Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Вимірювальні механізми магнітоелектронної системи
У вимірювальних механізмах магнітоелектричної системи (рис. 4.1) обертовий момент, який пересуває рухому частину приладу, виникає в результаті взаємодії магнітного поля, створюваного постійним магнітом 2, і електричного струму, який проходить по витках обмотки, що містяться в цьому полі.
У більшості таких механізмів на обмотках рухома, виконана у вигляді рамки 6, закріпленої на кернах 9, які вільно обертаються у підп’ятниках 10, розміщених на кронштейнах 5. Струм до рухомої обмотки надходить по спіральних пружинах 8, які створюють протидійний момент при повороті рамки. Кут відхилення рухомої частини вимірювального механізму при вимірюванні відповідає рівності обертового моменту, створюваного рамкою, й моменту протидії, що виникає від дії пружин.
Для створення рівномірного поля в зоні переміщення активних сторін обмотки рамки вимірювальний механізм має центральний масивний циліндр 3, який виготовлено з магнітом’якого матеріалу, як і частини 1 і 4 вимірювального механізму. Для врівноважування рухомої частини зі стрілкою 7 використовують врівноважувальні тягарці 11. Обмотка рамки 6 може бути намотана на каркас, виготовлений з алюмінію, але іноді рамка може бути й безкаркасною.
Постійний магніт 2 виготовлено з магнітотвердого матеріалу, який має значну залишкову індукцію та велику коорцитивну силу (це – вольфрамова або хромова сталь чи нікельовані сплави). Для багаторічного збереження незмінності показів приладу з таким вимірювальним механізмом магніти проходять спеціальну обробку (штучне старіння), після чого магнітна індукція у повітряному проміжку вимірювального механізму (саме там, де пересуваються активні частини рамки) практично не залежатиме від часу і майже не залежатиме від температури. Через наявність значної величини магнітної індукції у повітряному проміжку на такі вимірювальні механізми впливають зовнішні магнітні поля.
Рис. 4.1. Вимірювальний механізм магнітоелектричної системи
Каркас рамки являє собою не тільки конструктивну деталь вимірювального механізму, а й виконує функції демпфера, що зменшує час заспокоювання коливань рухомої частини механізму. Така дія каркаса рамки пояснюється тим, що під час перемішування її у повітряному проміжку в каркасі індукується ЕРС та з’являється струм який створює обертовий момент, спрямований проти напрямку руху, що заважає коливанням рухомої частини і зменшує їх тривалість.
Керни, на які спирається рухома частина, зроблено з високоякісної сталі. Для зменшення тертя між кернами і підп’ятниками їх старанно полірують. Ці керни запресовують в алюмінієві букси, основу яких приклеюють до рамки. Пружини, які створюють протидійний момент та крізь які подається струм до обмотки рамки, виготовляють із бронзи та прилютовують кінцями до пружинотримачів, два з яких встановлено на рамці та з’єднано з кінцями ЇЇ обмотки, а два інших встановлено на нерухомій частині приладу. Один із цих пружинотримачів механічно з’єднаний з коректором приладу, що дає можливість, повертаючи коректор іззовні, дещо змінювати початкове положення рамки, а з нею і покажчика приладу.
Підп’ятники, в яких обертаються керни, виготовляють з агату чи корунду й старанно полірують, аби зменшити тертя при взаємодії з кернами.
Завдяки тому, що робочий магнітний потік вимірювального механізму створюється постійним магнітом і магнітна індукція у повітряному проміжку досить велика, величина електричного струму, що проходить по витках обмотки рамки, може бути незначною (звичайно від кількох десятків мікроамперів до кількох міліамперів). Потужність, споживана магнітоелектричними механізмами, також незначна. В той же час величина обертового моменту таких механізмів досить велика, і відношення створюваного ними моменту до маси їхніх рухомих частин, яке характеризує добротність приладів, у них значно більше, ніж у вимірювальних механізмів інших систем. А чим більша добротність приладу, тим меншою буде його похибка від впливу тертя у підп’ятниках.
