Электротехнический-портал.рф

...для студентов ВУЗов электротехнических специальностей и инженеров

  • Увеличить размер шрифта
  • Размер шрифта по умолчанию
  • Уменьшить размер шрифта
Главная Электрические измерения 2.2. Магнитоэлектрические измерительные приборы

2.2. Магнитоэлектрические измерительные приборы

E-mail Печать PDF
(3 голоса, среднее 5.00 из 5)

В магнитоэлектрических механизмах вращающий момент создается в результате взаимодействия магнитного поля постоянного магнита и магнитного поля проводника с током, выполненного в виде катушки. Применяются в приборах как измерительные механизмы с подвижной катушкой и неподвижным магнитом, так и измерительные механизмы с неподвижной катушкой и подвижным магнитом. Основными узлами являются магнитная система и подвижная часть. В зависимости от взаимного расположения постоянного магнита и подвижной катушки различают измерительные механизмы с внешним магнитом и внутри рамочным магнитом.

Магнит выполняют из материалов большой коэрцитивной силой, чаще всего из железоникельалюминиевых сплавов. Он является источником магнитного поля. Магнитопровод, полюсные наконечники и сердечники проводят магнитный поток, поэтому и изготовляют из магнитомягких материалов с возможно меньшими магнитным сопротивлением. Цилиндрическая форма сердечника и расточки полюсных наконечников, а также их концентрическое расположение обеспечивают создания радиального равномерного магнитного поля в воздушном зазоре. В любой точке рабочей части зазора магнитная индукция В=const, а зазор имеет радиальную длину порядка 1÷2 мм. Рамка в воздушном зазоре свободно охватывает сердечник и жестко крепится на полуосях, поворот которых вызывает перемещение стрелки. Рамка имеет обмотку из медного и алюминиевого изолированного провода диаметром от 0,03 до 0,2 мм и чаще всего бывает прямоугольной формы. Применяются бескаркасные и каркасные рамки.

В магнитоэлектрических измерительных механизмах используют магнитоиндукционное ускорение. При движении рамки в поле постоянного магнита момент ускорения создается за счет взаимодействия вихревых токов, возникающих в цепи обмотки рамки, и имеет незначительную величину. Для увеличения момента ускорения на рамку наматывают несколько коротко замкнутых витков, может применяться металлический каркас, представляющий собой короткозамкнутый виток. Влияния трения рамки о воздух на величину ускорения незначительно.

Подвижная рамка измерительного механизма находится в радиальном магнитном поле (рис. 2.6).

При протекании по обмотки рамки тока возникают силы F, стремящиеся повернуть рамку так, чтобы ее плоскость стала перпендикулярной к направлению магнитных силовых линий. При равенстве вращающего и противодействующего моментов подвижная часть останавливается. Угол α определяют по формуле

=BswI/W

где s – площадь катушки, w – число витков, В – магнитная индукция, I – ток, W – удельный противодействующий момент, определяемый упругими свойствами и размерами пружин.

Из выражения видно, что при перемене направления тока в обмотке рамки меняется направление отклонения подвижной части на обратное, т.е. при изменении необходимо соблюдать указанную на приборе полярность.

Для магнитоэлектрических приборов справедливо равенство

S1=Bsw/W=/I

где SI – чувствительность к току.

Величина, обратная чувствительности, называется постоянной механизма по току, ее формула имеет вид

C1=1/S1=I/

Следовательно, чувствительность прибора не зависит от угла отклонения и она постоянна по всей шкале, поэтому магнитоэлектрические приборы можно выпускать комбинированными и многопредельными.

Большим достоинством магнитоэлектрических приборов является высокая чувствительность и малое собственное потребление мощности (несколько милиВат). Магнитоэлектрические приборы относятся к числу наиболее точных (класс 0,1; 0,2). Точность достигает наличием равномерной шкалы, что уменьшает погрешность градуировки и отсчета. Благодаря сильному собственному магнитному полю влияние посторонних полей на показания приборов весьма незначительно. Температурные погрешности могут быть скомпенсированы с помощью специальных схем.

