Логометры

Логометрами называют приборы, измеряющие отношение двух величин, например двух токов.

Магнитоэлектрические логометры измеряют отношение двух постоянных токов. Приборы этого типа в настоящее время получили широкое применение в измерительной технике. На их базе создано значительное число приборов различного назначения, используемых в авиационном оборудования. Это объясняется тем, что показания магнитоэлектрических логометров не зависят от колебаний напряжения источника питания. Кроме того, они отличаются хорошими эксплуатационными данными и невысокой стоимостью. Особенностью логометров МЭС является то, что в них вращающийся и противодействующий моменты создаются за счет взаимодействия токов катушек с магнитным полем постоянного магнита. Направления токов в рамках выбираются так, чтобы соответствующие им момента были направлены встречно.

В настоящее время наибольшее распространение получали магнитоэлектрические логометры двух типов:

p логометры с подвижными рамками и неподвижным постоянным (внерамочным или внутрирамочным) магнитом;

p логометры с подвижным внутрирамочным магнитом.

Принцип работы логометра МЭС рассмотрим на примере логометра с подвижными рамками. Принципиальная схема такого логометра показана на рис. 18.

От обычного прибора МЭС логометр конструктивно отличается следующим:

1. Логометр имеет две одинаковые, жестко связанные между собой под определенным углом рамки.

2. Магнитное поле в воздушном зазоре неравномерно за счет придания специальной формы неподвижному стальному сердечнику или полюсным наконечникам постоянного магнита. Необходимость в этом вызвана тем, что с поворотом подвижной части логометра вращающий момент должен убывать, а противодействующий расти.

Рис. 18 Рис. 19

При протекании по рамкам 1 и 2 логометра токов I ₁ и I ₂ на подвижную часть прибора будут действовать два момента:

;

;

где В₁(α) и В₂(α ) – соответственно магнитная индукция в местах расположения первой и второй рамок.

Подвижная часть логометра будет находиться в положении равновесия при равенстве моментов М₁ и М₂, один из которых – М₁ – является вращающим, а другой – М₂ – противодействующим:

откуда

. (19)

где

(20)

Функции ψ ₁(α) и ψ ₂(α) называются переменными множителями. Решая уравнение (30) относительно α, найдем

(21)

Из выражения (21) следует, что отклонение подвижной части логометра определяется не абсолютным значением токов I₁ и I₂, а их отношением. Причем угол поворота подвижной части α будет зависеть от отношения токов I₁ / I₂ только в том случае, если переменные множители ψ ₁(α) и ψ ₂(α) будут различны и по крайней мере один из них должен зависеть от угла поворота подвижной части. Характер функции F(α) (19), а следовательно, и характер шкалы магнитоэлектрического логометра определяются законом изменения переменных множителей ψ ₁(α) и ψ ₂(α ). Поэтому, изменяя определенный образом переменные множители, можно обеспечить необходимый характер шкалы. Как следует из выражений (31), получение требуемого закона изменения переменных множителей может быть достигнуто двумя способами: изменением магнитной индукции в воздушном зазоре В₁(α) и В₂(α) по определенному закону или изменением активных площадей рамок S₁ и S₂ при изменении угла поворота подвижной части прибора. На рис. 18 показана схема магнитоэлектрического логометра, на которой получение желаемого закона изменения переменных множителей обеспечивается изменением магнитной индукции вдоль зазора с помощью сердечника миндалевидной формы. Неодинаковый характер функций ψ ₁(α) и ψ ₂(α) обеспечивается путем смещения рамок логометра на угол γ друг относительно друга (рис. 19).

Необходимый характер изменения переменных множителей ψ ₁(α) и ψ ₂(α) также может быть достигнут за счет эксцентричной установки внутреннего магнитопровода (рис. 20) или изменения активных площадей рамок при повороте подвижной части прибора (рис. 21).

Магнитоэлектрические логометры с подвижными рамками выполняются двух типов: связанного типа, в которых рамки, сдвинутые на определенный угол, вращаются в одном и том же магнитном поле, и логометры несвязанного типа, в которых рамки размещаются в различных магнитных полях. В логометрах второго типа имеется большая возможность воздействовать на характер его шкалы путем создания различных законов изменения магнитного поля в зависимости от угла поворота рамок.

Магнитоэлектрические логометры используются в качестве указателей в самолетных электрических манометрах (ЭДМУ, ЭМ-100, ЭМ-10), в самолетных электрических термометрах сопротивления (ТУЗ-48, ТНВ-15, ТЭМ-45), в установках для проверки манометров ЭУПМ-2М и термометров УПТ-1М, а также в приборах-указателях положения (УП-11-11, УЗП-47, УШ-48 и др.).