Приборы сравнения. Принцип работы потенциометра

Приборы индукционной системы

Используются при измерении электрической мощности и электроэнергии.

U вх

нагрузка

I 2

I 1

Алюминиевый диск

Ф 1

Ф 3

ось диска

Ш-образный магнит

П-образный магнит

Ф 2

Рис. 1.33.Прибор индукционной системы

Прибор данной системы состоит из Ш-образного магнита и П-образного магнита, между которыми свободно вращается алюминиевый диск (рис. 1.33).

На средний стержень Ш-образного магнита намотана обмотка с большим числом витков, включенная параллельно с нагрузкой. Фактически на нее подается то же напряжение, что и на нагрузке. В результате магнит создает магнитное поле с потоком Ф₂, пропорциональным напряжению на нагрузке.

На П-образный магнит намотана обмотка из толстой проволоки с небольшим числом витков, включенная последовательно с нагрузкой. Так как П-образный магнит имеет два торца, он при протекании по нему тока создает магнитное поле с двумя магнитными потоками Ф₁ и Ф₃ (строго говоря, Ф₁ = Ф₃). Поскольку через обмотку данного магнита протекает тот же ток, что и через нагрузку, то потоки Ф₁ и Ф₃ пропорциональны величине этого тока.

М_вр = С*U*I,

где

P = U*I,

вращающий момент будет пропорционален потребляемой нагрузкой мощности. Чем больше потребляемая мощность, тем больше сила тока, тем больше вращающий момент и скорость вращения диска. Таким образом, скорость вращения диска определяет величину потребляемой мощности, а количество оборотов – величину потребленной электроэнергии. Для подсчета количества оборотов используется специальный счетчик.

НП

Δ U

А

В

R АВ

U изм

D

Рис. 1.35. Потенциометр

Принцип действия приборов сравнения основан на сравнении измеряемой величины с заранее известной величиной. Данный принцип можно рассмотреть на примере потенциометра, который является прибором сравнения, предназначенным для измерения разности потенциалов между двумя точками, то есть напряжения.

Нуль-прибор – это прибор, который в уравновешенном состоянии должен показывать нулевое значение. В качестве нуль-прибора может быть использован милливольтметр.

Принцип компенсации при измерении неизвестного измеряемого напряжения U_изм заключается в уравновешивании его известным напряжением DU на калибровочном резисторе R_АВ, созданным вспомогательным источником тока. Ток от вспомогательного источника проходит через реохорд R_AB. Напряжение U_AB пропорционально R_АВ (в точке D находится движок реохорда). Последовательно с измеряемым напряжением включен НП с нулем в середине шкалы. Передвигая движок D, добиваются уравновешивания ΔU и U_изм. Нулевое показание НП означает, что удалось добиться уравновешивания напряжений ΔU и U_изм (т.е. ΔU = U_изм). О величине измеряемого напряжения Uизм судят по положению ползунка реохорда. Шкала, прикрепленная к реохорду, обычно заранее проградуирована в единицах напряжения.

Достоинства приборов сравнения:

– точность,

– независимость от посторонних электромагнитных полей.

Недостаток: при измерении необходимо производить уравновешивание напряжений.