Мини-лекции. Магнитоэлектрический преобразователь

   Ну, магнито и электро это понятно, а почему преобразователь? Ведь мы вроде бы собирались всякие приборы для измерений рассматривать? А, мы и рассматриваем. Преобразователь на то он и преобразователь, чтобы преобразовывать электрические величины в механические. Какая-либо величина тока или напряжения преобразуется в механическое отклонение стрелки. Всё так просто!

   Рассмотрим механическую часть преобразователя. На рис1 рисунок (чертёж, набросок) всего механизма. Правда кое-что не совсем так как в реальности?! Но всё же... На рис2, условно электрическая составляющая, так для понимания. Проще начать наверное с рис2. И только потом?! Ось прибора на которой находится стрелка, точнее две полуоси, держится в пространстве двумя подшипниками. В роли подшипников выступают опорные винты рис1b-2 с запресованными в них подпятниками из агата, рубина или корунда рис1b-5. Оси рис1b-3 в свою очередь заканчиваются вставленными в них стальными кернами рис1b-4. Проволочная рамка 2 находится в магнитном поле постоянного магнита (магнит не изображён). При пропускании через неё (рамку) электрического тока она под воздействием возникшего магнитного поля начнёт поворачиваться вокруг оси. Вот только до конца совершить оборот ей не дадут две пружины 2,3. Так ещё, стрелка повернётся лишь на определённый угол, а не упрётся в конец шкалы?! Чем больше ток будет протекать по рамке, тем более стрелка отклонится от нулевого положения.

   На рис1 более художественное произведение, хотя и на нём не совсем есть хорошо?! В реальности такой магнит только в больших приборах ставится. Скорее в учебных целях. Две пружины находятся по разные (как на рис2) стороны рамки-катушки. И полное отсутствие подшипников! Но нам-то нужно главное понять сам принцип. На рис5 показан поперечный разрез нашей рамки и магнита. Сама рамка вращается вокруг сердечника в виде цилиндра. Цилиндра из мягкомагнитного материала. Сам сердечник и со всем практически механизмом соединяется с магнитом с помощью вставок из алюминиевых сплавов рис5е. И более жёстко латунной скобочкой и винтом f.

Итак возвращаясь к рис1, что есть что?
1) 1 — сам магнит;
2) 2 — вставки;
3) 3 — цилиндрический сердечник;
4) 4 — рамка-катушка;
5) 5 — как бы задняя полуось и подразумевается подшипник на который она и опирается;
6) 6 — передняя полуось (подшипник не изображён);
7) 7,8 — спиралевидные пружины, удерживающие всю систему в одном фиксированном положении, но позволяющие поворачиваться ей на некоторый угол;
8) 9 — указательная стрелка собственной персоной. За ней естественно шкала;
9) 10 — балансирующие грузики, позволяющие находиться стрелке в безразличном, нейтральном состоянии.

Рассмотрим железяку как бы в оригинале. Вот на рис3 один из вариантов магнитоэлектрического прибора М4204, лицевая часть. Это микроамперметр на 50 мкА. Я бы назвал его в чистом виде. В смысле внутри только то, что схематически мы с Вами и только, что рассматривали. А это значит, что им измерять ток более 50мкА нельзя!!! Но это не значит, что его нельзя использовать для измерения больших токов?! Можно, но осторожно, в смысле посмотрите на рис7А. Это вариант когда механизм (в общем виде) может работать как амперметр. Нужно просто поставить параллельно обмотке катушки прибора резистор Rш. Иначе, шунт с маленьким сопротивлением. Тогда основной ток пройдёт по шунту, а прибору достанется по-прежнему те самые 50 мкА! Вот на рис4 Вы и видите аналогичный (плюс-минус) прибор в подразобранном виде. Шкала до 1А. И всё потому как внутри параллельно входным клеммам прибора находится шунт, несколько витков провода. При очень больших, рабочих токах может шунтом быть металлическая полоска. Для очень, очень больших токов применяется другой способ. Но о нём следующих мини-лекциях.

На рис8 сам механизм без магнита. Где:
1) b — передний подшипник;
2) с — та самая рамка-катушка;
3) е — верхняя вставка из алюминиевых сплавов. Внизу аналогичная. Это те же, что и на рис5. И наконец
4) а — поводок с помощью которого можно скорректировать положение стрелки (относительно нуля, начала шкалы). Тоже самое и на рис4 показано. там же d — спрятавшийся магнит в виде кольца с декольте для механизма рис5.

Как можно скорректировать, если механизм будет внутри корпуса? Для этого на передней части (лицевой) прибора есть маленький диск рис1а, верхняя часть. С помощью отвёртки и шлица на диске его можно покрутить вкруговую. И, что с того? А с того, что на внутренней стороне прибора продолжение диска выглядит так, рис1а нижняя часть! Палец выступающий поверх продолжения диска при сборке прибора помещается в прорезь поводка рис4,8а. Так-как вся эта штучка не, что иное как эксцентрик, то палец будет при вращении диска описывать окружность. При этом поводок под его воздействием будет совершать поступательное движение. В смысле, поворачиваться на некоторый угол. Связанная через спиральную пружину ось со стрелкой, также повернётся и на такой же угол. Остаётся нам только точно выставить всё это хозяйство по нулям!

Напоследок хочу обратить Ваше внимание на некоторые странные знаки на шкале приборов и в частности тех, что на рисунке. Знаки эти условные для напоминания тем кто имеет дело с каким либо прибором?!

1) Рис6a — прибор магнитоэлектрической системы. Да, той самой о которой мы говорили с Вами.
2) Рис6b — знак постоянного тока на котором может работать данный прибор, точнее только на постоянном токе!
3) Рис6с — рабочее положение прибора горизонтальное.
4) Рис6d — рабочее положение прибора вертикальное.
5) Рис6e — звёздочка. Если она пустая, значит изоляцию прибора испытывали напряжением в 0,5 кВ. Если ноль, испытанию не подлежит вообще. Остальные цифорки — напряжения при испытании в киловольтах!
6) Рис6f — класс точности прибора. Подробнее в первой мини-лекции об измерениях.

К вопросу о вольтметрах, на рис7V показано как микроамперметр можно превратить в вольтметр? Правильно, с помощью добавочного сопротивления Rд. Об этом мы ещё будем говорить в будущем!

Если у Вас возникнет вопрос о значении положения прибора в пространстве, на рис5g два фрагмента фото шкалы прибора (тестера) Ц4353. Левый (зелёная стрелка) правильное (горизонтальное) положение прибора. Правый в вертикальном положении (красная стрелка), естественно в не правильном. Результат налицо! Конечно, если Вам точность так себе нужна (до лампочки), прибор конечно будет работать... Но без гарантии хоть какой-нибудь точности?..

Кстати на шкале прибора М5-2 рис4 вообще нет таких знаков и показание стрелки во всех положениях не меняется. Либо незначительно, не заходя за допустимую погрешность данного прибора! А в остальных приборах: увы и ах, рабочее положение нужно соблюдать!