и за кр е п ле нных на о д но й о си (р и с.21.а ). П р и вза и м о д е йстви и м а гни тно го п о то ка , со зд а ва е м о го то ко м не п о д ви ж но й ка тушки , с д вум я то ка м и п о д ви ж ных ка туше к Iп 1 и Iп 2, во зни ка ю т д ва вр а щ а ю щ и х м о м е нта . Ва р и а ц и е й вза и м но го р а сп о ло ж е ни я ка туше к и на п р а вле ни е м то ко в в ни х д о сти га ю тто го , что б ы со зд а ва е м ые м о м е нты б ыли на п р а вле ны в п р о ти во п о ло ж ные сто р о ны. Зна че ни я м о м е нто в си л, со зд а ва е м ых в м е ха ни зм а х п р и б о р а , о п р е д е ляю тся ф о р м ула м и : М вр1=Iн· Iп 1· cosψ 1· (dMн.п 1 /dα); М вр2=Iн· Iп 2· cosψ 2· (dMн.п 1 /dα); гд е ψ 1 и ψ 2 - углы м е ж д у ве кто р а м и то ко в со о тве тстве нно Iн, Iп 1 и Iн, Iп 2; М н.п 1 и М н.п 2 – вза и м ные и нд укти вно сти м е ж д у п о д ви ж но й и не п о д ви ж но й ка тушка м и (р и с.21.б ).

а)

б)

Ри с.21 П о д д е йстви е м эти х м о м е нто в п о д ви ж на я ча сть п р и б о р а п е р е м е щ а е тся д о д о сти ж е ни я р а ве нства м о м е нто в си л (М вр1=М вр2): [(Iп 1· cosψ 1)/(Iп 2· cosψ 2)]· (dMн.п 1 /dMн.п 2)=F(α). Сле д о ва те льно , уго л п е р е м е щ е ни я п о д ви ж но й ча сти ло го м е тр и че ско го м е ха ни зм а – это ф ункц и я о тно ше ни я п р о е кц и й ве кто р о в то ко в в не п о д ви ж ных и п о д ви ж ных ка тушка х: α=F[(Iп 1· cosψ 1)/(Iп 2· cosψ 2)]. Эле ктр о д и на м и че ски е ло го м е тр и че ски е м е ха ни зм ы п р и м е няю т в п е р е но сных и щ и то вых ф а зо м е тр а х и ча сто то м е р а х.

33 4.6. Эле ктр о д и на м и че ски е ва ттм е тр ы Для и зм е р е ни я м о щ но сти в ц е п ях п о сто янно го и п е р е м е нно го то ка п р и м е няю т эле ктр о д и на м и че ски е ва ттм е тр ы. Не п о д ви ж на я ка тушка 1 вклю ча е тся п о сле д о ва те льно с на гр узко й, п о это м у о на на зыва е тся п о сле д о ва те льно й и ли то ко во й ка тушко й (р и с.22). П о д ви ж на я ка тушка 2 вм е сте с д о б а во чным р е зи сто р о м Rд, ко то р а я п о зво ляе тр а сши р ять д и а п а зо н и зм е р е ни й ва ттм е тр а п о то ку и сп о со б ствуе т ум е ньше ни ю п о гр е шно сти и зм е р е ни й, вклю ча е тся п а р а лле льно на гр узке на на п р яж е ни е U. П о это м у о на на зыва е тся п а р а лле льно й о б м о тко й и ли ц е п ью на п р яж е ни я. П о п а р а лле льно й ц е п и те че т то к Iu=U/Ru, гд е Ru=Rд+R2 – со п р о ти вле ни е п а р а лле льно й ц е п и , R2 – со п р о ти вле ни е п а р а лле льно й о б м о тки . Уго л п о во р о та п о д ви ж но го м е ха ни зм а п р и б о р а р а ве н: α=k· I· Iu=k· I· (U/Ru)=(k/Ru)· I· U=k1· P. Та ки м о б р а зо м , уго л п о во р о та п о д ви ж но го м е ха ни зм а п р о п о р ц и о на ле н м о щ но сти Р . Сле д о ва те льно , ва ттм е тр и м е е тр а вно м е р ную шка лу. Изм е не ни е на п р а вле ни я то ка в о д но й и з ка туше к вызыва е ти зм е не ни е на п р а вле ни я вр а щ а ю щ е го м о м е нта и , сле д о ва те льно , на п р а вле ни я п о во р о та п о д ви ж но й р а м ки . Это д е ла е то тсче тп о шка ле не во зм о ж ным , та к ка к у п р и б о р а о д но сто р о нняя шка ла . П о это м у не о б хо д и м о р а зли ча ть за ж и м ы ва т-тм е тр а . За ж и м п о сле д о ва те льно й ц е -п и , со е д и няе м ый с и сто чни ко м п и та -ни я, на зыва е тся ге не р а то р ным . За -ж и м п а р а лле льно й ц е п и, со е д и няе -м ый с п о сле д о ва те льно й ка тушко й, та кж е на зыва е тся ге не р а то р ным . Ге не р а то р ные за ж и м ы о б о зна ча ю тся си м во ло м *. Та ки м о б р а зо м , ва т-тм е тр и м е е тче тыр е за ж и м а : д ва за Ри с. 22 ж и м а то ко вых и д ва за ж и м а на п р яж е ни я. П р и п р а ви льно м вклю че ни и ва ттм е тр а то ки в е го ка тушка х на п р а вле ны о тге не р а то р ных за ж и м о в к за ж и м а м , на зыва е м ым на гр узо чным и . Ц е на д е ле ни я ва ттм е тр а о п р е д е ляе тся и з со о тно ше ни я: c=Uн· Iн /αн , гд е αн – чи сло д е ле ни й шка лы. На п р и м е р , е сли Iн=5 А ; Uн=300 В ; αн=150, то c= =5· 300/150=10 В т /дел. В за ви си м о сти о т со п р о ти вле ни я на гр узки р а зли ча ю т д ве схе м ы вклю че ни я ва ттм е тр о в, о тли ча ю щ и е ся сп о со б о м со е д и не ни я п а р а лле льно й ц е п и (р и с.23).

