Практически на приборах устанавливают не одну пружину дня создания противодействующего момента повороту подвижной системы, а две. При этом одна из спиралей работает на скручивание, а вторая на раскручивание, что уменьшает возможность образования остаточных деформаций, а поэтому не ухудшается точность показаний со временем.

Рис. 1. Магнитоэлектрический прибор:
а – устройство, б – подвижная система со спиральными пружинами, в – подвижная система с растяжками; 1 – катушка, 2 – постоянный магнит, 3 – ось, 4,7- спиральные пружины, 5 – стрелка, 6 – шкала, 8, 9 – растяжки

Рис. 2. Устройство электромагнитного прибора:
1 – катушка, 2 – сердечник, 3 – цилиндр, 4 поршень, 5 – ось, 6 – шкала, 7 – стрелка, 8 – пружина

Кроме того, эти же спирали используются для подачи тока к проводникам рамки. Последнее время вместо спиралей используют подвижную систему с бронзовыми растяжками.

В зависимости от параметров катушки и способа ее подключения такой прибор может быть амперметром, миллиамперметром, вольтметром или милливольтметром. Приборы магнитоэлектрической системы служат для измерения в цепях постоянного тока. При оснащении прибора диодом для выпрямления переменного тока такой прибор можно использовать и в цепях переменного тока. Система с постоянным магнитом называется магнитоэлектрической.

Для измерений в цепях переменного тока часто используют приборы электромагнитной системы, имеющие неподвижную катушку, внутрь которой втягивается стальной сердечник, укрепленный на оси вместе со стрелкой-указателем.

Измеряемый ток проходит по обмотке, образуя магнитное поле. Чем больше ток, тем больше поле и тем сильнее втягивается сердечник внутрь катушки. Спиральная пружина препятствует втягиванию сердечника, стремясь его вернуть в крайнее левое положение. Чтобы стрелка-указатель не качалась из стороны в сторону, а быстро занимала положение равновесия, применяют воздушный ускоритель, состоящий из легкого цилиндра и поршня. Применять электромагнитные приборы в цепях постоянного тока не рекомендуется, так как в этом случае увеличивается погрешность.

В приборах электродинамической системы использованы две катушки (одна из них расположена внутри другой) — подвижная и неподвижная. Проводники с током в этих катушках создают вращающий момент для поворота стрелки, показывающей величину тока по шкале. Для возврата стрелки служит пружина. Приборы дают точные показания, их используют для измерений в цепях переменного и постояного тока. Поскольку они сложны в изготовлении и дороги, ими пользуются для лабораторных измерений.

Рис. 3. Схемы соединений для измерения тока:
а — с помощью амперметра, б -амперметром с шунтом, в – в цепи переменного тока с трансформатором тока

Рис. 4. Устройство электродинамического прибора:
1 – подвижная катушка, 2 – неподвижная катушка, 3 – воздушный успокоитель, 4 — шкала, i – стрелка, 6 – пружина

Приборы ферромагнитной системы подобно приборам электродинамической системы имеют подвижную и неподвижную катушки, но для увеличения действующих сил катушки располагаются на стальных сердечниках- Точность показаний их меньше, чем электродинамических, но они механически прочнее и менее прихотливы при эксплуатации.

Приборы индукционной системы служат для измерения в цепях только переменного тока. Существуют и другие системы электроизмерительных приборов (например, тепловая, электростатическая, термоэлектрическая), но практически используются они значительно реже рассмотренных.

Амперметр включается всегда последовательно с потребителем. Поскольку на практике значения токов могут быть самыми различными, а приборы удобно иметь одинаковыми по величине и конструкции, часто для расширения пределов измерения пользуются шунтами. Шунт представляет собой пластины или стержни из специального сплава, которые подключают параллельно прибору. Сопротивление шунта амперметра подбирают меньше сопротивления амперметра во столько раз, во сколько раз ток, проходящий по шунту, должен быть больше тока, проходящего по обмотке прибора. Амперметры обычно изготовляют на ток 5А (при наибольшем отклонении стрелки). Так, например, если нужен прибор с пределом измерения 500 А, то через шунт должен пройти ток 500 — 5 =495 А. Это значит, что сопротивление шунта должно составлять 1/495 долю сопротивления обмотки прибора, а шкала должна иметь деления от 0 до 500 А.

