Принцип действия электромагнитного измерительного механизма основан на взаимодействии магнитного поля, создаваемого током, проходящим через рамку, и железного сердечника, помещенного в это поле.
Энергия магнитного поля катушки W с индуктивностью L равна: W=I2L/2.
Индуктивность зависит от положения сердечника в катушке; величина тока от этого не зависит, а определяется параметрами цепи. Вращающий момент
Если dL/dt=const, то шкала квадратична, вначале шкала чрезмерно сжата, а затем сильно расширена. Выравнивание шкалы достигается за счет dL/dt, для чего сердечнику придают специальную форму и вблизи него помещают ферромагнитные пластинки, при помощи которых осуществляется регулирование. Если мы примем всю шкалу за 100%, то начиная с деления, соответствующего 15-20 %, шкала будет примерно равномерной.
Существует много конструктивных форм приборов. Наиболее распространены механизмы с плоской и круглой катушкой. В них применяются воздушные и магнитоиндукционные ускорители. В случае использования магнитоиндукционного ускорителя прибор необходимо экранировать.
Собственное магнитное поле приборов мало, поэтому одним из существенных недостатков электроизмерительных приборов с круглой и плоской катушками является сильное влияние на них внешних магнитных полей, которое убирают с помощью астатирования и экранирования.
В астатическом измерительном механизме на оси подвижной части укреплены два одинаковых сердечника, каждый из которых размещаются в магнитном поле одной из катушек, включенных между собой последовательно. Направления обмоток выбрано так, что магнитные поля Ф1 и Ф2 катушек, равные по величине и конфигурации, направлены навстречу друг другу. При этом ось подвижной части будет находиться под действием двух моментов, каждый из которых создается одним из сердечников и действующей на него катушкой.
Если такой измерительный механизм поместить в равномерное внешнее поле Ф1, то один из моментов, для которого направления собственного и возмущенного полей будут совпадать, увеличится, а второй, соответственно, уменьшится. Суммарный момент, действующий на ось, а следовательно, и показания прибора при этом не изменяются.
Недостатком астатирования является усложнение и удорожание конструкции. Астатирование исключает действие только равномерных полей.
При этом магнитном экранировании измерительный механизм помещают внутрь замкнутой оболочки из ферромагнитного материала с большой магнитной проницаемостью (пермаллой). Действие экрана состоит в том, что магнитные линии внешнего поля, стремясь пройти по пути с наименьшим магнитным сопротивлением, сгущают внутри стенок экрана, почти не проникая во внутреннюю область. Для улучшения магнитной защиту иногда применяют экраны из двух или нескольких оболочек.
Главным достоинством всех электромагнитных приборов является простота, дешевизна конструкции, надежность в работе, способность выдерживать большие перегрузки, что объясняется отсутствием токоподводов к подвижной части; возможность применения их для измерений в цепях постоянного и переменного тока (до частоты 10 кГц).
Малые точность и чувствительность этих приборов относятся к недостаткам.
Чувствительность повышают путем применения растяжек и светового отсчета, а величины погрешности снижают благодарю использованию специальных магнитных материалов для сердечников и эффективных способов защиты от влияния внешних магнитных полей.
Электромагнитные измерительные механизмы используются в амперметрах, вольтметрах.
В электромагнитном логометре сердечники на оси укреплены так, что при повороте подвижной части в некоторых пределах индуктивность одной катушки увеличивается, а другой – уменьшается, вследствие чего вращающие моменты направлены в противоположные стороны. Взаимным влиянием одной катушки на другую можно пренебречь. Для электромагнитных логометров справедливо равенство I1/I2=F(
), отсюда угол отклонения подвижной части определяется отношением токов в обмотках и параметрами измерительного механизма.
Логометры используются в фазометрах, фарадометрах и частометрах.
Все эти приборы являются нерезонансными. Кроме них, используются резонансные, в которых частота собственных колебаний подвижной части (сердечника) настраивается в резонанс с частотой тока в обмотке. К таким устройствам относятся вибрационные частотомеры.
Приборы электромагнитной системы измеряют действующие значения.
| 2.1. Общие узлы и детали приборов< Предыдущая | Следующая >2.4. Электродинамические измерительные приборы |
|---|