К недостаткам магнитоэлектрических приборов следует отнести сложную и дорогую конструкцию, невысокую перегрузочную способность.

Магнитоэлектрические механизмы, предназначенные для обычных измерительных приборов, обладают большим моментом инерции подвижной части и могут работать только на постоянном токе.

Если среднее значение измеряемого переменного тока за период равно нулю. Если в кривой тока имеется постоянная составляющая, то подвижная часть дает отклонение, обусловленное этой составляющей.

Магнитоэлектрические механизмы могут применять вместе с различного рода преобразователями переменного тока. В целях постоянного тока магнитоэлектрические механизмы с механическим противодействующим моментом используются главным образом в амперметрах, вольтметрах и гальванометрах, а также в некоторых типах омметров.

Магнитоэлектрический логометр.

Измерительные механизмы, предназначенные для измерения не какой-либо величины, а отношение двух величин (обычно двух токов), называются логометрами (логос – отношение).

В логометре (рис. 2.7) противодействующий момент создается не механическим способом, а электрическим. Для этого подвижная часть выполняется в виде двух жестко скрещенных между собой рамок 1 и 2, по обмоткам которых протекают токи I1 и I2. Пружинки для создания механического противодействующего момента не ставятся, а ток к обмоткам подводится с помощью безмоментных токоподводов, выполняемых в виде тонких неупругих ленточек.

Направления токов в обмотках выбираются так, чтобы моменты М1 и М2, создаваемые рамками, действовали навстречу друг другу. Один из моментов может считаться вращающим, второй – противодействующим, кроме того, хотя бы один из моментов должен зависеть от угла поворота. Значит один из параметров, определяющих величину момента, является функцией угла α. Технически индукцию проще сделать зависящей от угла поворота В=f(). Для этого магнитное поле в зазоре должно быть неравномерным, что достигается эллипсоидальной формой сердечника.

Если через рамки проходят токи I1 и I2, то моменты, направленные навстречу друг другу, равны:

Так как равновесие наступает при М1 и М2, то I1ƒ1()= I2ƒ2(), откуда I1/ I2= ƒ2()/ƒ1()=ƒ().

Если обе цепи имеют один источник питания, то колебания напряжения этого источника не влияют на показания прибора, так как токи изменяются в одном и том же отношении. Логометры применяются для измерения сопротивлений (омметры) и неэлектрических величин: температуры, давления и т.д.

Гальванометры.

Гальванометрами называют приборы, имеющие высокую чувствительность к току или напряжению, их обычно относят к классу магнитоэлектрических приборов.

Гальванометры выпускаются с подвижной рамкой и подвижным магнитом (вибрационные) и применяются для фиксирования режима отсутствия тока (нулевые индикаторы); измерения малых токов и напряжений; измерения количества электричества.

Выпрямительные приборы.

Выпрямительные приборы представляют собой сочетание измерительного магнитоэлектрического механизма и одного или нескольких полупроводниковых выпрямителей.

Все схемы соединения выпрямителей с измерительными механизмами можно разбить на две группы – однополупериодные и двухполупериодные.

В двухполуперидных схемах протекающий через измерительный механизм ток в два раза больше, чем в однополупериодных, и, следовательно, чувствительность этих схем к току в два раза больше. Если ток в цепи i=Imsin wt, то мгновенное значение вращающего момента Мt=Bswi. Вследствие инерции подвижной части отклонения ее будет определяться средним значением вращающего момента за период - для однополупериодной схемы;

М=BswIcp – для двухполупериодной. Таким образом, выпрямительные приборы измеряют среднее значение тока, протекающее по цепи. Выпрямительный приборы может быть проградуирован в действующих значениях для заданной формы кривой. Выпрямительные приборы обладают хорошей чувствительностью, пригодны для работы в цепях повышенной частоты, но в тоже время их показания зависят от температуры и формы кривой, непостоянство параметров выпрямителей.


Обновлено 20.08.2013 10:04  
Интересная статья? Поделись ей с другими:

Основное меню

Авторизация


© 2016 Электротехнический портал. Все права защищены.

Яндекс.Метрика