8.2.3 Электромагнитные механизмы

Измерительные механизмы электромагнитной системы основаны на взаимодействии магнитного поля неподвижной катушки, по которой протекает измеряемый ток, с ферромагнитным сердечником, эксцентрично установленным на оси поворотной части.

Электромагнитные механизмы без магнитопровода содержат плоскую катушку с обмоткой из медного провода, имеющую воздушный зазор, и сердечник из ферромагнитного материала с высокой магнитной проницаемостью. Противодействующий момент создается спиральными пружинами или растяжками. Успокоение магнитоиндукционное или жидкостное.

Более совершенными являются механизмы с магнитопроводом. Катушка с измеряемым током располагается на магнитопроводе, имеющем фигурные полюсные наконечники из магнитомягкого ферромагнитного материала - рис. 8.10. В зазоре между полюсными наконечниками может вращаться подвижный сердечник, укрепленный на растяжках. Подвижный сердечник изготавливается из пермаллоя. Успокоение жидкостное или отсутствует вообще.

На переменном токе среднее значение вращающего момента определяется действующим значением тока:

Рис. 8.10 - Электромагнитный механизм с магнитопроводом

В состоянии равновесия угол отклонения оси измерительного механизма:

I² dL

α ═ ————— .

2W dα

Выражение определяет неравномерность шкалы. Подбором формы полюсных наконечников и подвижного сердечника добиваются линеаризации шкалы, начиная с 15-20% ее конечного значения.

На переменном токе вихревые токи, наводимые в металлических частях прибора, оказывают размагничивающее влияние на сердечник уменьшение показаний с ростом частоты.

Электромагнитные механизмы без магнитопровода чувствительны влиянию внешних магнитных полей и требуют экранирования. У механизмов с магнитопроводом собственное поле гораздо сильнее и они практически не реагируют на внешние поля.

Достоинства электромагнитных приборов – возможность работы на постоянном и переменном токах, устойчивость к токовым перегрузкам (как никакой другой прибор), простота конструкции и надежность в эксплуатации.

Недостатками можно считать неравномерность шкалы, влияние внешних магнитных полей и большое собственное потребление мощности, обусловливающее плохую чувствительность.

Электромеханический логометр содержит две катушки и два подвижных сердечника на одной оси, расположенные так, что при увеличении индуктивности одной катушки индуктивность другой будет уменьшаться. Угол поворота подвижной части логометра зависят от соотношения токов в обеих катушках:

α ═ f (I₁/I₂)

Логометр не требует применения устройств, создающих тормозной момент.

Область применения электромагнитных логометров – фазометры.

Электромагнитные амперметры изготавливаются на ток от 10 мА до 100А. Для расширения пределов измерения катушку секционируют, а секции включают последовательно или параллельно. Температурная и частотная погрешность амперметров невелика. Могут использоваться встроенные и наружные трансформаторы тока.

Электромагнитные вольтметры образуют путем включения последовательно с катушкой дополнительного безреактивного сопротивления из манганина. Иногда саму катушку выполняют манганиновым проводом. При достаточно большом дополнительном сопротивлении по сравнению с сопротивлением катушки температурная погрешность вольтметров не велика. Из-за большой индуктивности катушки в вольтметрах сильнее сказывается влияние частоты. Для уменьшения частотной ошибки практикуют шунтирование дополнительного резистора конденсатором. Такие компенсированные вольтметры могут работать на частотах до 1,5 кГц. Пределы измерения электромагнитных вольтметров от 0,5 до 600 В.

Классы точности электромагнитных амперметров и вольтметров - от 0,5 до 2,5.