На основі магнітоелектричних електровимірювальних приладів виробляють прилади практично всіх класів точності (починаючи з класу 0,1).
Якщо магнітоелектричний вимірювальний механізм використовують у приладі відносно невисокого класу точності, то він може мати постійний магніт, який розміщено всередині рамки (замість циліндра 3). Цей магніт має бути намагніченим по діаметру. В цьому випадку необхідність у зовнішніх постійних магнітах відпадає, завдяки чому можуть бути значно зменшені зовнішні розміри і маса вимірювального механізму, а з ним — і всього приладу.
Магнітоелектричні прилади використовують для вимірювань на постійному струмі. Вони найчутливіші та здатні забезпечити найбільшу точність вимірювань порівняно з приладами всієї решти систем; широко використовуються як гальванометри, мікро- та міліамперметри, амперметри, вольтметри та омметри.
У сполученні з напівпровідниковими випрямлячами вони широко використовуються і для вимірів на змінному струмі (взяти хоча б добре відомі багатофункціональні прилади - тестери, що здатні вимірювати величини напруг і струмів як на постійному, так і на змінному струмі, та ще (за наявності у приладі гальванічних елементів) й електричні опори).
§ 4.2
Вимірювальні механізми електромагнітної системи
У приладів електромагнітної системи вимірювальний механізм (рис. 4.2) складається з котушки 1, встановленої на нерухомій основі 2, та осердя 4, закріпленого на осі 6, разом зі стрілкою 3, крилом повітряного заспокоювача 7 та врівноважувальними тягарцями 9. У торцях осі 6 запресовано керни 11, які упираються у підп’ятники 12. До пружино-тримача рухомої частини прилютовано один кінець протидійної пружини 8. Інший кінець цієї пружини прилютовано до пружинотримача, встановленого на важелі коректора 5, призначеного для встановлення вказівника (стрілки 3) на нульову позначку шкали. До каркасу котушки 1 звичайно прикріплене нерухоме осердя 10, яке використовують для деякого збільшення величини обертового моменту та для регулювання характеру шкали і встановлення потрібного найбільшого кута відхилення стрілки приладу за номінальної величини струму, що проходить по обмотці котушки.
Якщо по обмотці котушки протікає струм, рухоме осердя 4 втягується в щілину котушки й рухома частина повертається, пересуваючи стрілку приладу вздовж його шкали.
Стрілка має стати нерухомою в положенні, де обертовий момент, створений силою втягування рухомого осердя у щілину котушки 1, буде врівноважений протидіючим моментом пружини.
Рис. 4.2 Вимірювальний механізм електромагнітної системи
Щоб коливання рухомої частини вимірювального механізму (які обов’язково виникають за різкої зміни величини струму в обмотці котушки І) якомога швидше заспокоїлися, вимірювальний механізм має повітряний заспокоювач, шо складається з крила 7, закріпленого на рухомій частині, та камери з кришкою, всередині якої це крило рухається, маючи з усіх боків вузькі щілини, що відділяють це крило від стінок камери та кришки.
За належної якості матеріалу рухомого осердя 4, як і нерухомого (а їх виготовляють, звичайно, з. пермалою і відповідно термообробляють), електровимірювальні прилади, створені на основі таких електромагнітних вимірювальних механізмів, можуть бути використані для вимірювань у колах як постійного, так і змінного струму. В останньому випадку по шкалі приладу, градуйованій на постійному струмі, зчитуватиметься ефективне значення змінного струму.
Вимірювальний механізм електромагнітної системи використовують у:
•міліамперметрах; «амперметрах; «вольтметрах.
Вимірювальні прилади електромагнітної системи виготовляються як лабораторні класів 0,5 і 1,0, так і як щитові класів 1,5; 2,5 і 4,0.
