8. Магнитоэлектрические амперметры и вольтметры. Нами уже был описан магнитоэлектрический гальванометр или, иначе говоря, гальванометр с постоянным магнитом, представленный на рис. 15. По типу такого прибора строятся также амперметры и вольтметры. Так как подвижная рамка, вращающаяся в поле сильного постоянного магнита, для ее легкости имеет лишь небольшое число витков тонкой проволоки, то, используя такой прибор в качестве амперметра, мы должны снабдить его шунтом; используя же как вольтметр — мы должны иметь в приборе добавочное сопротивление, рассчитанное применительно к тому напряжению, для которого прибор предназначается. На рис. 29 представлен магнитоэлектрический прибор без кожуха. На рис. мы видим подковообразный постоянный магнит а, помещенную в междуполюсном пространстве рамкообразную катушку b и охватываемый этой катушкой цилиндрический сердечник с, концентрирующий поле магнита в месте нахождения рамки.
Шкала прибора снабжена зеркальной поверхностью, благодаря которой можно сделать крайне точный отсчет, если при отсчете смотреть так, чтобы стрелка прибора закрывала свое зеркальное изображение. Шкала прибора, строго пропорциональная, показана отдельно и на верхней половине рис. 18. Внешний вид магнитоэлектрического амперметра представлен на рис. 30 и вольтметра — на рис. 31 Так как действие рассматриваемых приборов основано на взаимодействии магнитного потока постоянного магнита и потока катушки, то для поворота последней в определенную сторону по ней должен итти ток вполне определенного и только одного направления. Таким образом, в противоположность тепловым и электромагнитным приборам, магнитоэлектрические приборы могут быть использованы только для измерений в цепях постоянного тока. При включении их в сеть нужно строго соблюдать полярность зажимов, которая обыкновенно отмечается знаками плюс и минус.
Вопрос о правильном включении может отпасть, если прибор имеет нуль по средине шкалы. Такие приборы могут быть использованы для измерения тока в сетях, в которых постоянный ток периодически меняет свое направление Наиболее характерной в этом отношении является цепь аккумуляторной батареи, где рассматриваемый прибор может служить для указания не только силы тока, но и направления последнего, соответствующего заряду или разряду батареи. В таком случае на приборе могут быть надписи: "заряд" и "разряд". Тогда, конечно, необходимо так включить прибор, чтобы его отклонения находились в соответствии с этими надписями (1).
Магнитоэлектрические приборы не имеют специальных устройств для успокоения стрелки, так как движущаяся в сильном магнитном поле легкая алюминиевая рамочка с витками проволоки сама по себе оказывает противодействие тому движению, к которому она принуждается. При ее поворачивании в рамочке возбуждается электродвижущая сила, дающая ток, который, по закону Ленца, и оказывает тормозящее действие. Чем быстрее поворачивание рамочки, тем сильнее тормозящий момент. Когда стрелка прибора встанет на соответствующее показание шкалы и рамка остановится, то и тормажение само собою прекратится.
Достоинства рассматриваемых приборов следующие: равномерность шкалы; точность показаний, благодаря которой магнитоэлектрические приборы часто применяются как прецизионные; независимость от внешних полей (от влияния полей, создаваемых очень сильными токами близ находящихся проводов предохранением служат железные кожухи приборов); апериодичность приборов. Недостатки приборов: сравнительно высокая их стоимость; применимость только для постоянного тока (если вообще эту особенность можно считать недостатком).
Сопротивление витков катушки амперметров составляет около 1,33 ома, при чем необходимый для поворота катушки ток равен 0,03 ампера. Поэтому падение напряжения в приборе незначительно, а, именно,
Расход мощности в приборе также незначителен. Так, в самой катушке он равен
а в шунте, если по последнему идет ток в 5 ампер,
При силе тока в 100 ампер, потеря мощности в катушке останется попрежнему небольшой, в шунте же возрастет до
Магнитоэлектрический вольтметр на 110 вольт дает показания примерно при токе в 0,01 ампера [10 миллиампер]. В таком случае потеря мощности в приборе составляет
Первым магнитоэлектрическим измерительным прибором был лабораторный гальванометр Депрэ - Д'Арсонваля, а затем на изготовлении их сначала особенно специализировалась фирма Вестон (Weston). Отсюда приборы эти и называются часто приборами системы (или типа) Депрэ - Д'Арсонваля или Вестона.
1) Более дешевые указатели направления тока в цепи батареи аккумуляторов описаны в книге инж. В А. Карпова: "Элементы и аккумуляторы". Издание Московского Акционерного Издательского Общества. 1926.
