5.3.2. Измерительный механизм электромагнитной системы.

В основу электромагнитных измерительных приборов положен принцип, в соответствии с которым на ферромагнитное тело в магнитном поле действует сила, пропорциональная квадрату магнитной индукции B. Магнитная индукция В здесь создается при помощи тока , протекающего через катушку прибора; поэтому возникающий вращающий момент пропорционален.

В современных электромагнитных измерительных приборах вращающий момент, поворачивающий подвижную систему, создается силой отталкивания между двумя одинаково намагниченными элементами из электротехнической листовой стали.

Из квадратной зависимости тока следует, что подобного рода система пригодна для использования как на переменном, так и на постоянном токе.

Минимальный ток электромагнитных приборов, соответствующий полному отклонению указателя, составляет около 10 мА; собственное потребление мощности может быть порядка 0.1 -- 1 В А.

Расширение пределов измерения электромагнитных приборов при их использовании в качестве вольтметров обеспечивается, как и в магнитоэлектрических приборах, при помощи соответственно рассчитанных добавочных резисторов, подключаемых последовательно.

Применение шунтов для расширения пределов измерения электромагнитных приборов, работающих в качестве амперметров, недопустимо, поскольку температурная зависимость сопротивления обмотки и ее индуктивность, которой нельзя пренебречь, при работе со стабильным параллельным резистором могут вызвать очень большие погрешности в зависимости от температуры и частоты.

При повышенных частотах могут иногда возникать погрешности вследствие гистерезиса в ферромагнитных деталях и может изменяться полнее сопротивление (особенно в вольтметрах), из-за чего используемый диапазон частот не может превышать примерно 1000 Гц.

Принцип действия основан на взаимодействии магнитного поля катушки с током с одним или несколькими ферромагнитными сердечниками.

Существует 2 разновидности конструкции:

a) c круглой катушкой

б) с плоской катушкой

1. стрелка

2. шкала

3. катушка

4. подвижная деталь из магнитномягкой стали

5. ось

6. неподвижная деталь из магнитномягкой стали

F – магнитное отталкивание

Достоинства:

- использование на переменном и постоянном токах

- простота и надежность

- большая перегрузочная способность

Недостатки:

- невысокая чувствительность

- невысокий частотный диапазон ( в основном НЧ)

- зависимость от внешних магнитных полей

На основе измерительного механизма электромагнитной системы изготавливаются амперметры и вольтметры.

5.3.3. Измерительные механизмы электродинамической системы.

Принцип действия основан на взаимодействии магнитных полей подвижной и неподвижной катушек с током.

На рисунке показана принципиальная схема

электродинамического измерительного прибора.

(1и 2 – подвижная и неподвижная катушки.)

Вращающий момент всегда будет направлен так, чтобы направления магнитных потоков совпадали. Общая энергия системы равна:

–уравнение магнитной шкалы.( Шкала неравномерная, а квадратичная).

Если ток переменный, то мы имеем:

где и– действующие значения

Механизм без стального сердечника обеспечивает показания, в основном не зависящие от частоты; однако он в значительной мере подвержен влиянию внешнего магнитного поля, если в нем не предусмотрено магнитное экранирование.

Измерительные механизмы электродинамической системы получили широкое применение, на их основе строятся амперметры, вольтметры, ваттметры, фазометры.

К достоинствам этих приборов относятся: высокий класс точности, независимость показаний от формы кривой тока, использование на постоянном и переменном токах.

Однако имеется ряд недостатков таких, как сложность конструкции, повышенное собственное потребление энергии из измерительной цепи, влияние внешних магнитных полей.