В енергетиці прилади цієї системи мають чи не найбільше поширення.
Вимірювальні механізми електродинамічної системи
Рис. 4.3 Вимірювальний механізм електродинамічної системи
У вимірювальних механізмах електродинамічної системи (рис. 4.3.) обертовий момент, що діє на рухому частину, виникає при взаємодії струму, який протікає у проводі багатовиткової обмотки-рамки, закріпленої на осі рухомої частини механізму, з магнітним полем, створюваним нерухомою обмоткою.
Вимірювальний механізм складається з нерухомої обмотки, рухомої обмотки-рамки 2, закріпленої на осі 6, яка повертається разом з нею. На цій же осі закріплено стрілку 5, сегмент (чи крило) заспокоювача коливань 4 та деталі, що тримають спіральні пружини. До цих деталей прилютовано також проводи, шо йдуть від рамки 2. Зовнішні кінці цих пружин прилютовано до струмопідводів, розміщених на ізоляційних втулках, встановлених на основі вимірювального механізму. Вісь рухомої частини приладу 6 встановлено на кернах у підп'ятниках 8. Сегмент заспокоювача 4 при повороті рухомої частини приладу переміщується між полюсами магніту 3 заспокоювача коливань. Пружини, по яких здійснюється струмопідведення до рамки, створюють момент протидії обертовому моментові вимірювального механізму.
Електродинамічні вимірювальні механізми застосовують у ватметрах, де вони забезпечують рівномірну шкалу. Ці механізми використовують також у амперметрах і вольтметрах. У цих випадках одержати рівномірну шкалу неможливо.
Вадою електродинамічних приладів є значна споживана потужність. Це зумовлено необхідністю створення їхніми обмотками великих магніторушійних сил, потрібних для створення достатньої величини обертових моментів у разі замикання магнітних потоків у повітрі, де діє значний магнітний опір.
Саме через великий магнітний опір шляху, по якому замикаються лінії магнітного потоку, в електродинамічних приладах, навіть за значної потужності власного споживання, неможливо створити велику магнітну індукцію. Через це зовнішні магнітні поля можуть суттєво впливати на покази таких приладів. Тому вимірювальні механізми електродинамічної системи потребують надійного захисту від впливу сторонніх магнітних полів. Найчастіше такий захист здійснюється шляхом магнітного екранування —- вміщення вимірювального механізму всередині сталевої ємності 7 з декількома щілинами і отворами для проходу через них стрілки, струмопідводів та вентиляції. У лабораторних приладах використовують навіть подвійне (а то й потрійне) екранування, за якого зовнішній екран вироблено з м'якої сталі, а внутрішній - з матеріалу, що має надзвичайно високу магнітну проникність - з пермалою, який попередньо пройшов відповідну термічну обробку.
Вимірювальні механізми феродинамічної системи
У вимірювальних механізмах феродинамічної системи (рис. 4.4) обертаючий момент -створюється завдяки взаємодії струму, що протікає в рухомій рамці, з магнітним потоком, створюваним нерухомою обмоткою 3, розміщеною на феромагнітному осерді. Активні сторони рамки розміщено у вузькій щітині між полюсами магнітопроводу 4 і циліндричним сталевим осердям 2, яке є непорушним і міститься всередині рамки. Струм до рамки підводиться через спіральні пружини 5.
Вимірювальний механізм феродинамічної системи
Завдяки малому магнітному опорові магнітного кола (бо на більшій частині магнітного кола магнітний потік проходить по феромагнітному осердю) магніторушійна сила, що створюється нерухомою обмоткою 3, може бути відносно невеликою. Також незначною буде і потужність, споживана вимірювальним приладом, де застосовано подібний вимірювальний механізм. Щоб прилади з подібним механізмом можна було застосовувати як на постійному, так і на змінному струмі, феромагнітний магнітопровід 4 виконано шихтованим із тонких сталевих пластин Циліндричне осердя 2 також виконують із тонких сталевих дисків.