34 П р и п о д клю че ни и ва ттм е тр а п о схе м е , п р е д ста вле нно й на р и с.23.а , п а р а лле льна я ц е п ь ва ттм е тр а на хо д и тся п о д на п р яж е ни е м Uвх , б о льши м , че м на п р яж е ни е U на на гр узке Z на ве ли чи ну п а д е ни я на п р яж е ни я Ui на то ко во й ка тушке . Сле д о ва те льно , м о щ но сть, и зм е р яе м а я ва ттм е тр о м , р а вна : Px=I· Uвх =I· (U+Ui)=P+Pi , гд е Р – м о щ но сть на гр узки , Pi – м о щ но сть то ко во й ка тушки . Если Z» Ri, то P» Pi и м е то д и че ско й п о гр е шно сть и зм е р е ни я м о щ но сти , р а вно й δ =Pi /P, м о ж но п р е не б р е чь. П о это м у схе Ри с.23 м а вклю че ни я ва ттм е тр а , п р е д ста вле нна я на р и с.23.а , п р и м е няе тся д ля и зм е р е ни я м о щ но сти на гр узки с б о льши м со п р о ти вле ни е м . П р и вклю че ни и ва ттм е тр а п о схе м е , п р и ве д е нно й на р и с.23.б , то к I+Iu в п о сле д о ва те льно й ка тушке ва ттм е тр а п р е выша е тве ли чи ну то ка I на гр узки на ве ли чи ну то ка в п а р а лле льно й ц е п и , на п р яж е ни е ко то р о й р а вно на п р яж е ни ю на гр узки U. В это м случа е м о щ но сть, и зм е р яе м а я ва ттм е тр о м , р а вна : Px= =(I+Iu)· U=I· U+Iu· U=P+Pu, а м е то д и че ска я п о гр е шно сть о п р е д е ле ни я м о щ но сти δ =Z/Ru п р о п о р ц и о на льна со п р о ти вле ни ю на гр узки . П о это м у схе м а вклю че ни я ва ттм е тр а , п р е д ста вле нна я на р и с.23.б , п р и м е няе тся д ля и зм е р е ни я м о щ но сти ни зко о м но й на гр узки . П р и то чных и зм е р е ни ях м о щ но сти не о б хо д и м о вво д и ть п о п р а вки , о б усло вле нные п о те р ям и м о щ но сти в п о сле д о ва те льно й (Pi) и в п а р а лле льно й (Pu) ка тушка х. П о ско льку Pi «Pu , то п о ка за ни я ва ттм е тр а , вклю че нно го п о схе м е , п р и ве д е нно й на р и с.23.а , б уд ут б о ле е то чным и . П о это м у п р и и зм е р е ни и а кти вно й м о щ но сти в о д но ф а зно й ц е п и эле ктр о д и на м и че ски й ва ттм е тр вклю ча ю тп р е и м ущ е стве нно п о схе м е р и с.23.а . sinωt и то ко м i=I· 2 В ц е п и п е р е м е нно го то ка с на п р яж е ни е м u=U· 2 · · · sin(ωt-φ) то к в ка тушке на п р яж е ни я с со п р о ти вле ни е м Zu р а ве н iu= =(U· 2 /Zu)· sin(ωt-φ u) и о тста е тп о ф а зе о тна п р яж е ни я на уго л φ u (р и с.24), та нге нс ко то р о го р а ве н tgφ u=xu /ru , гд е xu и ru - со о тве тстве нно р е а кти вно е и а кти вно е со п р о ти вле ни е ка тушки на п р яж е ни я. Уго л п о во р о та п о д ви ж но й си сте м ы эле ктр о д и на м и че ско го ва ттм е тр а п р и и зм е р е ни и м о щ но сти п е р е м е нно го то ка о п и сыва е тся ур а вне ни е м : α=k· I· Iu· cos(φ-φ u)= k· I· Iu· cosψ . П о ла га я со п р о ти вле ни е ц е п и на п р яж е ни я Zu п о сто янным , м о ж но за п и са ть : α=k· I· (U/Zu)· · cosψ =(k/Zu)· I· U· cosψ =k2· I· U· cosψ . П о ско льку со п р о ти вле ни е ц е п и на п р яж е ни я Zu м о ж но счи та ть а кти вным (д ля это го п а р а лле льно Rд вклю ча ю тко нд е нса то р , ко то р ый ко м п е нси р уе т Ри с.24 и нд укти вно е со п р о ти вле ни е о б м о тки ), то е сть

35 xu≈0, то tgφ u=xu /ru≈0, сле д о ва те льно φ u≈0 и ψ ≈φ. Та ки м о б р а зо м , уго л п о во р о та α=k2· I· U· cosφ≈k2 P п о д ви ж но й си сте м ы ва ттм е тр а п р о п о р ц и о на ле н а кти вно й м о щ но сти . В случа е р а ве нства п о лно го со п р о ти вле ни я ц е п и на п р яж е ни я е е а кти вно м у со п р о ти вле ни ю п о ка за ни я ва ттм е тр а в ц е п и п о сто янно го и п е р е м е нно го то ка б уд ут о д и на ко вы. Это д а е т во зм о ж но сть п р о и зво д и ть гр а д уи р о вку и п о ве р ку ва ттм е тр а п р и п о сто янно м то ке . П р и выво д е ф о р м улы угла п о во р о та α=k2· I· U· cosφ≈k2 P п р е д п о ла га ло сь, что φ u ≈0, п о ско льку и нд укти вно сть п о д ви ж но й ка тушки ни что ж но м а ла . Для ум е ньше ни я п о гр е шно сти , вызва нно й эти м д о п ущ е ни е м , п а р а лле льно р е зи сто р у Rд сле д уе т вклю Ри с.25 чи ть ко м п е нса ц и о нный ко нд е нса то р , е м е м ко сть ко то р о го р а вна Cк=Lп одв /Rд2, гд е Lп одв – и нд укти вно сть п о д ви ж но й ка тушки . В ц е п ях, си ла то ка и ли на п р яж е ни е ко то р ых п р е выша е тд и а п а зо н и зм е р е ни й п р и б о р а п о то ку и ли на п р яж е ни ю , ва ттм е тр ы вклю ча ю т че р е з и зм е р и те льные тр а нсф о р м а то р ы то ка (ТрТ) и на п р яж е ни я (ТрН ) (р и с.25). П р и это м м о щ но сть ц е п и о п р е д е ляе тся ка к п р о и зве д е ни е п о ка за ни я ва ттм е тр а Pw на но м и на льный ко эф ф и ц и е нттр а нсф о р м а ц и и то ка (ki) и на п р яж е ни я (ku), то е сть P=Pw· ki· ku. Для и зм е р е ни я р е а кти вно й м о щ но сти (Q) в ц е п и си нусо и д а льно го то ка не о б хо д и м о , что б ы в ф о р м уле α=k2· I· U· cosφ ко си нус угла φ б ыл за м е не н на си нус. Для это го не о б хо д и м о , что б ы уго л (φ u) сд ви га ф а з м е ж д у то ко м и на п р яж е ни е м б ыл р а ве н 900 (р и с.26.а ). То гд а уго л п о во р о та п о д ви ж но й си сте м ы ва ттм е тр а б уд е тр а ве н: α=k2· I· U· cos(φ-φ u)≈k2· I· U· cos(φ-900)= k2· I· U· sinφ= k2· Q. Та ки м о б р а зо м , уго л п о во р о та п о д ви ж но й си сте м ы ва ттм е тр а п р о п о р ц и о на ле н р е а кти вно й м о щ но сти . Тр е б уе м ый ф а зо вый сд ви г (φ u=900) м е ж д у на п р яж е ни е м и то ко м в п а р а лле льно й ц е п и д о сти га е тся за сче твклю че ни я в п а р а лле льную ц е п ь д о п о лни те льно го р е зи сто р а и ка тушки (р и с.26.б ). Для р а ссм о тр е нных схе м ха р а кте р на за ви си м о сть п о ка за ни й ва ттм е тр а о тча сто ты то ка , п о ско льку ча сто та вли яе тна р е а кти вно е со п р о ти вле ни е и ф а зо вый сд ви г м е ж д у то ко м и на п р яж е ни е м в п а р а лле льно й ц е п и ва ттм е тр а . Изм е р е ни е р е а кти вно й м о щ но сти и м е е тсм ысл ли шь в ц е п ях с п р и е м ни ка м и Zн , а) б) Ри с.26

