Измерение электрических величин аналоговыми электромеханическими измерительными приборами.

Аналоговые электромеханические СИ включают в себя измерительную цепь, измерительный механизм, отсчётное устройство со шкалой. Измерительный механизм преобразует входной электрический сигнал в механическую энергию перемещения подвижной части.

Перемещение, в основном, представляет собой поворот подвижной части относительно неподвижной оси на какой-либо угол α.

Отсчётное устройство − указатель (стрелка), перо, жёстко связанное с подвижной частью измерительного механизма и неподвижной шкалой (бумажным носителем, совмещающим функции шкалы и носителя регистрируемой информации). Подвижная часть преобразует угловое перемещение механизма в перемещение указателя, при этом величина α отсчитывается в единицах деления шкалы.

Вращающий момент Мвр, действующий на подвижную часть, определяется производной от энергии поля по углу отклонения подвижной системы СИ по формуле: Мвр = dWi /dα, где Wi – энергия магнитного поля системы контуров с токами или энергия электрического поля системы заряженных тел. В зависимости от характера явления, используемого для создания вращающего момента, различают следующие системы электромеханических СИ (табл. 2.1): магнитоэлектрическую, электромагнитную, электродинамическую, индукционную.

В любом из этих СИ действуют также уравновешивающий противодействующий момент Мα, зависящий от α и направленный в сторону, противодействующую Мвр. В зависимости от способа создания противодействующего момента Мα электромеханические СИ подразделяются на две группы: − с механическим противодействующим моментом;

− с электрическим противодействующим моментом (логометры).

2.1. Основные типы измерительных механизмов аналоговых электромеханических приборов

Измерительный механизм	Символ	Принцип действия	Область применения
Магнитоэлектрический механизм		В результате взаимодействия поля рамки (катушки) 2 с током и магнитным полем 1 постоянного магнита возникает вращающий момент, пропорциональный измеряемой величине, уравновешиваемый противодействующим моментом спиральной пружины 3	Измеряет постоянные токи и напряжения. Пределы измерений с применением добавочных сопротивлений и шунтов составляют соответственно 15 мВ – 600 В, 10 мкА – 400 А. При измерении переменных токов и напряжений используется выпрямитель
Электромагнитный механизм		В поле неподвижной катушки 1 с током находится подвижный ферромагнитный сердечник 2, закреплённый на оси 4. Сила их взаимодействия вызывает вращающий момент. Противодействующий момент создаётся пружиной 3	Измеряет постоянные и переменные токи и напряжения. Приборы имеют неравномерную шкалу. Требуется защита от внешнего магнитного поля
Электростатический механизм		Электростатические силы взаимодействия заряженных электродов 1 и 2 создают вращающий момент, отклоняющий указатель. Противодействующий момент создается спиральной пружиной 3	Измеряемые величины – напряжение постоянного тока и электрический за- ряд. Пределы измерения напряжения 0, 1 … 10 кВ. Потребляемая мощность 10–15 Вт
Электродинамический механизам		Взаимодействие полей подвижной катушки 2 и неподвижной катушки 1 вызывает вращающий момент, пропорциональный произведению токов I1 и I2 в катушках	Применяется, глав- ным образом, для измерения электри- ческой мощности. Потребляемая мощ- ность 1–2 Вт
Индукционный механизм		Магнитные потоки Ф1 и Ф2 магнитопроводов 1 и 3 индуцируют в алюминиевом диске 4 вихревые токи. Диск способен вращаться на оси 2. Сила взаимодействия токов и магнитных потоков вызывает появление вращающего момента, пропорционального произведению I2⋅ I1. Магнитный поток постоянного магнита 5 при вращении диска индуцирует в нём токи и вызывает появление силы и противодействующего момента	Применяется в счётчиках электрической энергии