Феродинамічні припади, виконані на основі подібних вимірювальних механізмів, можуть мати невеликі розміри, їх покази практично не залежать від впливу зовнішніх магнітних полів. Але щоб вони успішно працювали на змінному струмі, треба, щоб сталеві пластини, які застосовують у вимірювальних механізмах, мали невелику коерцитивну силу та малу потужність втрат при змінному струмі в обмотках.
На основі феродинамічних вимірювальних механізмів
виробляють ватметри, вольтметри й амперметри.
У зв'язку з тим, що струм до обмотки рамки подається по тонких пружинках, у випадках, коли цей вимірювальний механізм застосовують у амперметрах, необхідне використання внутрішніх шунтів, якими проходить більша частила вимірюваного струму, а до рамки відгалужується лише не значна його частина, допустима для протікання пружинами без істотного їх нагрівання.
Вимірювальні механізми індукційної системи
Вимірювальний механізм індукційної системи
У вимірювальних механізмах індукційної системи, які пра цюють тільки на змінному струмі , обертовий момент рухомої частини створюється внаслідок взаємодії змінного магнітного потоку зі струмами, індукованими в замкненій обмотці, диску чи у циліндрі зі струмопровідного неферо- магнітного матеріалу.
В індукційному вимірювальному механізмі з диском, що показаний на рис. 4.5, діють два змінних магнітних потоки Ф,, створений дією обмотки 1, що міститься на магнітопроводі 2, та Ф2, створений дією обмоток З, розміщених на магнітопроводі 4.
Обидва магнітопроводи з обмотками — нерухомі. Рухома частина вимірювального механізму складається з алюмінієвого диска 9, закріпленого на осі 10, що обертається в підп'ятниках 11.
При використанні індукційного вимірювального механізму в приладах зі стрілкою момент протидії, що діє на рухому частину, створюється пружиною 7 Заспокоєння коливань рухомої частини створюється магнітоіндукційним заспокоювачем коливань 8.
При використанні індукційного вимірювального механізму в лічильниках електричної енергії змінного струму, шо буває найбільш вірогідним в умовах енергетичного підприємства, пружина 7 відсутня, а протидійний момент створюється тим пристроєм, що й у тільки-но розглянутому випадку був використаний для заспокоювання коливань, тобто магнітом заспокоювача 8. За такого використання вимірювального механізму обмотка 1 звичайно вмикається на напругу джерела змінного струму, а обмотка 3 — у коло труму, який проходить від джерела до споживача. У цьому разі величина обертового моменту, створюваного механізмом, буде пропорційна споживаній потужності, як і швидкість обертання диска. Показання лічильника кількості обертів 6, зв'язаного з віссю рухомої частини черв'яком 5, будуть пропорційні величині споживаної активної енергії, яка надійшла від джерела до споживача. Індукційні вимірювальні механізми широко застосовують у лічильниках електричної енергії змінного струму, проте їх можна також застосовувати у ватметрах, вольтметрах і амперметрах.
У вольтметрах і амперметрах обидві обмотки механізму 1 і 3 мають бути виконані на одну й ту саму величину струму: у вольтметрів — на десятки міліампер, а у амперметрів — на номінальний струм, контрольований цим амперметром.
Завдяки невеликій довжині ділянок проходження магнітного потоку в немагнітному середовищі (через повітря та алюміній) потрібна магніторушійна сила обмоток цього механізму та споживана ними потужність — невеликі. Разом з тим обертовий момент, створений такими вимірювальними механізмами, достатньо великий, що зумовлює значну надійність і довговічність вимірювальних приладів.
