전류계 및 전압계 장치

처음에는 전압계와 전류계가 기계식에 불과했지만 몇 년 후 마이크로 전자 공학이 발전하면서 디지털 전압계와 전류계가 생산되기 시작했습니다. 그럼에도 불구하고 지금도 기계식 미터가 인기가 있습니다. 디지털에 비해 간섭에 강하고 측정값의 역학을 더 시각적으로 표현합니다. 그들의 내부 메커니즘은 첫 번째 전압계 및 전류계의 표준 자기 전기 메커니즘과 실질적으로 동일하게 유지됩니다.

이 기사에서는 모든 초보자가 전압계 및 전류계 작동의 기본 원리를 이해할 수 있도록 일반적인 다이얼 장치를 살펴볼 것입니다.

작업에서 포인터 측정 장치는 자기 전기 원리를 사용합니다. 폴 피스가 뚜렷한 영구 자석이 제자리에 고정됩니다. 이 극 사이에 강철 코어가 고정되어 코어와 자석의 극 부분 사이에 에어 갭이 형성됩니다. 영구 자기장.

이동 가능한 알루미늄 프레임이 매우 얇은 와이어 코일이 감긴 틈에 삽입됩니다.프레임은 액슬 샤프트에 고정되어 있으며 풀리로 회전할 수 있습니다. 장치의 화살표는 코일 스프링으로 프레임에 부착됩니다. 스프링을 통해 코일에 전류가 공급됩니다.

전류 I가 코일의 와이어를 통과하면 코일이 자기장에 배치되고 와이어의 전류가 수직으로 흐르기 때문에 갭의 자기장 라인을 가로 지르며 측면에서 회전력이 발생합니다. 자기장이 그것에 작용할 것입니다. 전자기력은 토크 M을 생성하고 코일은 프레임 및 손과 함께 특정 각도 α로 회전합니다.

갭에서 자기장의 유도가 변하지 않기 때문에(영구 자석) 토크는 항상 코일의 전류에 비례하며 그 값은 전류와 이 특정 장치의 일정한 설계 매개변수(c1 ). 이 순간은 다음과 같습니다.

스프링의 존재로 인해 프레임의 회전을 방지하는 반응 모멘트는 스프링의 비틀림 각도, 즉 움직이는 부분에 연결된 화살표의 회전 각도에 비례합니다.

이러한 방식으로 회전은 프레임의 전류에 의해 생성된 순간 M이 스프링의 카운터 모멘트 Mpr과 같을 때까지, 즉 평형이 발생할 때까지 계속됩니다. 이 시점에서 화살표가 멈춥니다.

분명히 스프링의 비틀림 각도는 프레임 전류(및 측정된 전류)에 비례하므로 자기 전기 시스템 장치의 크기가 동일합니다. 화살표의 회전 각도와 측정된 전류 단위 사이의 비례 계수 k를 장치의 감도라고 합니다.

역수를 눈금 나누기 또는 단위 상수라고 합니다. 측정값은 값을 나눈 값으로 결정됩니다. 눈금 분할 수.

화살표가 한 위치에서 다른 위치로 전환되는 동안 이동식 프레임의 방해 진동을 방지하기 위해 이러한 장치에는 자기 유도 또는 공기 밸브가 사용됩니다.

자기 유도 댐퍼는 장치의 회전축에 고정된 알루미늄 판으로 항상 영구 자석 영역에서 화살표와 함께 움직입니다. 결과적인 맴돌이 전류는 권선을 느리게 합니다 결론은 Lenz의 규칙에 따르면 플레이트의 맴돌이 전류는 이를 생성한 영구 자석의 자기장과 상호 작용하여 플레이트의 움직임을 방해하고 화살은 빨리 죽는다. 자기 유도가 있는 이러한 충격 흡수 장치의 역할은 코일이 감긴 알루미늄 프레임에 의해 수행됩니다.

프레임을 회전시키면 알루미늄 프레임을 관통하는 영구자석으로부터의 자속이 변화하는데, 이는 알루미늄 프레임에 와전류가 유도되어 영구자석의 자기장과 상호 작용하여 제동 작용을 하고, 손의 진동이 멈춥니다.

