Устройство и принцип действия магнитоэлектрического преобразователя
Принцип действия магнитоэлектрических механизмов основан на взаимодействии магнитных полей постоянного магнита и катушки (рамки), по которой протекает ток.
Рассмотрим устройство и работу магнитоэлектрического механизма с механическим противодействующим моментом. Конструктивно магнитоэлектрический механизм выполняется либо с подвижной катушкой, либо с подвижным магнитом. Конструкция с подвижной катушкой показана на рис.
Магнитная система измерительного механизма состоит из постоянного магнита 1, магнитопровода с полюсными наконечниками 4, сердечника 3. Между полюсными наконечниками находится катушка (рамка) 2, по которой протекает ток I. Рамка соединена со стрелкой 5, перемещающейся по шкале 6. При прохождении тока I по рамке 2, помещенной в равномерное, постоянное магнитное поле с индукцией В, создается вращающий момент МВР, действующий на подвижную часть магнитоэлектрического механизма.
Выражение для определения вращающего момента представляется как
где Y - потокосцепление магнитного поля постоянного магнита с рамкой;
В - магнитная индукция в воздушном зазоре между полюсными наконечниками;
n - число витков рамки;
S - активная площадь рамки;
a - угол поворота рамки.
Противодействующий момент создается пружинками (на рис. не показаны).
Из равенства МВР = МПР можно получить следующее уравнение преобразования магнитоэлектрического измерительного механизма:
где SI = BnS/W - чувствительность магнитоэлектрического механизма к току (постоянная прибора).
Области применения, достоинства и недостатки
Магнитоэлектрические механизмы используется для построения различных приборов:
1) амперметров и вольтметров для измерения тока и напряжения в цепях постоянного тока;
2) омметров;
3) гальванометров постоянного тока, используемых в качестве нулевых индикаторов, для измерения малых токов и напряжений;
4) баллистических гальванометров, применяемых для измерений малых количеств электричества;
5) приборов для измерения в цепях переменного тока: а) выпрямительных, термоэлектрических и электронных приборов с преобразователями переменного тока в постоянный; б) осциллографических гальванометров; в) вибрационных гальванометров, используемых в качестве нулевых индикаторов переменного тока.
Достоинствами магнитоэлектрических приборов являются:
1) высокая чувствительность;
2) высокая точность;
3) малое собственное потребление мощности;
4) равномерная шкала;
5) малое влияние внешних магнитных полей;
6) Скомпенсированы температурные влияния
К недостаткам магнитоэлектрических приборов можно отнести:
1) невысокую перегрузочную способность по току;
2) сравнительно сложную конструкцию и, как следствие, большую цену;
3) применение, при отсутствии преобразователей, только в цепях постоянного тока.
Магнитоэлектрические приборы занимают первое место среди других электромеханических приборов. Они выпускаются вплоть до класса точности 0,05.