Вимірювальні механізми вібраційної системи
У вимірювальних механізмах вібраційної системи (рис. 4.6) використовується явище механічного резонансу коливань пружних пластин, збуджуваних дією електромагніта змінного струму. Вимірювальний механізм складається з електромагніта 4, якоря електромагніта 3, закріпленого на стрижні 2, що зв'язании з основою приладу 5 стрічковими пружинами 1. До стрижня 2 прикріплені пружні пластини 8, частота власних коливань яких налаштовується за допомогою напаювання різної кількості припою 7 на кінці пластин. При подачі на обмотки електромагніта змінної напруги якір З починає вібрувати з частотою вдвоє більшою за частоту напруги, що живить обмотки (бо якір за один період напруги двічі притягується й двічі відпускається при переході струму в обмотках через нуль).
Вібрація якоря через стрижень 2 передається пружним пластинам 8. Проте значна амплітуда вібрації спостерігається лише у тієї пластини, власна частота коливань якої збігається з частотою коливань стрижня (тобто у якої власна частота коливань вдвоє більша за частоту напруги, прикладеної до обмотки електромагніта). І На основі подібних вібраційних вимірювальних механізмів створені частотоміри.
Вимірювальний механізм вібраційної системи
Шкалу 6 у них розташовано паралельно до ряду відігнутих пластин 8 і градуйовано за частотою напруги, що живить електромагніт. Про величину вимірюваної частоти дізнаються з того, проти якої з позначок шкали спостерігається найбільша амплітуда вібрації відігнутого кінця пластини У простіших конструкціях таких вимірювальних механізмів електромагніт, який живиться напругою вимірюваної частоти, може збуджувати коливання пружних сталевих пластин шляхом безпосередньої дії на них своїм магнітним полем.
Вібраційні частотоміри, виконані на основі вимірювальних механізмів вібраційної системи, застосовують на частотах від декількох десятків герц до 1500... 1600 Гц.
Вимірювальні механізми теплової системи
У вимірювальних механізмів теплової системи (рис. 4.7) кутове переміщення рухомої частини з покажчиком (стрілкою) відбувається під дією пружних сил натягнутої пружини 1 у разі деформації металевого дроту, крізь який проходить вимірюваний струм.
У цьому механізмі рухома частина складається з ролика 2, стрілки 3 та сектора заспокоювача коливань 8, закріплених на осі з кернами 6. Рухома частина механізму зв'язана з основою приладу через металевий дріт 5, гнучкі нитки 7 і пружину 1. Гнучка нитка 7 охоплює ролик 2 і перебуває завжди у натягнутому стані внаслідок дії сил пружності пружини 7 і металевого дроту 5, з яким вона механічно з'єднана гнучкою ниткою 7. Металевий дріт 5 прикріплено до ізольованих від основи приладу затискачів 4, котрі приєднують до контрольованого приладом електричного кола. Якщо прилад використовують як амперметр, то затискачі 4 приєднують у електричне коло послідовно зі споживачем, величину струму якого вимірюють.
Рис. Вимірювальний механізм теплової системи
Якщо ж такий вимірювальний механізм застосовувати у вольтметрі, то один із його затискачів приєднують до резистора додаткового опору, а вільні затискачі вимірювального механізму і вказаного резистора приєднують до тих точок електричного кола, між якими потрібно вимірювати напругу.
Звичайно товщини дроту 5 у вимірювальних механізмах амперметра і вольтметра мають суттєво відрізнятися. У механізму, який бажано використати для амперметра, цей дріт має бути значно товщим за той, який бажано використати для вольтметра, бо йому належить витримати нагрів контрольованим струмом (звичайно це одиниці — десятки ампер). Стосовно ж механізму, призначеного для вольтметра, то там товщина дроту має бути досить малою, щоб дріт був здатний деформуватися від нагріву зовсім малим струмом, обмеженим резистором додаткового опору (це одиниці — десятки міліампер). Постійний магніт 9, поле якого взаємодіє з сектором 8, призначений для заспокоювання коливань рухомої частини приладу після зміни величини струму в дроті 5.