36 п о тр е б ляю щ и м и б о льшую м о щ но сть и п и та е м ым и о ти сто чни ко в тр е хф а зно го то ка , п о это м у и зм е р е ни я р е а кти вно й м о щ но сти в о д но ф а зных ц е п ях вып о лняю т то лько в ла б о р а то р ных усло ви ях. 4.7. О д но ф а зный ф а зо м е тр П р и б о р , п р е д на зна че нный д ля не п о ср е д стве нно го и зм е р е ни я угла (φ) сд ви га ф а з м е ж д у на п р яж е ни е м и то ко м и ли ко эф ф и ц и е нта м о щ но сти (с osφ), на зыва е тся ф а зо м е тр о м . На и б о льше е р а сп р о стр а не ни е п о лучи ли ф а зо м е тр ы эле ктр о д и на м и че ско й си сте м ы. Ф а зо м е тр со сто и ти з не п о д ви ж но й ка тушки К, вып о лняе м о й, ка к п р а ви ло , в ви д е д вух се кц и й, со е д и не нных п о сле д о ва те льно с на гр узко й Z, на ко то р о й и зм е р яе тся ко эф ф и ц и е нт м о щ но сти , и д вух п о д ви ж ных ка туше к К1 и К2, п о м е щ е нных внутр и не п о д ви ж но й (р и с.27.а ). П о д ви ж ные ка тушки ж е стко скр е п ле ны м е ж д у со б о й п о д не ко то р ым угло м , на п р и м е р 900, и укр е п ле ны на о б щ е й о си , о б р а зуя п о д ви ж ную си сте м у п р и б о р а вм е сте со стр е лко й. О б е п а р а лле льные ка тушки вклю ча ю тся п а р а лле льно на гр узке , но о д на (К1) – че р е з а кти вно е со п р о ти вле ни е R, а д р уга я (К2) – че р е з б о льшо е и нд укти вно е со п р о ти вле ни е (xL) (р и с.27.б ). П р о ти во д е йствую щ и х п р уж и н ф а зо м е тр не и м е е т, п о это м у у о тклю че нно го п р и б о р а е го п о д ви ж на я си сте м а вм е сте со стр е лко й за ни м а е тп р о и зво льно е п о ло ж е ни е .

а)

б)

в)

Ри с.27 Для выво д а за ви си м о сти угла п о во р о та п о д ви ж но го м е ха ни зм а ф а зо м е тр а о т угла сд ви га ф а з м е ж д у то ко м и на п р яж е ни е м , не о б хо д и м о п о стр о и ть е го ве кто р ную д и а гр а м м у (р и с.27.в). Для это го сле д уе тп р о и зво льно р а сп о ло ж и ть ве кто р на п р яж е ни я U. Если на гр узка и м е е ти нд укти вный ха р а кте р , то к I о тста е тп о ф а зе о тна п р яж е ни я U на не ко то р ый уго л φ. М а гни тный п о то к Ф , со зд а ва е м ый то ко м I не п о д ви ж но й ка тушки К, со вп а д а е тп о ф а зе с то ко м I.

37 То к I1 в ка тушке К1 со вп а д а е тп о ф а зе с на п р яж е ни е м U, п о ско льку ц е п ь это й ка тушки со д е р ж и т а кти вно е со п р о ти вле ни е R. То к I2 в ка тушке К2 о тста е т о т на п р яж е ни я U п о ф а зе на уго л 900, та к ка к ц е п ь вто р о й п о д ви ж но й ка тушки и м е е ти нд укти вный ха р а кте р . П о д ви ж ные ка тушки К1 и К2 со е д и не ны внутр и п р и б о р а та к, что п р и вклю че ни и ф а зо м е тр а в ц е п ь на ни х д е йствую т си лы F1 и F2 , стр е м ящ и е ся п о ве р нуть ка тушки в п р о ти во п о ло ж ные сто р о ны (р и с.27.а ). Зна че ни я эти х си л м о ж но о п р е д е ли ть с п о м о щ ью ве кто р но й д и а гр а м м ы (р и с.27.в): F1=k· I1· Ф· cos(I1^Ф )= k· I1· Ф· cosφ; 0 F2=k· I2· Ф· cos(I2^Ф )= k· I2· Ф· cos(90 -φ)= k· I2· Ф· sinφ. Из р и с.27.а сле д уе т, что вр а щ а ю щ и е м о м е нты, д е йствую щ и е на ка тушки К1 и К2 , р а вны со о тве тстве нно : M1=F1· ℓ· cos(900- α)= F1· ℓ· sinα; M2=F2· ℓ· cosα. П о д ста но вка выр а ж е ни й, о п р е д е ляю щ и х си лы F1 и F2 в п о луче нные ур а вне ни я, п о зво ляе тна йти вр а щ а ю щ и е м о м е нты: M1=k· I1· Ф· ℓ· cosφ· sinα; M2=k· I2· Ф· ℓ· sinφ· cosα. П о д д е йстви е м п р о ти во п о ло ж но на п р а вле нных вр а щ а ю щ и х м о м е нто в п о д ви ж ный м е ха ни зм б уд е тп о во р а чи ва ться в сто р о ну б о льше го вр а щ а ю щ е го м о м е нта д о те х п о р , п о ка не на ступ и тр а вно ве си е (М 1=М 2): k· I1· Ф· ℓ· cosφ· sinα=k· I2 · Ф· ℓ· sinφ· cosα; сле д о ва те льно : sinα/cosα=I2· sinφ/I1· cosα. Если п а р а м е тр ы ц е п е й п о д ви ж ных ка туше к ф а зо м е тр а п о д о б р а ть та к, что б ы вып о лняло сь усло ви е R=xL, то I1=I2, сле д о ва те льно , tgα=tgφ, то е сть α=φ – уго л п о во р о та п о д ви ж но го м е ха ни зм а ф а зо м е тр а р а ве н углу сд ви га ф а з м е ж д у то ко м и на п р яж е ни е м на гр узки . П о луче нный выво д и м е е тсле д ую щ е е ф и зи че ско е о б ъясне ни е . Если о тклю чи ть ц е п ь ка тушки К2 то ф а зо м е тр п р е вр а ти тся в ва ттм е тр а кти вно й м о щ но сти , та к ка к п о сле д о ва те льно с ка тушко й К1 вклю че но б о льшо е а кти вно е со п р о ти вле ни е R. Если ж е о тклю чи ть ц е п ь ка тушки К1, то ф а зо м е тр п р е вр а ти тся в ва ттм е тр р е а кти вно й м о щ но сти , п о ско льку п о сле д о ва те льно с ка тушко й К1 вклю че но б о льшо е и нд укти вно е со п р о ти вле ни е xL. Та ки м о б р а зо м , ф а зо м е тр п р е д ста вляе тсо б о й п р и б о р , в ко то р о м о б ъе д и не ны д ва ва ттм е тр а (а кти вно й и р е а кти вно й м о щ но сти ), и м е ю щ и е о б щ и й п о д ви ж ный м е ха ни зм . П р и вклю че ни и ф а зо м е тр а в ц е п ь а кти вно й на гр узки вр а щ а ю щ и й м о м е нт, д е йствую щ и й на ка тушку К2, р а ве н нулю , та к ка к р е а кти вна я м о щ но сть р а вна нулю , а вр а щ а ю щ и й м о м е нт, д е йствую щ и й на ка тушку К1, м а кси м а ле н. Ка тушка К1 п о ве р не тся та к, что е е п ло ско сть со вп а д е тс п ло ско стью не п о д ви ж но й ка тушки ,

