Електровимірювальні прилади за способом відліку поділяють на прилади безпосередньої оцінки і прилади порівняння. Приладами безпосередньої оцінки, або показують, називаються такі, які дозволяють робити відлік вимірюваної величини безпосередньо на шкалі. До них відносяться амперметри, вольтметри, ватметри і ін. В приладах порівняння вимірювання здійснюються шляхом порівняння вимірюваної величини з будь-якої зразковою мірою або еталоном. До них відносяться різні мости для вимірювання опору і компенсаційні вимірювальні пристрої (потенціометри). Останні вимірюють різницю між вимірюваним напругою або е. д. з. і компенсує зразковим напругою (е. д. с). Як би порівняв приладу зазвичай використовують гальванометр.
По конструкції відлікового пристрою показують прилади діляться на прилади:
а) з механічним покажчиком (стрілочні);
б) зі світловим покажчиком (дзеркальні);
в) з пишучим пристроєм (самописні);
г) з цифровим покажчиком відліку.
Вимірювальні механізми. Основною частиною кожного приладу є вимірювальний механізм. При впливі на нього вимірюваної електричної величини (струму, напруги), в ньому виробляється відповідний сигнал на відліковий пристрій, за яким визначають її значення. Це означакт, чтоізмерітельние механізми функціонально виконують роль перетворювача.
Залежно від принципу дії, ІМ діляться на види - електромагнітний, електромагнітний, електродинамічний, ферродинамический, електростатичний, індукційний і ін. Розглянемо ці механізми докладніше (ріс.60).
Електромагнітний вимірювальний механізм (ріс.60, б) Механізм включає в себе котушку, феромагнітний сердечник, пружину і стрілочний покажчик. Його робота заснована на пропущенні струму через котушку і намагничивании феромагнітного сердечника. В результаті взаємодії останнього з магнітним полем котушки відбувається його втягування в котушку з соответстсвующім поворотом стрілки. Протидіюча пружина зупиняє стрілку на те вугіллі, величина якого пропорційна току в котушці
Даний механізм має нерівномірну шкалу оскільки втягують магнітні сили пропорційні квадрату струму (струму пропорційно і магнітне поле рухомої котушки і наведене магнітне поле сердечника). При великих токах пропорційність може змінювати характер внаслідок насичення магнітної системи сердечника. Це є недоліком даного механізму. Крім того, прилади з цим механізмом мають невисоку точність вимірів, невисоку чутливість (через неоднозначне впливу магнітного поля котушки на сердечник - явище гістерезису), значне споживання струму (для створення значних силових зусиль при повороті важкого серодечніка). Перевагою механізму є хороша перевантажувальну здатність (переносимість великих значень струму), простота і надійність роботи. придатність для роботи на постійному і змінному струмі.
Електродинамічний вимірювальний механізм (ріс.60, в) Механізм містить рухливу і нерухому котушки, пружину і стрілочний покажчик. Принцип дії заснований на пропущенні струму через обидві котушки, їх намагнічуванні і взаємодії. Взаємодія призводить до повороту рухливої котушки щодо першої. Як і в попередніх механізмах протидіє пружина зупиняє стрілку на те вугіллі, величина якого пропорційна току в котушках.
Даний механізм має нерівномірну шкалу, оскільки втягують магнітні сили пропорційні квадрату струму (струму пропорційно і магнітне поле рухомої котушки і магнітне поле нерухомою).
Електродинамічний механізм має великий споживанням струму, чутливістю до перевантажень, нерівномірною шкалою. Перевагою є висока точність, однаковість показань на постійному і змінному струмі, що дозволяє перевіряти їх на постійному струмі. Використовуються як лабораторні прилади.
Ферродинамический вимірювальний механізм (ріс.60, г) є різновидом електродинамічного механізму і відрізняється від вихідного наявністю в котушках феромагнітних сердечників, які многкратно збільшують їх магнітні поля і поворотні сили. Внаслідок цього механізм використовується в самописних приладах і реєстраторах де потрібно долати значні сили тертя пише вузла про папір. Недоліком є невисока чутливість і точність, велике споживання струму.