자기 전기 장치의 공기 댐퍼는 장치의 이동 시스템에 연결된 내부에 피스톤이 있는 원통형 챔버입니다. 움직이는 부분이 움직이면 날개 모양의 피스톤이 챔버에서 멈추고 바늘의 진동이 감쇠됩니다.

필요한 측정 정확도를 달성하기 위해 장치는 측정 중에 중력의 영향을 받지 않아야 하며 화살표 편향은 영구 자석의 자기장과 코일 전류의 상호 작용으로 인해 발생하는 토크에만 관련되어야 합니다. 스프링에 의한 프레임의 서스펜션.

중력의 유해한 영향을 제거하고 관련 오류를 방지하기 위해 장치의 움직이는 부분에 막대에서 움직이는 추의 형태로 균형추를 추가합니다.

마찰을 줄이기 위해 강철 팁은 연마된 내마모성 강철 또는 텅스텐-몰리브덴 합금으로 만들어지고 베어링은 경질 광물(마노, 커런덤, 루비 등)로 만들어집니다. 팁과 지지 베어링 사이의 거리는 고정 나사로 조정됩니다.

화살표를 제로 시작 위치로 정확하게 설정하기 위해 장치에는 교정기가 장착되어 있습니다. 다이얼의 교정기는 나사로 되어 있고 스프링이 있는 스트랩에 연결되어 있습니다. 나사를 사용하면 축을 따라 나선형을 약간 움직여 화살표의 초기 위치를 조정할 수 있습니다.

대부분의 최신 장치에는 코일에 전류를 공급하고 흐르는 토크를 생성하는 역할을 하는 탄성 금속 밴드 형태의 들것 한 쌍에 매달려 있는 가동 부품이 있습니다. 클램프는 서로 수직으로 위치한 한 쌍의 플랫 스프링으로 연결됩니다.

솔직히 말해서 위에서 논의한 고전적인 메커니즘 외에도 U 자형 자석뿐만 아니라 원통형 자석, 프리즘 모양의 자석, 심지어 내부 프레임이있는 자석이있는 장치도 있습니다. 스스로 움직일 수 있습니다.

전류나 전압을 측정하기 위해 자기전기장치는 전류계나 전압계 회로에 따라 DC 회로에 포함되는데, 그 차이는 코일의 저항과 장치를 회로에 연결하는 회로에만 있다. 물론 전류를 측정할 때 측정된 전류가 모두 기기의 코일을 통과하지 않아야 하며, 전압을 측정할 때 많은 전력을 소모하지 않아야 한다. 측정 장치의 하우징에 내장된 추가 저항기는 적절한 조건을 만드는 역할을 합니다.

전압계 회로의 추가 저항의 저항은 코일의 저항을 여러 번 초과하며 이 저항은 극히 작은 금속으로 만들어집니다. 저항의 온도 계수망가닌 또는 콘스탄탄과 같은 전류계의 코일과 병렬로 연결된 저항을 션트(shunt)라고 합니다.

반대로 션트의 저항은 측정 작업 코일의 저항보다 몇 배 작기 때문에 측정된 전류의 작은 부분만 코일 와이어를 통과하고 주 전류는 션트를 통해 흐릅니다. 추가 저항 및 션트를 사용하면 장치의 측정 범위를 확장할 수 있습니다.

장치 화살표의 편차 방향은 측정 코일을 통과하는 전류의 방향에 따라 달라지므로 장치를 회로에 연결할 때 극성을 올바르게 관찰하는 것이 중요합니다. 그렇지 않으면 화살표가 다른 방향으로 이동합니다. . 따라서 표준 형태의 자기 전기 장치는 AC 회로에 연결하기에 적합하지 않습니다. 바늘이 한 곳에 남아 있는 동안 단순히 진동하기 때문입니다.

그러나 자기 전기 장치(전류계, 전압계)의 장점은 높은 정확도, 규모의 균일성 및 외부 자기장에 의해 생성된 외란에 대한 저항성을 포함합니다. 단점은 교류 측정에 대한 부적합 (교류를 측정하려면 먼저 정류해야 함), 극성 관찰 요구 사항 및 과부하에 대한 측정 코일의가는 선의 취약성입니다.