38 а стр е лка уста но ви тся п р о ти в кр а йне го д е ле ни я шка лы, со о тве тствую щ е го зна че ни ю φ=0. В случа е и нд укти вно й на гр узки вр а щ а ю щ и й м о м е нт, д е йствую щ и й на ка тушку К1, р а ве н нулю , п о ско льку а кти вна я м о щ но сть р а вна нулю . П р и это м на ка тушку К2 д е йствуе тм а кси м а льный вр а щ а ю щ и й м о м е нти эта ка тушка п о ве р не тся та к, что е е п ло ско сть со вп а д е т с п ло ско стью не п о д ви ж но й ка тушки , а стр е лка уста но ви тся п р о ти в кр а йне го д е ле ни я шка лы, со о тве тствую щ е го зна че ни ю φ=900. Если а кти вна я и р е а кти вна я м о щ но сти , п о тр е б ляе м ые на гр узко й, р а вны, то п о д ви ж ный м е ха ни зм за йм е т ср е д не е п о ло ж е ни е о тно си те льно не п о д ви ж но й ка тушки и стр е лка п р и б о р а уста но ви тся п р о ти в д е ле ни я шка лы 450. Из р а ве нства α=φ сле д уе т, что е сли шка лу ф а зо м е тр а п р о гр а д уи р о ва ть в зна че ни ях угла φ, то шка ла та ко го п р и б о р а б уд е тр а вно м е р но й. О д на ко п р а кти че ски й и нте р е с п р е д ста вляе т и зм е р е ни е не угла φ, а ко эф ф и ц и е нта м о щ но сти cos φ. Г р а д уи р о вка шка лы в зна че ни ях ко эф ф и ц и е нта м о щ но сти д е ла е т е е си льно не р а вно м е р но й. Для ум е ньше ни я не р а вно м е р но сти шка лы не о б хо д и м о ка тушки К1 и К2 р а сп о ло ж и ть п о д угло м 600 д р уг о тно си те льно д р уга и ли со п р о ти вле ни я R и xL п о д о б р а ть та к, что б ы то ки I1 и I2 не б ыли р а вны. На п р и м е р , I2, то е сли зна че ни я R и xL п о д о б р а ть та к, что б ы вып о лняло сь р а ве нство I1= 3 · углы α и φ б уд утсвяза ны со о тно ше ни е м tgα=tgφ/ 3 и шка ла б уд е тб о ле е р а вно м е р но й. Из со о тно ше ни я α=φ сле д уе т, что п р и п е р е м е не зна ка угла α и зм е няе тся ха р а кте р на гр узки . Та ки м о б р а зо м , е сли нуле во е д е ле ни е шка лы (и ли cosφ=1) р а сп о ло ж и ть в е е се р е д и не , то п о на п р а вле ни ю о ткло не ни я стр е лки м о ж но суд и ть о ха р а кте р е на гр узки . Эле ктр о д и на м и че ски е ф а зо м е тр ы вып уска ю тв ви д е п е р е но сных п р и б о р о в с д и а п а зо но м и зм е р е ни й угла φ, р а вным 0… 900 и ли 0… 3600, а cosφ, р а вным 0… 1 кла ссо в то чно сти 0,2 и 0,5. П р е д на зна че ны о ни , в о сно вно м , д ля р а б о ты в ц е п ях п р о м ышле нно й ча сто ты. 5. П РИБ О РЫ ИНДКЦ ИО ННО Й СИСТЕМ Ы О д но ф а зный и нд укц и о нный сче тчи к эле ктр и че ско й эне р ги и П р и нц и п д е йстви я п р и б о р о в и нд укц и о нно й си сте м ы о сно ва н на вза и м о д е йстви и п е р е м е нно го м а гни тно го п о то ка с и нд укц и о нным то ко м . Инд укц и о нные п р и б о р ы п р и го д ны ли шь д ля и зм е р е ни й в ц е п ях п е р е м е нно го то ка , та к ка к то к м о ж е тли шь и нд уц и р о ва ться п о д д е йстви е м п е р е м е нно го м а гни тно го п о то ка .