При протіканні струму металевим дротом 5 його температура підвищується. Дріт подовжується, що дає змогу пружині 1 перемістити гнучку нитку 7, що охоплює ролик 2. Це призводить до повороту ролика 2 і, разом з ним, до повороту осі рухомої частини механізму та до переміщення стоілки вздовж шкали.
Дріт 5 виготовляють із тугоплавкого матеріалу (з ніхрому чи зі сплавів платини). Шкала приладу, де використано такий вимірювальнии механізм, завжди стиснута в початковій своїй частині й розтягнута в кінці. Це зумовлене тим, що потужність, яка витрачається у дроті, пропорційна другому ступеневі величини струму, що по ньому протікає, а температура нагріву дроту й величина його подовження майже пропорційні цій потужності (тобто пропорційні другому ступеневі величини струму). Саме тому, якщо величину подовження дроту за номінального значення струму прийнято за умовну одиницю, за величини струму десь близько 20 % від номінального (це — 1/5 від номінального), величина подовження дроту буде всього приблизно 0,04 (це 1/25) від цієї умовної одиниці. Тобто при струмі 1/5 від номінального відхилення стрілки вздовж шкали становить усього десь близько 4 % від загальної довжини шкали. Тобто початкова частина шкали зовсім непридатна для вимірювань. Саме з цієї причини у подібних приладів робоча ділянка шкали починається не менше ніж від 1/5 номінального значення вимірюваної величини.
Заздалегідь встановивши ролик 2 на вісь 6 ексцентрично, можна трохи поліпшити характер шкали подібних приладів.
І На основі вимірювальних механізмів теплової системи і виконують вольтметри, міліамперметри та амперметри.
Такі прилади;, порівняно з тими, що створені на основі вимірювальних механізмів, які ми розглянули раніше, мають незаперечну перевагу — малу залежність показань від величини частоти вимірюваних напруг і струмів. Це дає змогу рекомендувати прилади теплової системи при вимірюваннях як на постійному, так і на струмах промислової (50...60 Гц), підвищеної (до 10 000 Гц) і навіть високої частоти. Проте бажання використовувати теплові прилади на значних частотах потребує застосування якомога тоншого дроту 5 (щоб зменшити вплив поверхневого ефекту на підвищеній і високих частотах). Але чим тонший дріт, тим меншою буде його теплова інерція. А це призволить до того, що використання подібних приладів на дуже малих частотах (частки — десятки герц) стає неможливим через появу стійких коливань покажчика приладу з частотою, вдвоє більшою за частоту в контрольованому електричному колі.
Для роботи на струмах малих частот (їх часто називають струмами інфранизької частоти) розроблено теплові вимірювальні механізми з термобі четалевшіи чутливими до електричного струму елементами. Такі елементи створюють надзвичайно великі обертові моменти і мають значну7 теплову інерцію, завдяки чому ними можна користуватись у колах з інфранизькою частотою струмів.
У більшості випадків такі чутливі елементи самі є рухомою частиною вимірювального механізму.
Вимірювальні механізми електростатичної системи
У вимірювальних механізмах електростатичної системи (рис. 4.8) обертовий момент, що діє на їхню рухому частику, створюється за рахунок енергії електричного поля сила ми притягання, що виникають між різнойменно зарядженими провідниками.
У такому вимірювальному механізмі на металевій основі 1 закріплено стрижневий ізолятор 2 з розміщеними на ньому нерухомими електродами 9, між якими є металева прокладка 10, що забезпечує наявність повітряного проміжку між електродами. В цей проміжок заходить рухомий пелюсток-електрод 8, закріплений на осі 7 рухомої частини. На цій же осі закріплено дзеркало б, яке відбиває промінь від освітлювача на шкалу приладу (освітлювач і шкала на рисунку не показані).
До кінців осі рухомої частини прилютовано кінці розтяжок 4, якими рухому частину закріплено на кронштейні З, жорстко зв'язаному з основою 1. Ці розтяжки також створюють протидійний момент при повороті рухомої частини механізму.
