Ammeter at voltmeter device

Sa una, ang mga voltmeter at ammeter ay mekanikal lamang, at pagkalipas lamang ng maraming taon, sa pag-unlad ng microelectronics, nagsimulang gumawa ng mga digital voltmeter at ammeter. Gayunpaman, kahit na ngayon ang mga mekanikal na metro ay popular. Kung ikukumpara sa mga digital, ang mga ito ay lumalaban sa panghihimasok at nagbibigay ng mas visual na representasyon ng dynamics ng sinusukat na halaga. Ang kanilang mga panloob na mekanismo ay nananatiling halos kapareho ng mga canonical magnetoelectric na mekanismo ng mga unang voltmeter at ammeter.

Sa artikulong ito, titingnan natin ang aparato ng isang tipikal na dial, upang maunawaan ng sinumang baguhan ang mga pangunahing prinsipyo ng pagpapatakbo ng mga voltmeter at ammeter.

Sa trabaho nito, ginagamit ng pointer measurement device ang prinsipyo ng magnetoelectric. Ang isang permanenteng magnet na may binibigkas na mga piraso ng poste ay naayos sa lugar. Ang isang bakal na core ay naayos sa pagitan ng mga pole na ito upang ang isang air gap ay nabuo sa pagitan ng core at ang mga bahagi ng poste ng magnet. permanenteng magnetic field.

Ang isang movable aluminum frame ay ipinasok sa puwang, kung saan ang isang coil ng napakanipis na wire ay nasugatan.Ang frame ay naayos sa mga axle shaft at maaaring paikutin gamit ang pulley. Ang arrow ng device ay nakakabit sa frame na may mga coil spring. Ang isang kasalukuyang ay ibinibigay sa likid sa pamamagitan ng mga bukal.

Kapag ang isang kasalukuyang dumaan ako sa wire ng coil, pagkatapos, dahil ang coil ay inilagay sa isang magnetic field, at ang kasalukuyang sa mga wire nito ay dumadaloy nang patayo, tumatawid sa mga linya ng magnetic field sa puwang, isang umiikot na puwersa mula sa gilid ng kikilos ang magnetic field dito. Ang electromagnetic force ay lilikha ng isang torque M, at ang coil, kasama ang frame at ang kamay, ay iikot sa isang tiyak na anggulo α.

Dahil ang induction ng magnetic field sa gap ay hindi nagbabago (permanenteng magnet), ang metalikang kuwintas ay palaging magiging proporsyonal sa kasalukuyang sa coil, at ang halaga nito ay depende sa kasalukuyang at sa pare-pareho ang mga parameter ng disenyo ng partikular na device na ito (c1). ). Ang sandaling ito ay magiging katumbas ng:

Ang sandali ng reaksyon na pumipigil sa pag-ikot ng frame, na nagreresulta mula sa pagkakaroon ng mga bukal, ay magiging proporsyonal sa anggulo ng pamamaluktot ng mga bukal, iyon ay, ang anggulo ng pag-ikot ng arrow na konektado sa gumagalaw na bahagi:

Sa ganitong paraan, magpapatuloy ang pag-ikot hanggang sa sandaling ang M na nilikha ng kasalukuyang nasa frame ay katumbas ng counter moment na Mpr mula sa mga bukal, iyon ay, hanggang sa mangyari ang equilibrium. Sa puntong ito ang arrow ay titigil:

Malinaw, ang anggulo ng twist ng mga bukal ay magiging proporsyonal sa kasalukuyang frame (at ang sinusukat na kasalukuyang), kung kaya't ang mga aparato ng magnetoelectric system ay may parehong sukat. Ang proportionality factor k sa pagitan ng anggulo ng pag-ikot ng arrow at ang yunit ng sinusukat na kasalukuyang ay tinatawag na sensitivity ng device.

Ang reciprocal ay tinatawag na scale division o unit constant. Ang sinusukat na halaga ay tinutukoy bilang produkto ng halaga na hinati sa bilang ng mga dibisyon ng sukat.

Upang maiwasan ang nakakagambalang mga panginginig ng boses ng movable frame sa panahon ng paglipat ng arrow mula sa isa sa mga posisyon nito patungo sa isa pa, ginagamit ang magnetic induction o air valve sa mga device na ito.

Ang magnetic induction damper ay isang plato ng aluminyo na naayos sa axis ng pag-ikot ng aparato at palaging gumagalaw kasama ang arrow sa larangan ng isang permanenteng magnet. Ang mga nagresultang eddy currents ay nagpapabagal sa pag-ikot. Ang konklusyon ay, ayon sa panuntunan ni Lenz, ang eddy currents sa plate, na nakikipag-ugnayan sa magnetic field ng permanenteng magnet na nabuo sa kanila, ay humahadlang sa paggalaw ng plate, at ang mga oscillations ng ang palaso ay mabilis na namatay. Ang papel na ginagampanan ng naturang shock absorber na may magnetic induction ay nilalaro ng aluminum frame kung saan ang coil ay sugat.

Kapag umiikot ang frame, nagbabago ang magnetic flux mula sa permanenteng magnet na tumatagos sa aluminum frame, na nangangahulugan na ang mga eddy current ay na-induce sa aluminum frame, na, kapag nakikipag-ugnayan sa magnetic field ng permanenteng magnet, ay may epekto sa pagpepreno, at ang pag-oscillation ng kamay huminto.

