Магнитоэлектрические приборы Устройство измерительных механизмов

В магнитоэлектрических приборах вращающий момент создается в результате взаимодействия магнитного поля постоянного магнита и проводника с током, выполняемого обычно в виде катушки. При­меняются как приборы с подвижной катушкой и неподвижным магнитом, так и приборы с неподвижной катуш­кой и подвижным магнитом. Больше распространены приборы с подвиж­ной катушкой, которые мы и будем рассматривать.

Основными узлами магнитоэлект­рического измерительного механизма являются магнитная система и под­вижная часть. В зависимости от взаимного расположения постоянного магнита и катушки подвижной систе­мы различают приборы с внешним магнитом и приборы с внутрирамочным магнитом.

Рис.7 Магнитоэлектрический измерительный механизм

С внешним магнитом

Магнитная система прибора с внешним магнитом (рис. 7) состоит из постоянного магнита 1, магнитопровода 2(в некоторых конструкциях, например, в случае применения коль­цеобразного магнита, магнитопровод может отсутствовать), полюс­ных наконечников 3 и неподвижного сердечника 4. Магнит выпол­няется из материалов с большой коэрцитивной силой, чаще всего из железоникельалюминиевых сплавов, и является источником магнитного потока. Магнитопровод, полюсные наконечники и сер­дечник проводят магнитный поток и изготовляются из магнитно-мягких материалов с возможно меньшим магнитным сопротив­лением. Цилиндрическая форма сердечника и расточки полюсных наконечников, а также их концентрическое расположение обеспе­чивают равномерность поля в воздушном зазоре, т. е. в любой точке рабочей части воздушного зазора магнитная индукция B=const. Воздушный зазор име­ет радиальную длину порядка 1 - 2 мм.

Рис.8 Магнитоэлектрический измерительный механизм

С внутрирамочным магнитом

В воздушном зазоре рас­полагается рамка 5. Она сво­бодно охватывает сердечник и жестко крепится на полуосях 6, поворот которых вызывает перемещение стрелки 7 по шкале 8. Рамка имеет обмотку из медного или алюминиевого изолированного провода диа­метром от 0,03 до 0,2 мм и чаще всего бывает прямоуголь­ной формы. Применяются бес­каркасные и каркасные рамки.

В бескаркасной рамке не­обходимая жесткость катушки обеспечивается путем склеи­вания ее витков бакелитовым лаком. В каркасных рамках обмотка наматывается на каркас, выполняемый из алюминия, толщиной порядка 0,1 - 0,2 мм. Каркас необходим не только для того, чтобы увеличить механическую прочность рамки, но также и для получения нуж­ного успокоения подвижной части. В магнитоэлектрических прибо­рах используется магнитоиндукционное успокоение, но без при­менения специальных успокоителей. При движении рамки в поле постоянного магнита момент успокоения создается за счет взаимо­действия вихревых токов, возникающих в цепи обмотки рамки, с полем магнита. Этот момент зависит от величины внешнего сопро­тивления, на которое включена обмотка рамки, и имеет незначитель­ную величину. Для увеличения момента успокоения на рамку нама­тывается несколько короткозамкнутых витков. Если же этого недо­статочно, то применяется металлический каркас, представляющий со­бой в электрическом отношении как бы один короткозамкнутый виток.

Влияние трения рамки о воздух на величину успокоения необ­ходимо учитывать лишь для приборов высокой чувствительности — гальванометров.

В измерительном механизме с внутрирамочным магнитом, представленном на рис. 8, магнитный поток магнита 1, намагни­ченного по диаметру, проходит через накладки 2, выравнивающие поле, воздушный зазор и кольцевое ярмо 3. Накладки и ярмо вы­полняются из магнитномягкого материала. В приборах с внутрирамочным магнитом по сравнению с приборами, имеющими внешний магнит, значительно меньше потоки рассеяния и, следовательно, лучше используется энергия магнита. Применение такой магнит­ной системы позволяет создать приборы малого веса и габарита.

К недостаткам приборов с внутрирамочным магнитом следует отнести то, что магнитное поле в воздушном зазоре по величине и однородности уступает полю, которое может быть получено в при­борах с внешним магнитом. Это объясняется относительно малым возможным объемом внутрирамочного магнита и трудностями вырав­нивания поля. В связи с этим по точности и чувствительности при­боры с внутрирамочным магнитом пока уступают приборам с внеш­ним магнитом.

Рамка 4 прибора, представленного на рис. 8, каркасная. Уста­новка указателя на нулевую отметку шкалы производится коррек­тором 5, головка которого выведена на лицевую сторону прибора. Корректор связан со втулкой, на которой смонтирована пружина 7, держащая растяжку 8. Укрепленные на обойме ограничители 6 служат для защиты растяжек от обрыва при сотрясениях.