Рис. Вимірювальний механізм електростатичної системи
Для того щоб запобігти обриву розтяжок при транспортуванні приладу з цим вимірювальним механізмом, застосовано обмежувачі 5 бічних переміщень осі рухомої частини.
При подачі вимірюваної напруги на нерухомі електроди 9 та на пелюсток- електрод 8 між ними виникає електричне поле. При цьому різнойменно заряджені електроди 9 і 8 намагаються притягнутися один до одного В результаті пелюсток заходить у щілину між нерухомими електродами і обертає вісь рухомої частини, разом із дзеркалом, переміщуючи відбитий промінь по шкалі приладу доти, доки обертовий момент, створений пелюстком, зрівняється за величиною з моментом протидії розтяжок.
Щоб заспокоїти можливі коливання рухомих частин біля положення рівноваги між вказаними моментами, використовують магнітоіндукціиний заспокоювач, що діє на пелюсток-електрод в його частині, протилежній тій, що взаємодіє з нерухомими електродами. Такі вимірювальні механізми електростатичної системи використовують у вольтметрах.
Характерною особливістю таких вольтметрів є можливість їх роботи як на постійному, так і на змінному струмі у великому діапазоні частот (аж до 20...30 МГц). При вимірюваннях на постійному струмі електростатичні механізми не споживають енергії. На змінному струмі промислової частоти (50 Гц) через дуже мату величину ємності між електродами (одиниці пікофарад) струм, споживаний механізмом, дуже незначний. Але при вимірюваннях на високій частоті цей струм може досягти значної величини (десятків міліампер)
Незаперечною перевагою електростатичних вимірювальних механізмів є можливість створення вольтметрів, що здатні працювати без втрат енергії на постійному струмі та з незначними втратами на змінному струмі за малих частот.
Вадою цих приладів є значні споживані струми на високих частотах й можливість остаточного виходу з ладу від механічних струсів під час вимірювань.
Вимірювальні механізми логометрів
Логометри - це вимірювальні прилади, показання яких залежать від відношення двох величин, що сприймаються вимірювальним механізмом логометра. При цьому жодна з цих величин безпосередньо не вимірюється, а пропорційна зміна обох величин не впливає на величину кута відхилення покажчика (частіше - стрілки) рухомої частини механізму.
Логометричні вимірювальні механізми, що використовуються в логометрах, можуть бути:
Магнітоелектричні логометри найчастіше використовують для вимірювань електричних опорів за допомогою визначення відношення двох струмів: пропорційного величині напруги, до якої приєднано схему з приладом, та такого, що створюється тією самою напругою, але залежить від величини- вимірюваного опору.
Головна особливість вимірювальних механізмів логометрів полягає в тому, що у них на рухому частину воднораз діють два обертових моменти, направлених у різних напрямках, причому обидва вони створюються взаємодією електричних струмів, що протікають у двох різних обмотках, з магнітним полем, створеним постійним магнітом чи магніторушійною силою третьої об мотки, механічно не зв'язаної з першими двома.
Рис. Вимірювальні механізми магнітоелектричних логометрів
Логометричні вимірювальні механізми не мають пружин чи розтяжок, а струм надходить до обмоток, що розміщені на рухомій частині вимірювального механізму, через тонкі "безмоментні" струмопідводи, зроблені з малопружного металу, часто - з золота. Звичайно якийсь, дуже малий, момент такі струмопідводи все ж створюють, але його величина становить кілька десятих часток відсотка, порівняно з моментом дії, що його створює обмотка.