Ang mga air dampers ng magnetoelectric device ay mga cylindrical chamber na may mga piston na nakalagay sa loob, na konektado sa mga gumagalaw na system ng mga device. Kapag ang gumagalaw na bahagi ay gumagalaw, ang hugis-pakpak na piston ay huminto sa silid at ang mga oscillations ng karayom ​​ay damped.

Upang makamit ang kinakailangang katumpakan ng pagsukat, ang aparato ay hindi dapat maapektuhan ng gravity sa panahon ng pagsukat, at ang pagpapalihis ng arrow ay dapat na nauugnay lamang sa metalikang kuwintas na nagreresulta mula sa pakikipag-ugnayan ng kasalukuyang coil sa magnetic field ng permanenteng magnet at sa suspensyon ng frame sa pamamagitan ng mga spring.

Upang maalis ang nakakapinsalang epekto ng gravity at maiwasan ang mga nauugnay na error, ang mga counterweight ay idinagdag sa gumagalaw na bahagi ng device sa anyo ng mga timbang na gumagalaw sa mga rod.

Upang mabawasan ang alitan, ang mga tip ng bakal ay gawa sa pinakintab na wear-resistant na bakal o tungsten-molybdenum na haluang metal, at ang mga bearings ay gawa sa matigas na mineral (agate, corundum, ruby, atbp.). Ang distansya sa pagitan ng tip at ang support bearing ay inaayos gamit ang isang set screw.

Upang tumpak na itakda ang arrow sa zero na panimulang posisyon, ang aparato ay nilagyan ng corrector. Ang corrector sa dial ay screw out at konektado sa isang strap na may spring. Gamit ang isang tornilyo, maaari mong bahagyang ilipat ang spiral sa kahabaan ng axis, sa gayon ay inaayos ang paunang posisyon ng arrow.

Karamihan sa mga modernong aparato ay may isang movable part na nasuspinde mula sa isang pares ng mga stretcher sa anyo ng nababanat na mga metal band na nagsisilbing supply ng kasalukuyang sa coil at lumikha ng dumadaloy na metalikang kuwintas. Ang mga clamp ay konektado sa pamamagitan ng isang pares ng mga flat spring na matatagpuan patayo sa bawat isa.

Sa totoo lang, tandaan namin na bilang karagdagan sa klasikong mekanismo na tinalakay sa itaas, mayroon ding mga device na hindi lamang U-shaped magnet, kundi pati na rin cylindrical magnets, at prism-shaped magnets, at kahit na may magnet na may panloob na frame, na kung saan mismo. maaaring ang kanilang mga sarili ay magagalaw.

Upang sukatin ang kasalukuyang o boltahe, ang magnetoelectric device ay kasama sa DC circuit ayon sa ammeter o voltmeter circuit, ang pagkakaiba ay nasa paglaban lamang ng coil at sa circuit para sa pagkonekta ng device sa circuit. Siyempre, ang lahat ng sinusukat na kasalukuyang ay hindi dapat dumaan sa coil ng aparato kapag sinusukat ang kasalukuyang, at kapag sinusukat ang boltahe, hindi gaanong kapangyarihan ang dapat maubos. Ang isang karagdagang risistor na binuo sa pabahay ng aparatong pagsukat ay nagsisilbi upang lumikha ng mga angkop na kondisyon.

Ang paglaban ng karagdagang risistor sa circuit ng voltmeter ay lumampas sa paglaban ng coil nang maraming beses, at ang risistor na ito ay gawa sa metal na may napakaliit. koepisyent ng temperatura ng paglabantulad ng manganin o constantan. Ang risistor na konektado sa parallel sa coil sa ammeter ay tinatawag na shunt.

Ang paglaban ng shunt, sa kabaligtaran, ay ilang beses na mas mababa kaysa sa paglaban ng pagsukat ng working coil, samakatuwid isang maliit na bahagi lamang ng sinusukat na kasalukuyang dumadaan sa coil wire, habang ang pangunahing kasalukuyang dumadaloy sa shunt. Ang isang karagdagang risistor at shunt ay nagbibigay-daan sa iyo upang palawakin ang saklaw ng pagsukat ng aparato.

Ang direksyon ng paglihis ng arrow ng aparato ay nakasalalay sa direksyon ng kasalukuyang sa pamamagitan ng coil ng pagsukat, samakatuwid, kapag ikinonekta ang aparato sa circuit, mahalaga na obserbahan nang tama ang polarity, kung hindi man ang arrow ay lilipat sa kabilang direksyon . Alinsunod dito, ang mga magnetoelectric na aparato sa canonical form ay hindi angkop para sa koneksyon sa isang AC circuit, dahil ang karayom ​​ay mag-vibrate lamang habang nananatili sa isang lugar.

Gayunpaman, ang mga bentahe ng magnetoelectric device (ammeters, voltmeters) ay kinabibilangan ng mataas na katumpakan, pagkakapareho ng sukat at paglaban sa mga kaguluhan na nabuo ng mga panlabas na magnetic field. Ang mga disadvantages ay ang hindi angkop para sa pagsukat ng alternating current (upang sukatin ang alternating current, kakailanganin mo munang itama ito), ang kinakailangan upang obserbahan ang polarity, at ang kahinaan ng manipis na wire ng pagsukat ng coil sa labis na karga.