5.3 Электромагниттік өлшеуіш механизмдер.

Электромагниттік өлшеуіш механизмдердің жұмысы орамасы бойынша өлшеуіш ток ағып өтетін бір немесе бірнеше ферромагниттік өзектері бар оське бекмделген қозғалыссыз катушкамен тудырылған магниттік өрістің өзара әсеріне негізделген. Көбінесе жалпақ катушкалы, дөңгелек катушкалы және тұйық магнитожетекті өлшеуіш механизмдердің конструкциялары кең таралған. 5.6 және 5.7 суреттерде жалпақ катушкалы электромагниттік механизм мен оның структуралық схемасы көрсетілген.

Өзек катушкасы бойынша тоқ өткен кезде ол магниттеледі және катушка саңылауына сорылуы.

Бұл жағдайда айналушы момент:

;

мұндағы W_ЭМ– өзекті катушка тогының электромагниттік энергиясы

L – өзек жағдайына тәуелді катушка индуктивтілігі.

Тұрақты тоқта:

Айналдырушы моменттің орташа мәні айнымалы синусоидалық токта мынаған тең болады:

;

мұндағы – токтың әсер етуші мәні

Өлшеуіш механизміне қозғалмалы бөлігінің ауытқу бұрышы келесі теңдіктен анықталады:

,

мынаған тең болады:

.

Осыған орай қозғалмалы бөліктің ауытқу бұрышының тоқтан тәуелділігі сызықты емес және тұрақты тоқта да, айнымалы тоқта да қозғалмалы бөліктің бұрылысы бірдей, егер токтың әсер етуші мәні тұрақты тоқ мәніне тең болғанда.

Берілген аспаптың шкаласы басында сығылған, ал соңында созылған.  ауытқу бұрышының ауытқудың жұмысшы диапазонының маңызды бөлігі үшін тогынан сызықтың тәуелділігін арнайы функциялы өзекті дайындау арқылы алады, бұндағы қатынасы  қажетті функциясы болып табылады.

 ауытқу бұрышы квадрат тогының функциясы болып табылғандықтан бұрылу бұрышының таңбасы катушкадағы тоқ болуынан тәуелді емес. Сондықтан электромагниттік аспаптар тұрақты және айнымалы токтарды өлшеу үшін керекті.

Қозғалмалы бөлік орын ауыстыруының бағытының сигнал полярлығынан тәуелділігін қамтамасыз ету үшін өлшеуіш механизмнің магниттік тізбегіне тұрақты магниттер енгізіледі. Бұндай электромагниттік механизм поляризацияланған деп аталады. 3.7 суретте бұндай механизмнің құрылымдық схемасы көрсетілген.

Электромагниттік механизмдердің логометрлерінде екі катушка және екі өзек болады(5.4-суретті қара). Өзектер бір осьте бекітіледі. Бір катушка арқылы ағатын I₁, тогы М₁ моментін, ал екінші катушка арқылы ағатын I₂ тогы М₁-ге қарсы бағытталған М₂ моментін тудырады. Токтарды өткізуде қозғалмалы рамка М₁ моменті М₂-ге тең болғанға дейін бұралады, яғни

немесе

;

мұндағы L₁ және L₂ – өзектер жағдайынан тәуелді бірінші және екінші катушкалардың индуктивтігі.

Бұдан қозғалмалы рамканың қозғалмалы рамканың бұралу бұрышы токтар қатынасының функциясы болып табылады:

.

Электромагниттік механизмдердің жетістіктері:

- конструкция қарапайымдылығы;

- арзандығы;

- жұмыстағы сенімділігі;

- үлкен жүктемелерге төзу қабілеті;

- тұрақты және айнымалы токтар тізбегінде жұмыс істеуі.

Кемшіліктері:

- төмен дәлділік;

- төмен сезімталдылық;

- маңызды қуат тұтынушылығы;

- шкаланың бірқалыпсыздығы;

- магниттік өрістер мен температура ықпалына шалдыққыштығы.

Электромагниттік өлшеуіш механизмді амперметрлер мен вольтметрлер. Электромагниттік амперметрлерде өлшеуіш механизмнің катушкасы тікелей өлшенуші ток тізбегіне жалғанады.

Амперметр шкаласы (25  100%) шегінде бірқалыпты, бұл өзек формасын таңдаумен жүзеге асырылады.

0,2 және 0,1 дәлдік класты амперметрлер үшін кері әсер етуші моментті тудыратын серіппе серпімділігінің өзгеруіне шартталған температуралық қателік маңызды болып табылады.

Тұрақты токты амперметрмен өлшеуде өзекті магниттенудің гистерезисінен қателік пайда болады, ол өлшенуші токты үлкейту немесе кішірейту кезіндегі бірдей емес көрсетулерден айқындалады.

Вольтметр керекті өлшеу диапазонын қамтамасыз ету үшін арналған тізбектей жалғанған қосымша кедергілі электромагниттік өлшеуіш механизм болып табылады.

Вольтметрлер кіші өлшеу диапазонында температуралық, ал тұрақты ток тізбектерінде өлшеуде гистерезистік қателікке ие.

Қосымша кедергіні енгізудің әсерінен жиіліктік қателік амперметрлерге қарағанда вольтметрлерде жоғары. 1,0 ; 1,5 ; 2,5 класты қалқандық аспаптар кең таралымға ие. 1500 Гц жиіліктегі 5 мА ден 10 А дейінгі өлшеу диапазонды тасымалдамалы амперметрлер, сондай-ақ 300 А дейінгі ток трансформаторлары қыстырылған және 15 кА дейінгі ток трансформаторлары сыртта орнықтырылған токтардың қалқандық аспаптары шығарылады.

Тасымалдамалы вольтметрлер 600 Гц-ке дейінгі жиіліктер үшін 1,5 ден 600 В дейінгі өлшеу шектерімен, сондай-ақ 0,5 тен 600 В дейінгі қалқандық аспаптар шығарылады.

Частотомерлер. Частотомерлердің жұмыс істеу принципі логометрлік өлшеуіш механизмнің қолданылуына негізделген.

Электромагниттік частотомердің схемасы 5.8-суретте келтірілген..

Жиіліктің өзнеруінде I₁ және I₂ токтары әртүрлі өзгереді, өйткені бұл токтар тізбектерінің кедергілерінің сипаты әрқилы. Частотомер тар жиілік диапазондарына шығарылады: 45 – 55 Гц, 450 – 550 Гц, дәлдік кластары1,5 және 2,5.