39 Если на п ути п е р е м е нно го м а гни тно го п о то ка п о м е сти ть, на п р и м е р , кр а й а лю м и ни е во го д и ска , сп о со б но го вр а щ а ться во кр уг не ко то р о го ц е нтр а , то в д и ске б уд е тна во д и ться п е р е м е нный и нд укц и о нный то к, вза и м о д е йствую щ и й с эти м п о то ко м . О д на ко р е зульти р ую щ а я си ла , д е йствую щ а я на д и ск, р а вна нулю . П о это м у д ля со зд а ни я вр а щ а ю щ е го м о м е нта не о б хо д и м о и сп о льзо ва ть д ва м а гни тных п о то ка , сд ви нутых д р уг о тно си те льно д р уга п о ф а зе на не ко то р ый уго л (на п р и м е р , π/2). П р и это м во зни ка е т вза и м о д е йстви е п о то ко в с «чуж и м и », а не со «сво и м и » и нд укц и о нным и то ка м и . Инд укц и о нна я ка тушка и м е е тд ве ка тушки с се р д е чни ка м и : то ко вую и ка тушку на п р яж е ни я. То ко вую ка тушку (р и с.28.а ) на ви ва ю тто лстым п р о во д о м на ста льно й се р д е чни к и вклю ча ю тп о сле д о ва те льно с на гр узко й. М а гни тный п о то к Ф i в не й п р о п о р ц и о на ле н то ку на гр узки . Ка тушку на п р яж е ни я (р и с.28.б ) о б ычно на ви ва ю тб о льши м чи сло м ви тко в то нко го п р о во д а на ста льно й се р д е чни к. Инд укти вно е со п р о ти вле ни е xL это го эле ктр о м а гни та не со п о ста ви м о б о льше а кти вно го со п р о ти вле ни я R (xL>R), п о это м у эту ц е п ь м о ж но счи та ть и нд укти вно й, сле д о ва те льно , то к iu в ка тушке на п р яж е ни я о тста е тп о ф а зе на π/2. Кр а й а лю м и ни е во го д и ска о д но вр е м е нно п р о ни зыва е тся д вум я м а гни тным и п о то ка м и : д ва ж д ы – п о то ко м Ф i то ко во й ка тушки и о д и н р а з – п о то ко м Ф u ка тушки на п р яж е ни я (р и с.28.в). Эти м а гни тные п о то ки и нд уц и р ую т в д и ске то ки iдi и Iдu со о тве тстве нно , п р и че м то к Iдu вза и м о д е йствуе тс м а гни тным п о то ко м Ф i (р и с.28.г), а то к Iдi - с м а гни тным п о то ко м Ф u (р и с.28.д ). На п р а вле ни е и нд укц и о нных то ко в Iдu и Iдi за ви си то тто го , во зр а ста е ти ли уб ыва е тсо зд а ю щ и й е го м а гни тный п о то к. Это не о б хо д и м о уче сть п р и о п р е д е ле ни и на п р а вле ни я д е йствую щ и х на д и ск си л F1 и F2. Учи тыва я ха р а кте р и зм е не ни я то ко в Iдi и Iдu (р и с.28.е ), и сп о льзуя п р а ви ло Ле нц а и п р и м е няя п р а ви ло ле во й р уки , м о ж но уста но ви ть, что си лы F1 и F2 , со зд а ю щ и е вр а щ а ю щ и й м о м е нт, на п р а вле ны о д и на ко во – о то п е р е ж а ю щ е го то ка к о тста ю щ е м у. Зна че ни я эти х си л м о ж но на йти с п о м о щ ью за ко на Ам п е р а : F=B· ℓ· I· sinα, гд е B=Ф /S; sinα=1; В и I – п е р е м е нные ве ли чи ны. То гд а м гно ве нно е зна че ни е си лы f р а вно : f=c· i· Ф, гд е c=ℓ/S. Си лы f и f2 м о ж но выр а зи ть сле д ую щ и м и со о тно ше ни ям и : f1=c1· iдu· Ф i; f2=c2· iдi· Ф u. Для а на ли за р а б о ты и зм е р и те льно го м е ха ни зм а не о б хо д и м о п о стр о и ть ве кто р ную д и а гр а м м у, гд е за о сно вно й сле д уе т п р и нять ве кто р п р и ло ж е нно го на п р яж е ни я U (р и с.28.ж ). В случа е и нд укти вно й на гр узки то к I о тста е тп о ф а зе о т на п р яж е ни я на не ко то р ый уго л φ. Это т то к со зд а е т в эле ктр о м а гни те м а гни тный п о то к Ф i , со вп а д а ю щ и й с ни м п о ф а зе . М а гни тный п о то к Ф i и н-

40

а

б)

в)

г)

д)

е)

ж) Ри с.28

д уц и р уе тв д и ске ЭДС ε дi , ко то р а я о тста е тп о ф а зе о тм а гни тно го п о то ка на π/2. П о д д е йстви е м это й ЭДС в д и ске во зни ка е ти нд укц и о нный то к Iдi . Если со п р о ти вле ни е м а те р и а ла д и ска счи та ть а кти вным , то то к Iдi и ЭДС ε дi со вп а д ут п о ф а зе . Ка тушку на п р яж е ни я, и м е ю щ ую б о льшо е чи сло ви тко в и ста льно й п о чти за м кнутый се р д е чни к, м о ж но р а ссм а тр и ва ть ка к и нд укти вную на гр узку. П о это м у то к Iu в это й ка тушке о тста е тп о ф а зе о тна п р яж е ни я на уго л π/2. М а гни тный п о то к Ф u на во д и тв д и ске ЭДС и нд укц и и ε дu , о тста ю щ ую о тне го п о

41 ф а зе на уго л π/2. П о д д е йстви е м ЭДС ε дu в д и ске во зни ка е ти нд укц и о нный то к Iдu , со вп а д а ю щ и й п о ф а зе с ЭДС ε дu . На о сно ва ни и ве кто р но й д и а гр а м м ы м о ж но за п и са ть: iдu=Iдumax· sin(ωt-π)=- Iдumax· sinωt; Ф i=Ф imax · sin(ωt-φ); iдi =Iдimax· sin(ωt-π/2-φ); Ф u=Ф umax· sin(ωt-π/2), то гд а : f1= -c1· Iдumax· sinωt· Ф imax· sin(ωt-φ); T

F1=(1/T)·∫ f1· dt=c1’· I· U· cosφ; 0

F2=c2· Iдimax· sin(ωt-π/2-φ)· Ф umax· sin(ωt-π/2); T

dt=c2’· I· U· cosφ. F2=(1/T)·∫ f2· 0

Зна че ни е р е зульти р ую щ е й си лы, п р и ло ж е нно й к д и ску, р а вно : F=F1+F2=(c1’+c2’)· I· U· cosφ, а вр а щ а ю щ е го м о м е нта , д е йствую щ е го на д и ск, р а вно : М вр=F· d=c’· I· U· cosφ=c’· P, гд е c’=(c1’+c2’)· d. П о д д е йстви е м вр а щ а ю щ е го м о м е нта д и ск вр а щ а лся б ы уско р е нно , и чи сло о б о р о то в не со о тве тство ва ло б ы и зр а схо д о ва нно й эле ктр и че ско й эне р ги и , п о это м у не о б хо д и м о на ли чи е п р о ти во д е йствую щ е го м о м е нта . П р о ти во д е йствую щ и й м о м е нт в и нд укц и о нно м сче тчи ке со зд а е тся д е йстви е м п о ля п о сто янно го м а гни та и эле ктр о м а гни то в на д ви ж ущ и йся кр а й д и ска (р и с.29): М п р=c” · υ=c” · 2· π· R· n=c” ’· n, ” гд е c – п о сто янный ко эф ф и ц и е нт, Ри с.29 учи тыва ю щ и й то лщ и ну, м а те р и а л д и ска и и нд укц и ю п о ля п о сто янно го м а гни та ; υ – зна че ни е ли не йно й ско р о сти д ви ж е ни я д и ска ; R – р а д и ус д и ска ; с “ ’ – ко эф ф и ц и е нт, п о сто янный д ля д а нно го п р и б о р а . Дви ж е ни е д и ска ста не т р а вно м е р ным , ко гд а вр а щ а ю щ и й и п р о ти во д е йствую щ и й м о м е нты о ка ж утся р а вны д р уг д р угу: c” ’· n=c’· P. Ум но ж а я на п р о м е ж уто к вр е м е ни t о б е ча сти п о сле д не го р а ве нства , м о ж но п р е о б р а зо ва ть е го к ви д у: c'” · n· t=c’· P· t,

42 гд е n· t=N – чи сло о б о р о то в д и ска за вр е м я t, P· t – ко ли че ство эле ктр и че ско й эне р ги и , п р о ше д ше й че р е з сче тчи к за то ж е вр е м я, м о ж но о п р е д е ли ть эне р ги ю W, и зр а схо д о ва нную на гр узко й за вр е м я t: N=(c’/c” ’)· P· t=c· W, гд е с – п о сто янна я сче тчи ка . Та ки м о б р а зо м , чи сло о б о р о то в N д и ска и нд укц и о нно го п р и б о р а п р о п о р ц и о на льно и зр а схо д о ва нно й эле ктр и че ско й эне р ги и . Та ко й п р и б о р на зыва ю т и нд укц и о нным сче тчи ко м эле ктр и че ско й эне р ги и . Схе м а ти че ско е устр о йство и нд укц и о нно го о д но ф а зно го сче тчи ка п р и ве д е но на р и с.30. Ле гки й а лю м и ни е вый д и ск Д укр е п ле н на ве р ти ка льно й о си . На не ко то р о м р а ссто яни и о т ц е нтр а д и ска р а сп о ло ж е ны д ва не п о д ви ж ных эле ктр о м а гни та : М i и М u. Эле ктр о м а гни тМ i и м е е т ви д о п р о ки нуто й б уквы П . П о е го о б м о тке п р о хо д и тве сь то к на гр узки . М а гни тный п о то к Ф i это го эле ктр о м а гни та д ва ж д ы п р о ни зыва е тд и ск в п р о ти во п о ло ж ных на п р а вле ни ях, за м ыка ясь че р е з во зд ух.