Електростатичний вимірювальний механізм (ріс.60, д) Призначений тільки для вимірювання напруги і не містить струмоведучих частин. Принцип дії заснований на взаємодії двох різнойменно заряджених пластин. Вимірюється напруга підводиться до рухомого електроду, укріпленого на осі, пов'язаної зі стрілкою, і до ізольованого від нього нерухомого електроду. В результаті натікання і взаємодії зарядів, що виникають на електродах, на осі з'являється крутний момент, пропорційний прикладеній напрузі. Пружина, сцепленная з віссю, створює момент, протидіючий обертального моменту і пропорційний куту повороту осі рухомого електрода. При взаємодії крутного і протидіє моментів стрілка вимірювального механізму повертається на кут, пропорційний квадрату поданої на електроди напруги (відповідно до закону Кулона, сила тяжіння зарядів пропорційна їх твору). Шкала, градуйованих в одиницях вимірюваних величин, виходить нерівномірною і часто виконується зі світловим покажчиком
Прилади електростатичного типу мають високий вхідний опір, малу, але змінну вхідну ємність, мале енергоспоживання. Дані прилади використовуються в ланцюгах змінного і постійного струму.
Недоліками електростатичних механізмів є нерівномірна шкала, мала чутливість і невисока точність, що виникають внаслідок неравномерносі силового взаємодії зарядів. Крім того, прилади вимагають екранування від зовнішніх електростатичних полів і не виключають можливість електричного пробою.
Індукційний вимірювальний механізм (ріс.60, е) Даний механізм використовується в основному для визначення активної потужності, яку споживають електричні ланцюгами, в лічильниках електроенергії. Механізм складається з двох електромагнітів (ріс.61), один з яких (верхній) підключений паралельно вимірюваного ланцюга, а інший - послідовно (нижній магніт). В результаті магнітне поле верхнього магніту пропорційно напрузі, а нижнього - току. Оскільки магнітне поле токового магніту. замикаючись на свої полюси має горизонтальну складову, а магнітне поле верхнього магніту - вертикальну складову, то при зсуві фаз між їх потоками, сумарне магнітне поле набуває обертає характер. Якщо по ланцюгу протікає чисто активний струм, то зрушення фаз між магнітними потоками струму і напруги має дорівнювати нулю, а сумарний магнітний потік не мати обертання. Однак на практиці верхній магніт робиться з великою кількістю витків, а нижній - з малим. Це створює зрушення фаз, близький до 90 0. саме за активної струмі. Причина цього зрозуміла: при великій кількості витків верхнього магніту різко зростає його індуктивний опір і струм стає індуктивним, тобто зсунутим по фазі щодо напруги на 90 0. Нижній магніт робиться, навпаки, з малим числом витків, що робить його індуктивний опір незначним, а вплив на що проходить в ланцюзі струм - мінімальним.
В результаті проходження в ланцюзі активного струму, алюмінієвий диск в зоні полюсів обох магнітів буде перетинатися їх обертовим магнітним полем. Згідно із законом електромагнітної індукції воно буде наводити в ньому вихрові струми, які, в свою чергу, створять у диска власне магнітне поле. Це поле. так само як і магнітне поле ротора в асинхронному двигуні, буде слідувати за сумарним магнітні полем електромагнітів з такою ж швидкістю, одночасно захоплюючи за собою диск.
Якщо в ланцюг почне надходити чисто індуктивний струм, то зрушення фаз між магнітними потоками верхнього і нижнього електромагнітів стане рівним нулю. так як через обидві котушки буде текти індуктивний струм. Це зробить сумарний магнітний потік не обертається. а лінійним - обертання диска припиниться. Таким чином силовий вплив на алюмінієвий диск виявляється пропорційним I, U і cos # 966 ;. що і дозволяє зв'язати швидкість його обертання з споживаної ланцюгом потужністю. Щоб диск не прискорює під дією створюваного взаємодії, з протилежного краю до нього додають гальмуючий магніт (3), який створюючи точно такі ж взаємодії, що і основні магніти, утримує локальне магнітне поле диска - і тим самим сам диск - в точці свого розташування. У підсумку, при зростанні споживаної потужності зросте і швидкість обертання диска, але так як разом з цим зростає і тормозяшій момент, то моменти врівноважують один одного і диск обертається з постійною за часом швидкістю. Прилади індукційної системи характеризуються невисокою чутливістю, істотним споживанням струму, нечутливістю до перевантажень. Переважно вони служать лічильниками енергії змінного струму. Такі прилади випускаються одно-, дво- і трьохелементної для роботи в ланцюгах однофазних, трифазних трипровідних, трифазних чотирьох провідних. для розширення меж використовуються трансформатори струму і напруги.
Шкали й пристрої відліку. Більшість приладів мають стрелочную шкалу відліку, призначену для зняття значень вимірюваної величини.
Шкала електричних приладів (ріс.62) являє собою панель з набором оцифрованих міток. Крім цього, вона містить ряд інформаційних символів (рис.63), які повідомляють про:
б) клас точності приладу ( «1,5»)
в) характер вимірюваного струму ( «
г) типі вимірювального механізму (ріс.65);
д) положенні приладу при ви-