12.Электромагнитные (эм) измерительные приборы.

Принцип действия ЭМ приборов основан на взаимодействии магнитного поля катушки, по обмотке которой протекает измерительный ток и одного или нескольких ферромагнитных сердечников (рисунок 22 ).

Э лектромагнитные ИМ различаются формой намагничивающих катушек, а также числом и формой ферромагнет­иков. Чаще других применяются круглые и прямоугольные-катушки, цилиндрические и призматические сердечники.

Рисунок 22.Конструктивные элементы электромагнитных механизмов.

На рисунке 22 даны конструктивные схемы наиболее распространённых механизмов отталкивающего действия. Механизм на рисунке а, имеет круглую рабочую катушку 1 и два цилиндрических (коаксиальных) сердечника 2 и 3. Один сердечник 3 неподвижен, а другой 2 укреплен вместе с указателем 6 на оси 4 подвижной части. Их форма обусловлена необходимостью получения требуемого характера шкалы. При прохождении тока по обмотке катушки оба сердечника намагничиваются с одинаковой полярностью, вследствие чего подвижный сердечник отталкивается от неподвижного. Так образуется вращающий момент механизма. Противодействующий момент создается спиральной пружиной 5, а успокоение подвижной части механизма осуществляется воздушным или магнитоиндукционным успокоителем. Для снижения влияния внешних магнитных полей рабочая катушка экранируется (экраны и успокоители на рис.22, а — 6 не показаны). Сердечники и экраны изготовляют из магнитомягких материалов. Механизм с круглой катушкой и цилиндрическими сердечниками широко применяют в щитовых приборах различного назначения. Его достоинством наряду с очень простой и удобной регулировкой является возможность получения требуемого характера шкалы (линейности).

Уравнение шкалы:

где L - индуктивность катушки.

Достоинства: приборы работают на любом токе. Простота конструкции ,дешевизна, высокая надежность.

Недостатки: неравномерная шкала, сильное влияние магнитных полей, низкая чувствительность и класс точности. Приборы ЭМ системы: амперметр, вольтметр, фазометр, частотомер, фарадометр.

Погрешности приборов. В электромагнитных приборах с некоторыми общими погреш­ностями, характерными для большинства электромеханических приборов (погрешности отсчета, от трения в опорах, от опрокиды­вания, от упругого последствия пружинок или растяжек и т. д.), имеют место специфические погрешности. Погрешность от гистерезиса материала сердечников и экранов появляется при работе прибора на постоянном токе, когда есть разница в показаниях прибора при возрастании и убывании тока. Для снижения этой погрешности сердечники изготовляют из высококачественных железоникелевых сплавов с малой коэр­цитивной силой и затем подвергают отжигу в вакууме или водороде. Погрешность переносимых вольтметров собственного нагрева рабочей катушки проходящим по ней током. Изменение показаний электромагнитных вольтметров, вызван­ное изменением окружающей температуры, определяется величи­нами температурных коэффициентов сопротивления цепи катушки (В_ц) и упругости материала растяжек или пружин (Вw). Изменение показаний электромагнитных приборов, вызвано изменением частоты, обусловлено влиянием вихревых токов, изменением индуктивного сопротивления рабочей катушки и наличием межвитковой емкости этой катушки. При работе прибора на переменном токе в металлических деталях ИМ индуцируются вихревые токи, значения и угол сдвига которых (относительно рабочего тока) меняются при изменении частоты и угла отклонения подвижной части, что ведет к изменению показаний прибора. Последнее становится заметным при работе на повышенных частотах и является основной составляющей частотной погрешности амперметров. Изменение показаний электромагнитного прибора под влиянием внешнего магнитного поля при самом неблагоприятном направлении поля и отсутствии магнитного экранирования определяют по формуле:

у_н = Не/Нк100%,

где Н_е = 400 А/м — напряженность внешнего поля при испытании прибора; Н_к— напряженность поля внутри рабочей катушки при номинальном токе в обмотке.

При небольших значениях Н_к(2500—4000 А/м) получим недопустимо большие значения у_н(более 10%). Применение магнитного экранирования измерительного механизма снижает у_н до требуемых значений, так как при этом внешнее магнитное поле уменьшается экраном в к_э раз, где к₃— коэффициент экранирования.

Изменение показаний электромагнитных приборов, вызванное отклонением формы кривой тока или напряжения от синусоидальной, оказывается существенным только при больших значениях магнитной индукции в сердечниках, близких к насыщению.