1. Здійснити порівняльну характеристику аналогових електромеханічних приладів магнітоелектричної і електромагнітної систем. Магнітоелектричні вимірювальні прилади

Робота цих приладів основана на принципі взаємодії котушки зі струмом і магнітного потоку постійного магніту. Рухомою частиною може бути або магніт, або рамка (рис.4.4). Обертовий момент

М=ВsnI, (4.1)

де s - площа поперечного січення рамки; В - магнітна індукція; n - кількість витків; І - струм, який протікає через рамку.

Під дією моменту М рухома частина повертається навколо осі на кут , тим самим закручуючи спіральні пружини. При цьому створюється протидіючий момент

М_=W, (4.2)

де W - питомий протидіючий момент. При зупинці обертання рамки виконується рівність: М=М_. З (4.1) і (4.2) можна визначити кут :

, (4.3)

де К_І - чутливість вимірювального механізму по струму.

1 – постійний магніт; 2 – шкала; 3 – стрілка; 4 – магнітопровід; 5 – полюсні наконечники; 6 – рамка; 7 – нерухоме осердя.

Рисунок 4.4 – Конструкція магнітоелектричного приладу з рухомою рамкою.Перевагами даних приладів є висока чутливість, точність, рівномірність шкали. До недоліків слід віднести складність виготовлення, погану перевантажувальну здатність, температурний вплив, нагрів пружин. Працюють тільки на постійному струмі.

Магнітоелектричні прилади з двома рамками, розміщеними жорстко одна відносно одної на одній осі, називаються логометри. Струм підводиться через безмоментні провідники. Обов'язковою умовою роботи логометра є наявність неоднорідного магнітного поля, яке створюється штучно еліпсоїдальною виточкою постійного магніту або еліпсоїдальним осердям.

Електромагнітні вимірювальні прилади

Обертовий момент в електромагнітних вимірювальних механізмах виникає в результаті взаємодії магнітного поля котушки, по обмотці якої протікає струм, з одним або декількома феромагнітними осердями, які складають рухому частину механізму. На рис. 4.5 показана конструкція електромагнітного вимірювального механізму з круглою котушкою. Нерухоме 3 і рухоме 1 осердя розташовані в середині котушки 2. При наявності струму в обмотці обидва осердя намагнічуються і намагаються відштовхнутися один від одного, внаслідок чого рухоме осердя разом з віссю і стрілкою повертається на деякий кут, закручуючи пружинки для створення протидіючого моменту.

Кут повороту стрілки

, (4.4)

де С - постійний коефіцієнт; W - питомий протидіючий момент пружини.

Дані прилади дозволяють вимірювати і постійний і змінний струм. При змінному струмі визначають середнє квадратичне значення струму.

Переваги: простота, надійність, добра здатність до перенавантажень. Недоліки: невисока точність, внаслідок явищ гістерезису у феромагнітному осерді, мала чутливість, вплив зовнішніх магнітних полів.

Розрізняють електромагнітні прилади стаціонарні (щитові) класу точності 1.5-2.5 і переносні класу точності 0.5-1.0. Для розширення границь вимірювання амперметрів застосовують секціоновані котушки та трансформатори струму. Застосування шунтів нераціонально, так як це приводить до збільшення потужності споживання приладами. Для розширення границь вимірювання вольтметрів застосовують трансформатори напруги.

Рисунок 4.5 –Електромагнітний вимірювальний механізм з круглою котушкою