Електромагнітні вимірювальні прилади - студопедія
Електромагнітні прилади та їх Пристрій. Принцип роботи приладів цієї системи заснований на взаємодії магнітного поля, що створюється котушкою 1 зі сталевим сердечником 3, поміщеним в поле цієї котушки. Електромагнітний вимірювальний механізм виконують з плоскою (рис. 324, а) або круглої (рис. 324, б) котушкою.
У приладах з плоскою котушкою сердечник встановлений на осі, що несе стрілку. При проходженні струму по котушці 1 сердечник 3 буде намагнічуватися і втягуватися в котушку, повертаючи вісь і стрілку. Повороту осі перешкоджає спіральна пружина 2. Коли зусилля, створюване пружиною, врівноважить зусилля, створене котушкою, рухлива система приладу зупиниться і стрілка зафіксує на шкалі певний струм.
Момент, що обертає, що впливає на рухому частину приладу, пропорційний силі тяжіння F електромагніту, під дією якої сердечник втягується в котушку. сила прітя-
вання F, як було показано в § 93, пропорційна квадрату індукції в, створюваної магнітним полем котушки; отже, вона пропорційна квадрату струму I в котушці. Тому що обертає момент
де c1 - постійна величина, що залежить від конструктивних параметрів приладу (числа витків і розмірів котушки, матеріалу і форми сердечника) і положення сердечника щодо котушки.
При втягуванні сердечника в котушку крутний момент М змінюється пропорційно I 2.
Під дією моменту М рухома частина приладу буде повертатися до тих пір, поки народних обранців буде урівноважений протидіє моментом Mпр = c2. створеним пружинами або розтяжками. У момент рівноваги М = Mпр. звідки
де до - постійна величина.
Отже, в приладах з електромагнітним вимірювальним механізмом кут повороту а рухомої частини і стрілки пропорційний квадрату струму, що проходить по котушці. Тому такий прилад має нерівномірну (квадратичну) шкалу. Для згладжування цієї нерівномірності сердечника надається особлива пелюстки-образна форма, внаслідок чого форма магнітного поля і зусилля, що створюється котушкою, змінюються в міру втягування сердечника.
Усунення коливань рухомої системи приладу при переході стрілки з одного положення в інше здійснюється демпфером 5.
У приладах з круглою котушкою рухлива система повертається в результаті взаємодії двох сталевих намагнічіваю-
щихся пластинок 3, розташованих усередині котушки 1. Одна з них укріплена на осі приладу, а інша - на внутрішній поверхні каркаса котушки. При проходженні струму по котушці пластини намагнічуються, і їх однойменні полюси виявляються розташованими один проти одного. Між ними виникають сили відштовхування і створюється обертовий момент, що повертає вісь зі стрілкою 4.
Прімененіе.Електромагнітние прилади використовують, головним чином, для вимірювання струму і напруги в промислових установках змінного струму. При періодичному зміні струму, що проходить через прилад, зусилля, що створюється його котушкою, не змінюватиметься у напрямку, так як воно пропорційно квадрату струму. Кут відхилення стрілки визначається деяким середнім зусиллям F, значення якого пропорційно середньому квадратичному значенню струму або напруги. Отже, електромагнітні прилади в ланцюгах змінного струму вимірюють діючі значення струму або напруги.
Котушка при вимірах може бути включена в електричний ланцюг послідовно або паралельно двох точках, між якими діє деяка напруга. У першому випадку прилад буде працювати в якості амперметра, в другому - як вольтметр.
Перевагою приладів електромагнітної системи є простота і надійність конструкції, невисока вартість, стійкість до перевантажень і придатність для вимірювань в ланцюгах змінного і постійного струму. До недоліків відносяться невисока точність, мала чутливість, нерівномірність шкали і залежність показань від зовнішніх магнітних полів і частоти змінного струму.
Астатические прилади. Котушки електромагнітних приладів створюють дещо слабке магнітне поле, так як силові лінії цього поля проходять в основному по повітрю. Тому такі прилади дуже чутливі до впливу зовнішніх магнітних полів. Для захисту від цих впливів електромагнітні прилади оточують сталевими екранами або виконують астатичними.
У астатичному | нестійкий приладі є дві плоскі котушки 1 і два сердечника 2, розташовані на загальній осі (рис. 325). Обмотки котушок включають так, щоб напрямки їх магнітних потоків Ф1 і Ф2 були протилежні. Обертаючі моменти діють на рухому систему приладу в однаковому напрямку. Тому зовнішній магнітний потік ФВН буде посилювати поле однієї котушки і послаблювати поле інший; створюваний ж ними сумарний крутний момент буде залишатися незмінним.