Вольтметры включаются в цепь всегда параллельно участку цепи, на котором следует измерить напряжение. Для расширения пределов измерения вольтметра используют добавочные сопротивления. Величина добавочного сопротивления (вместе с сопротивлением обмотки прибора) подбирается большей, чем сопротивление прибора, во столько раз, во сколько раз необходимо увеличить предел измерения.

В цепях переменного тока вместо шунтов и добавочных сопротивлений применяют трансформаторы тока и трансформаторы напряжения. Схема их включения показана на рис. 69,в и 70, в. Первичная обмотка трансформатора тока рассчитана на наибольший ток (по требуемому пределу измерения), а вторичная (подключается к прибору) — на ток 5А. Градуируют шкалу амперметра по пределу измерения. Первичная обмотка трансформатора напряжения рассчитана на наибольшее измеряемое напряжение (по требуемому пределу измерения), а вторичная (подключается к вольт-метру) на 110 В. Шкала градуируется по пределу измерения.

Для измерения сопротивления служат омметры. Они имеют встроенный источник постоянного напряжения (один или несколько элементов) ^миллиамперметр, шкала которого отградуирована в омах и килоомах.

Для измерения очень больших сопротивлений (сотни тысяч и миллионы омов) используют переносной прибор мегомметр (меггер). Подвижной частью прибора являются две катушки, насаженные на ось и расположенные в поле постоянного магнита под углом. 90° относительно Друг друга. При частоте вращения 120 об/мин напряжение генератора 500 В. Он подает напряжение обеим катушкам через Гибкие проводники. Последовательно с одной катушкой включается постоянное сопротивление. Последовательно с другой катушкой вводится неизвестное сопротивление, величину которого необходимо измерить. Токи, протекая по обеим катушкам и взаимодействуя с магнитным полем, создают вращающие моменты, направленные в противоположные стороны. Угол поворота подвижной части прибора зависит от отношения токов в катушках, а значит, от величины измеряемого сопротивления и не зависит от напряжения генератора. Изменение частоты вращения рукоятки в широких пределах (от 60 до 180 егб/мин) не влияет на точность измерений.

Чтобы измерить, например, сопротивление изоляции обмотки машины относительно корпуса, один из зажимов соединяют с корпусом машины, а другой — с проводником обмотки. Вращая ручку с частотой приблизительно 120 об/мин, наблюдают показание стрелки прибора.

Мощность измеряют ваттметром.

Расход электроэнергии при постоянном токе измеряют чаще всего счетчиками электродинамической системы. Они имеют неподвижную обмотку, состоящую из небольшого количества витков толстой проволоки. Она включается в цепь последовательно. Вторая обмотка с большим числом витков тонкой проволоки состоит из нескольких секций, концы ее припаяны к пластинам коллектора. Напряжение на обмотку подается через добавочное сопротивление с помощью плоских щеток.

Рис. 5. Схема соединений для измерения напряжения:
а – с помощью вольтметра, б — вольтметром с добавочным сопротивлением, в – в цепи переменного тока с трансформатором напряжения

Рис. 6. Схема мегоммйра:
1,2 – катушки

Предположим, имеется прибор класса 1,0. Это значит, что при измерении этим прибором допускается погрешность в 1% от предела измерений. Так, если это вольтметр с пределом измерения 100 В, то прибор может дать погрешность в 1В. Это -абсолютная погрешность. Предположим, что этим прибором мы будем измерять напряжение 100 В в одном случае и 10 В в другом. Допускаемая погрешность в обоих случаях равна 1 В. Но в первом случае 1 В величина сравнительно небольшая, а для второго случае погрешность 1 В величина уже существенная. Поэтому имеется понятие относительной погрешности, выраженной в процентах. Тогда для первого случая абсолютная погрешность — 1 В, относительная погрешность – (1/100) * 100 = – 1%; для второго случая абсолютная погрешность также 1 В, а относительная -(1/10) – 100 = 10%.