Вопрос1. Вращающий и противодействующий моменты измерительного механизма.

1. Вращающий момент измерительного механизма.

Момент, возникающий под действием измеряемой величины Х, называется вращающим моментом М. Он должен зависеть от измеряемой величины Х и в общем случае зависит от угла поворота подвижной части измерительного механизма α.

М= F(X, α)

Выражение вращающего момента вытекает из общих уравнений динамических систем.

dW_e

М = ——, где dW_e - энергия электромагнитного поля,

dα α - угол поворота подвижной части.

2. Противодействующий моменты измерительного механизма.

Если бы вращающему моменту М ничего не противодействовало, то при каждом значении Х стрелка стремилась к максимуму. Чтобы α зависел от измеряемой величины в электромеханических приборах, создаётся противодействующий момент М_α:

М_α= α*W,

α – угол поворота подвижной части измерительного механизма,

W – удельный противодействующий момент, определяемый материалом из которого изготовлена пружина, создающая противодействующий момент.

Вопрос2. Вращающий момент магнитоэлектрического измерительного механизма.

Магнитоэлектрический измерительный механизм Вращающий момент магнитоэлектрического измерительного механизма возникает от взаимодействия магнитного поля постоянного магнита и магнитного поля, создаваемого током, протекающим через катушку. Наибольшее распространение получили механизмы с подвижной катушкой.

Рис.6.2. Магнитоэлектрический измерительный механизм.

На рисунке 6.2. 1— постоян­ный магнит, 2 — магнитопровод, 3 — полюсные наконечники, 4 — неподвижный сердечник, 5 — спиральная пружинка, 6 — подвижная катушка, 7 — магнитный шунт, 8 — указатель. Подвижная рамка находится в равномерном радиальном магнитном поле.Выведем соотношения, связывающие угол отклонения подвижной части измерительного механизма от тока, протекающего через рамку.

На проводник, помещённый в магнитное поле, при протекании по нему тока I действует модуль силы F.

F=I*L*B*sin α

На рамку, помещённую в магнитное поле, при протекании по ней тока I действует вращающий момент.

M = 2*F*r = 2*r*L*B*Ip = Sp*B*Ip,

Sp – площадь рамки,

B – магнитная индукция,

Ip – ток, протекающий через рамку.

Вопрос 3. 3. Противодействующий момент и чувствительность магнитоэлектрического измерительного механизма.

Противодействующий момент будет равен:

М_α= α*W,

При установившихся показаниях прибора вращающий и противодействующий моменты равны между собой

М = М_α.

Учитывая то, что катушка состоит из нескольких витков w, можно записать

Sp*w*B*Ip = α*W,

Sp*w*B

α = ———— * Ip (1).

W

Уравнение (1) является основным уравнением для магнитоэлектрического

измерительного механизма и показывает зависимость угла поворота стрелки α от параметров измерительного механизма B, W, w и силы тока Ip, протекающего через рамку.

Для определения чувствительности продифференцируем последнее выражение:

Sp*w*B dα Sp*w*B

dα = ———— *dIp, — = S = ————.

W dIp W

Чувствительность S – не зависит от угла поворота стрелки α, следовательно, шкала приборов на основе магнитоэлектрического измерительного механизма линейна.