Ри с.30 Эле ктр о м а гни тМ u и м е е тви д п е р е ве р нуто й б уквы Б . Его о б м о тка р а ссчи та на на на п р яж е ни е се ти и вклю ча е тся п а р а лле льно на гр узке . М а гни тный п о то к Ф это го эле ктр о м а гни та р а зве твляе тся и ча сти чно (Ф u) п р о ни зыва е тд и ск в о д но м на п р а вле ни и , а ча сти чно (Ф N) за м ыка е тся че р е з ср е д ни й сте р ж е нь с р е гули р уе м ым во зд ушным за зо р о м . Это тсте р ж е нь на зыва ю тм а гни тным шунто м д ля п о то ка Ф .

43 Си сте м а д вух эле ктр о м а гни то в со зд а е твр а щ а ю щ и й м о м е нт. П р о ти во д е йствую щ и й м о м е нт, п р о п о р ц и о на льный ско р о сти вр а щ е ни я д и ска , со зд а е тся эле ктр о м а гни та м и и п о сто янным м а гни то м М . На ве д е нный п о ле м это го м а гни та , и нд укц и о нный то к в д и ске , вза и м о д е йствуя с со зд а вши м е го п о то ко м , п р е п ятствуе т, в со о тве тстви и с п р а ви ло м Ле нц а , это м у вр а щ е ни ю , в р е зульта те че го со зд а е тся п р о ти во д е йствую щ и й м о м е нт. Для ха р а кте р и сти ки сче тчи ка вве д е ны сле д ую щ и е п а р а м е тр ы: 1. Де йстви те льна я п о сто янна я сче тчи ка C=W/N=P· t/N п р е д ста вляе т со б о й зна че ни е эле ктр и че ско й эне р ги и в ва тт-се кунд а х, д е йстви те льно и зр а схо д о ва нно й за вр е м я о д но го о б о р о та д и ска ; С за ви си то тна гр узки ; о п р е д е ляю т е е п о п о ка за ни ям ко нтр о льных п р и б о р о в п р и р а зных на гр узка х. 2. Но м и на льна я п о сто янна я сче тчи ка С н – это ко ли че ство эле ктр о эне р ги и , ко то р о е учи тыва е тсче тный м е ха ни зм за вр е м я о д но го о б о р о та д и ска . П р а кти че ски ча сто и сп о льзую т ве ли чи ну, о б р а тную п о сто янно й сче тчи ка : А н= =1/С н=N/1 квт · ч, на зыва е м ую п е р е д а то чным чи сло м сче тчи ка . П е р е д а то чно е чи сло – чи сло о б о р о то в д и ска , со о тве тствую щ е е и зр а схо д о ва нно й эне р ги и , р а вно й 1 кВт · ч. 3. О тно си те льна я п о гр е шно сть сче тчи ка ∆ =[(W1-W2)/W2]· 100%, гд е W1 – учте нна я сче тчи ко м эне р ги я; W2 – д е йстви те льно и зр а схо д о ва нна я эне р ги я, р а ссчи та нна я п о п о ка за ни ям то чных п р и б о р о в. П о ско льку W1=CнN и W2=CN, то ∆ =[(С н-С)/С]· 100%. 4. П о п р а во чный ко эф ф и ц и е нтk=W1 /W2 =C/Cн – чи сло , на ко то р о е на д о ум но ж а ть п о ка за ни я сче тчи ка , что б ы п о лучи ть зна че ни е д е йстви те льно и зр а схо д о ва нно й эне р ги и . 5. Ч увстви те льно сть сче тчи ка σ =[Imin /Iн]· 100%=[Pmin /Pн]· 100% - на и м е ньши й то к и ли м о щ но сть, выр а ж е нные в п р о ц е нта х о тно м и на льно го , п р и ко то р ых сче тчи к р а б о та е тб е зо ста но во чно п р и но м и на льно м на п р яж е ни и . 6. Са м о хо д сче тчи ка – вр а щ е ни е д и ска б о ле е 1 о б о р о та п р и о тклю че нно й на гр узке . Сче тчи ки эле ктр и че ско й эне р ги и д о лж ны уд о вле тво р ять сле д ую щ и м тр е б о ва ни ям : 1) сче тчи к не д о лж е н и м е ть са м о хо д а п р и на п р яж е ни и , со ста вляю щ е м 90%...110% но м и на льно го ; 2) п о гр е шно сть сче тчи ка не д о лж на п р е выша ть е го кла сс то чно сти п р и на гр узка х 25%, 50%, 75% и 100% но м и на льно й; 3) сче тчи к кла сса то чно сти 2,5 д о лж е н и м е ть чувстви те льно сть не б о ле е 2,5%. Для р е гули р о вки п о д ви ж но й си сте м ы сче тчи ка п р и м е няю т сле д ую щ и е м е р ы: а ) д ля р е гули р о вки м а гни тно го п о то ка , о б усло вле нно го о б м о тко й на п р яж е ни я, и зм е няю тп о ло ж е ни е м а гни тно го п о то ка это го эле ктр о м а гни та ;