Можливі конструкції магнітоелектричних логометрів показано на рис. 4.9
Для роботи логометра необхідно, щоб обертовий момент, створюваний обмотками, залежав від кута повороту рухомої частини. Така залежність досягається, шляхом деякого зближення полюсних частин нерухомого магніта відносно центрального циліндричного магнітопроводу (рис. 4.9, а), шляхом застосування центрального магнітопроводу складної форми (рис. 4.9, б); шляхом зміщення центральної о магнітопроводу складної форми вздовж вертикальної осі рисунка і застосування однієї звуженої обмотки, що має всього одну активну сторону, яка переміщується у повітряному проміжку, де діє магнітний потік (рис. 4.9, в).
За відсутності струмів у обмотках положення рухомої частини логометра невизначене. Тобто стрілка приладу, де застосовано логометричний вимірювальний механізм, може перебувати в якому завгодно місці на шкалі. Однак при вимірюванні, коли в обмотках є струми і обертальні моменти обмоток діють один проти одного, рухома частина повертається у положення, де величини цих моментів врівноважуються. Саме в цьому положенні необхідно зробити відлік показання згідно з положенням стрілки на шкалі й визначити виміряну величину (наприклад, величину вимірюваного опору, ввімкнутого в коло однієї з обмоток, якщо цей механізм застосовано в омметрі чи мегомметрі).
Вимірювальний механізм електродинамічного логометра
В електродинамічному логометричному вимірювальному механізмі, який схематично зображено на рис. 4.10, є нерухомі котушки 1, які під дією струму створюють основне магнітне поле, в якому перебувають дві рухомі рамки 2, жорстко закріплені під кутом між собою і з віссю рухомої частини механізму, до якої також прикріплено стрілку 3.
На відміну від подібних механізмів магнітоелектричної системи, в електродинамічному логометричному вимірювальному механізмі не потрібні засоби одержання нерівномірного магнітного поля, що залежить від куга повороту рухомої частини механізму. Навпаки, у більшості електродинамічних логометрів нерухомі котушки роблять досить довгими, щоб одержати в місці дії рухомих рамок рівномірне магнітне поле Зміни величини обертового моменту при повороті рухомої частини досягають природним шляхом, бо в такому полі величина обертового моменту залежить від величини кута між площиною рухомої рамки і напрямом ліній магнітного поля, створюваного нерухомими котушками.
Якщо площина рухомої котушки збігається з напрямом лінії поля нерухомих котушок, то величина обертового моменту створеного рухомою рамкою, буде найбільшою і, навпаки, коли площина рухомої котушки є перпендикулярною лініям поля нерухомих котушок, то величина створюваного рамкою обертового моменту дорівнюватиме нулю.
Таким чином, розташувавши рухомі котушки під кутом одна до одної (у цих механізмів — це близько 90"), можна одержати, бодай у однієї з них, обертовий момент, незмінний за напрямом дії й зі змінною величиною, залежно від величини кута повороту площини рамки у магнітному полі. Цей обертовий момент використовують як момент протидії. В той же час обертовий момент другої рухомої рамки використовують як активний момент дії вимірювального механізму.
Аналогічно магнітоелектричним логометричним вимірювальним механізмам у електродинамічних механізмів початкове положення рухомої частини (за відсутності струму в котушках) буде невизначеним, а за наявності таких струмів стійке положення рухомої частини (і стрілки на шкалі приладу) відповідатиме рівності обертових моментів обох рухомих рамок.
Вимірювальні електродинамічні логометричні механізми використовують головним чином у вимірювальних приладах, що працюють на змінному струмі: у фазометрах, частотомірах, вимірювачах індуктивностей і ємностей Принципово такі механізми можуть бути використані й на постійному струмі, наприклад, для вимірювання величин опору резисторів, термометрів опору тощо.
Але це робити недоцільно, бо при постійному струмі кращими все ж таки будуть подібні вимірювальні прилади, виконані на основі магнітоелектричних логометричних механізмів Це пояснюється значно меншою споживаною потужністю, що має особливе значення у переносних приладах, де джерела живлення мають обмежену ємність і де використання приладів на основі електродинамічних логометрів призвело б до передчасного розряджування джерела живлення (сухих елементів чи акумуляторів).