2.2. Электромагнитные приборы

Электромагнитные приборы состоят из электромагнитного измерительного механизма с отсчетным устройством и измерительной цепи. Применяются для измерения переменных и постоянных токов и напряжений. Из-за относительной низкой стоимости и удовлетворительных характеристик электромагнитные приборы составляют большую часть всего парка щитовых приборов.

Вращающий момент в механизмах этих приборов возникает в результате взаимодействия одного или нескольких ферромагнитных сердечников подвижной части и магнитного поля катушки с током (рисунок 2.7).

Рисунок 2.7

При протекании тока через катушку 1 ферромагнитный сердечник 2, укрепленный на оси и жестко связанный с указателем 3 втягивается в зазор катушки. Возвратная пружина 4 служит для создания противодействующего момента. Полная энергия измерительного механизма равна энергии катушки с током

, (2.13)

где L  индуктивность катушки, зависящая от положения сердечника;

i  ток, протекаемый через катушку.

Используя (2.2), найдем вращающий момент, создаваемый электромагнитным силами и, приравняв его противодействующему моменту, определяемому согласно формуле (2.3), получим уравнение преобразование подвижной части прибора, из которого найдется угол отклонения в установившемся режиме.

, (2.14)

Рассматривая уравнение (2.14) при подаче на электромагнитный прибор постоянного тока, тока синусоидальной формы или периодического тока любой формы нетрудно доказать, что угол отклонения, т.е. показание прибора, будет пропорционален действующему значению подаваемого на прибор тока

, (2.15)

где  чувствительность прибора,

I  полное действующее значение тока.

Электромагнитные измерительные механизмы просты по конструкции, и, как следствие, надежны в работе. Они способны выдержать большие перегрузки, что объясняется отсутствием токоподводов к подвижной части. На работу приборов сильное влияние оказывают внешние магнитные поля. Для устранения этого влияния применяют магнитное экранирование. Иногда применяют так называемые астатические измерительные механизмы, состоящие из двух катушек и двух сердечников на одной оси, а катушки расположены взаимно противоположно, что значительно ослабляет влияние внешнего магнитного поля.

Шкала у электромагнитных приборов неравномерная, что представляет определенные трудности при измерениях, но подбором формы сердечника достигают равномерности школы в пределах 25-100%. При использовании приборов в качестве амперметров катушки измерительного механизма включается в цепь измеряемого тока. Для получения нескольких диапазонов в амперметрах используются секционированные катушки, которые могут быть включены последовательно или параллельно. При использовании амперметров в цепях переменного тока для расширения диапазона измерений используют измерительные трансформаторы тока.

Электромагнитный вольтметр состоит из электромагнитного измерительного механизма и включенного последовательно добавочного резистора со стабильным сопротивлением, предназначенным для обеспечения необходимого диапазона измерений. В цепях переменного тока расширение диапазона измерений производиться с использованием измерительных трансформаторов напряжения.