44 б ) д ля р е гули р о вки м а гни тно го п о то ка , о б усло вле нно го то ко во й ка тушко й, на не е на ви ва ю тне ско лько ви тко в, за м кнутых на п р о во ло ку с б о льши м уд е льным со п р о ти вле ни е м в ви д е п е тли , и на д е ва ю т не ско лько то нки х ко р о тко за м кнутых а лю м и ни е вых ко ле ц (и нд укц и о нный то к в ко р о тко за м кнутых о б м о тка х и ви тка х р а зм а гни чи ва е тэле ктр о м а гни т). Для гр уб о й р е гули р о вки п о то ка р а зр е за ю тко льц а , п о сле че го р е гули р о вку о сущ е ствляю тп ла вным и зм е не ни е м д ли ны п р о во ло чно й п е тли ; в) д ля р е гули р о вки ско р о сти вр а щ е ни я д и ска и зм е няю тр а ссто яни е м е ж д у п о сто янным м а гни то м и о сью вр а щ е ни я, что п р и во д и тк и зм е не ни ю зна че ни я п р о ти во д е йствую щ е го м о м е нта . 6. ЭЛЕКТРО СТАТИЧЕСКИЕ П РИБ О РЫ П р и нц и п д е йстви я эле ктр о ста ти че ски х п р и б о р о в о сно ва н на вза и м о д е йстви и эле ктр и че ски за р яж е нных эле ктр о д о в, р а зд е ле нных д и эле ктр и ко м . Ко нстр укти вно м е ха ни зм ы та ки х п р и б о р о в п р е д ста вляю тсо б о й во зд ушный ко нд е нса то р с и зм е няю щ е йся е м ко стью . П р а кти че ско е п р и м е не ни е на шли п р и б о р ы с п о ве р хно стным м е ха ни зм о м , в ко то р ых и зм е не ни е е м ко сти о сущ е ствляе тся за сче ти зм е не ни я а кти вно й п ло щ а д и эле ктр о д о в, и с ли не йным м е ха ни зм о м , гд е и зм е не ни е е м ко сти о сущ е ствляе тся всле д стви е и зм е не ни я р а ссто яни я м е ж д у эле ктр о д а м и . П р и б о р с п о ве р хно стным и зм е р и те льным м е ха ни зм о м со сто и т и з п о д ви ж ных эле ктр о д о в 1 и п о д ви ж ных эле ктр о д о в 2, за кр е п ле нных на о си (р и с.31). Эле ктр о д ы вып о лняю т и з а лю м и ни я. Изм е р яе м о е на п р яж е ни е U, п р и ло ж е нно е к не п о д ви ж ным и п о д ви ж ным эле ктр о д а м , со зд а е т м е ж д у ни м и эле ктр о ста ти че ско е п о ле . В р е зульта те вза и м о д е йстви я д вух си сте м за р яж е нных п р о во д ни ко в, п о д ви ж ные п ла сти ны б уд ут стр е м и ться втянуться в п р о стр а нство м е ж д у не п о д ви ж ным и . Вр а щ а ю щ и й м о м е нт: М вр=dWэ /dα=d(C· u2/2)/dα=(1/2)· (dC/dα)· u2, Ри с.31 гд е Wэ – эне р ги я эле ктр о ста ти че ско го п о ля си сте м ы за р яж е нных п ла сти н; С – эле ктр и че ска я е м ко сть м е ж д у п о д ви ж ным и и не п о д ви ж ным и п ла сти на м и ; u – на п р яж е ни е м е ж д у п о д ви ж ным и и не п о д ви ж ным и п ла сти на м и . Если на п р яж е ни е U п о сто янно е , то вр а щ а ю щ и й м о м е нтр а ве н: М вр=(1/2)· (dC/dα)· U2.

45 Если u=Um· sinωt, то м гно ве нный вр а щ а ю щ и й м о м е нтр а ве н: М вр=(1/4)· (dC/dα)· Um2· (1-cos2ωt). Та ки м о б р а зо м , вр а щ а ю щ и й м о м е нт и м е е т п о сто янную и га р м о ни че скую со ста вляю щ и е . О ткло не ни е п о д ви ж но й ча сти о б ычно п р и м е няе м о го эле ктр о ста ти че ско го и зм е р и те льно го м е ха ни зм а п о д д е йстви е м п е р е м е нно го на п р яж е ни я п р о м ышле нно й и б о ле е высо ко й ча сто ты о п р е д е ляе тся п о сто янно й со ста вляю щ е й м о м е нта , ко то р а я м о ж е тб ыть за п и са на в сле д ую щ е м ви д е : T

T

0

0

M=(1/T)·∫ Mвр· dt=(1/2)· (dC/dα)· (1/T)·∫ Um2· sinωt· dt=(1/2)· (dC/dα)· U2, гд е U – д е йствую щ е е зна че ни е на п р яж е ни я. ∞

П р и и ска ж е нно й ф о р м е на п р яж е ни я u=U0+ ∑ Umk· sin(kωt+φ k) вр а щ а ю щ и й k =1

м о м е нтр а ве н: M=(1/2)· (dC/dα)· (U02+U12+U22+… )=(1/2)· (dC/dα)· U2, гд е U2 – ква д р а ти ска ж е нно го п о ф о р м е д е йствую щ е го на п р яж е ни я; U0 , U1 , U2 ,… - п о сто янна я и га р м о ни че ски е со ста вляю щ и е п р и ло ж е нно го на п р яж е ни я. Если п р о ти во д е йствую щ и й м о м е нт со зд а е тся уп р уги м и эле м е нта м и , то уго л п о во р о та п о д ви ж но й ча сти р а ве н: α=(1/2W)· (dC/dα)· U2. Из п о луче нно го выр а ж е ни я сле д уе т, что за ви си м о сть угла о ткло не ни я п о д ви ж но й ча сти о тна п р яж е ни я не ли не йна и что п о во р о тп о д ви ж но й ча сти о д и на ко в п р и п о сто янно м на п р яж е ни и и п р и п е р е м е нно м на п р яж е ни и , д е йствую щ е е зна че ни е ко то р о го р а вно зна че ни ю п о сто янно го на п р яж е ни я. Для ум е ньше ни я не ли не йно сти за ви си м о сти угла о ткло не ни я α о т на п р яж е ни я п о д ви ж ным п ла сти на м п р и д а ю тсп е ц и а льную ф о р м у, п р и ко то р о й ве ли чи на dC/dα являе тся тр е б уе м о й ф ункц и е й α. Эле ктр о ста ти че ски е и зм е р и те льные м е ха ни зм ы и м е ю т сле д ую щ и е п р е и м ущ е ства : 1) м а ло е со б стве нно е п о тр е б ле ни е м о щ но сти о ти зм е р яе м о й ц е п и , п р и че м п р и и зм е р е ни и п о сто янно го на п р яж е ни я п о тр е б ле ни е м о щ но сти р а вно нулю ; 2) на п о ка за ни я эле ктр о ста ти че ски х м е ха ни зм о в не зна чи те льно е вли яни е о ка зыва ю тте м п е р а тур а о кр уж а ю щ е й ср е д ы, ча сто та и ф о р м а и зм е р яе м о го на п р яж е ни я, м а гни тные п о ля не о ка зыва ю твли яни я на п о ка за ни я эти х п р и б о р о в; 3) во зм о ж но сть и зм е р е ни я высо ки х на п р яж е ни й, д о сти га ю щ и х со те н ки ло во льтб е з п р и м е не ни я гр о м о зд ки х, д о р о ги х и п о тр е б ляю щ и х б о льшую м о щ но сть д о б а во чных[ р е зи сто р о в и и зм е р и те льных тр а нсф о р м а то р о в. О д на ко эле ктр о ста ти че ски е и зм е р и те льные м е ха ни зм ы и м е ю т м а лую чувстви те льно сть и на и х п о ка за ни я б о льшо е вли яни е о ка зыва ю твне шни е эле ктр о ста ти че ски е п о ля.

46 Эле ктр о ста ти че ски е и зм е р и те льные м е ха ни зм ы п р и м е няю т, гла вным о б р а зо м , д ля и зм е р е ни я на п р яж е ни я п о сто янно го и п е р е м е нно го то ка . На хо д ят п р и м е не ни е та кж е эле ктр о м е тр ы – эле ктр о ста ти че ски е п р и б о р ы сп е ц и а льно й ко нстр укц и и , о б ла д а ю щ и е п о выше нно й чувстви те льно стью к на п р яж е ни ю . В эле ктр о ста ти че ски х во льтм е тр а х и зм е р яе м о е на п р яж е ни е п о д а е тся не п о ср е д стве нно на и зм е р и те льный м е ха ни зм . Ко нстр укц и я во льтм е тр а за ви си т о т п р е д е ла е го и зм е р е ни й. Во льтм е тр а м , п р е д на зна че нным д ля и зм е р е ни я м а лых и ср е д ни х на п р яж е ни й, ха р а кте р е н о че нь м а лый во зд ушный за зо р м е ж д у п ла сти на м и , что вызыва е то п а сно сть ко р о тко го за м ыка ни я п ла сти н, а сле д о ва те льно , и и сто чни ка и зм е р яе м о го на п р яж е ни я. Для и склю че ни я ко р о тко го за м ыка ни я в п р и б о р встр а и ва ю тза щ и тный р е зи сто р , че р е з ко то р ый во льтм е тр п о д клю ча е тся к и ссле д уе м о й ц е п и . П р и и зм е р е ни ях на п р яж е ни й п о выше нно й ча сто ты, со ста вляю щ е й со тни ки ло ге р ц , за щ и тный р е зи сто р во и зб е ж а ни е д о п о лни те льно й п о гр е шно сти о тклю ча ю т. Ра сши р е ни е п р е д е ло в и зм е р е ни й эле ктр о ста ти че ски х во льтм е тр о в п р и и зм е р е ни и п е р е м е нно го на п р яж е ни я о сущ е ствляе тся вклю че ни е м п о сле д о ва те льно с во льтм е тр о м , и м е ю щ и м со б стве нную е м ко сть С в , д о б а во чно го ко нд е нса то р а С д и ли и сп о льзо ва ни е м е м ко стно го д е ли те ля, со сто ящ е го и з ко нд е нса то р о в С 1 и С 2. В п е р во м случа е на п р яж е ни е на во льтм е тр е о п р е д е ляе тся выр а ж е ни е м : Uв=U· Cд /(С в+С д). За ви си м о сть е м ко сти С в о т угла п о во р о та п о д ви ж но го м е ха ни зм а п р и во д и тк д о п о лни те льно й п о гр е шно сти и зм е р е ни й. П р и и сп о льзо ва ни и е м ко стно го д е ли те ля Uв=U· C1 /(C1+C2+Cв), гд е С 2 - е м ко сть ко нд е нса то р а , п а р а лле льно ко то р о м у п о д клю че н во льтм е тр . Если С 2» С в, то ко эф ф и ц и е нт п р о п о р ц и о на льно сти о ка ж е тся п р а кти че ски п о сто янным д ля все го д и а п а зо на и зм е р е ни й. Ра сши р е ни е п р е д е ло в и зм е р е ни я эле ктр о ста ти че ски х во льтм е тр о в п о сто янно го то ка о сущ е ствляю тс п о м о щ ью д е ли те ле й на п р яж е ни я. ЛИТЕРАТУРА 1. Та р та ко вски й Д.Ф . М е тр о ло ги я, ста нд а р ти за ц и я и те хни че ски е ср е д ства и зм е р е ни й /Д.Ф . Та р та ко вски й, А.С. Я стр е б о в. – М : Высш. шк., 2002. - 208 с. 2. О сно вы м е тр о ло ги че ски х и зм е р е ни й / Б .Я . Авд е е в [и д р .]; п о д р е д . Е.М . Души на . – Л: Эне р го а то м и зд а т, 1987. – 480 с. 3. Али е в Т.М . Изм е р и те льна я те хни ка /Т.М . Али е в, А.А. Те р -Ха ча тур о в. – М : Высш. шк., 1991. – 384 с. 4. М е тр о ло ги я, ста нд а р ти за ц и я и и зм е р е ни я в те хни ке связи /Б.П . Хр о м о й [и д р .]; п о д р е д . Б .П . Хр о м о го . – М : Ра д и о и связь, 1986. – 476 с. 5. Кр а вц о в А.В. Эле ктр и че ски е и зм е р е ни я. /А.В. Кр а вц о в. – М : Агр о п р о м и зд а т, 1988. – 240 с.

47 СО ДЕРЖ АНИЕ 1. КЛАССИФ ИКАЦ ИЯ И О СНО ВНЫ Е УЗЛЫ ЭЛЕКТРО М ЕХАНИЧЕСКИХ ИЗМ ЕРИТЕЛЬ НЫ Х П РИБ О РО В 1.1. Кла сси ф и ка ц и я эле ктр о и зм е р и те льных п р и б о р о в . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.2. Устр о йство д ля со зд а ни я п р о ти во д е йствую щ е го м о м е нта . . . . . . . . . . . 7 1.3. Ш ка лы п р и б о р о в . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1.4. Усп о ко и те ли . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 2. М АГ НИТО ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ П РИБ О РЫ 2.1. М а гни то эле ктр и че ски й и зм е р и те льный м е ха ни зм . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 2.2. М а гни то эле ктр и че ски е а м п е р м е тр ы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 2.3. М а гни то эле ктр и че ски е во льтм е тр ы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 2.4. М а гни то эле ктр и че ски е о м м е тр ы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 2.5. Ло го м е тр ы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 2.6. Г а льва но м е тр ы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 2.7. Вып р ям и те льные п р и б о р ы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 3. ЭЛЕКТРО М АГ НИТНЫ Е П РИБ О РЫ 3.1. Эле ктр о м а гни тный и зм е р и те льный м е ха ни зм . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 3.2. Эле ктр о м а гни тные а м п е р м е тр ы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 3.3. Эле ктр о м а гни тные во льтм е тр ы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 3.4. Эле ктр о м а гни тные ло го м е тр ы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 4. ЭЛЕКТРО ДИНАМ ИЧЕСКИЕ П РИБ О РЫ 4.1. Эле ктр о м а гни тный и зм е р и те льный м е ха ни зм . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 4.2. Эле ктр о д и на м и че ски е а м п е р м е тр ы и во льтм е тр ы . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 4.3. Аста ти че ски е и зм е р и те льные м е ха ни зм ы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 4.4. Ф е р р о д и на м и че ски е п р и б о р ы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 4.5. Эле ктр о д и на м и че ски е ло го м е тр ы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 4.6. Эле ктр о д и на м и че ски е ва ттм е тр ы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 4.7. О д но ф а зный ф а зо м е тр . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 5. П РИБ О РЫ ИНДУКЦ ИО ННО Й СИСТЕМ Ы О д но ф а зный и нд укц и о нный сче тчи к эле ктр и че ско й эне р ги и . . . . . . . . 38 6. ЭЛЕКТРО СТАТИЧЕСКИЕ П РИБ О РЫ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 ЛИТЕРАТУРА . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 Ла р и о но в Але ксе й Ни ко ла е ви ч Че р ныше в Ва д и м Ви кто р о ви ч Ла р и о но ва Ни на Ни ко ла е вна Ре д а кто р

Ти хо м и р о ва О .А.