Краткие теоретические сведения. Принцип работы электромагнит­ных измерительных механизмов основан на

Принцип работы электромагнит­ных измерительных механизмов основан на взаимодейст­вии электромагнитного поля, созданного неподвижной катушкой, по обмотке которой протекает измеряемый ток, с ферромагнитным сердечником, укреп­ленными на оси.

Поэтому подвижный сердечник вмес­те с осью и другими деталями, укрепленными на ней, по­ворачивается на некоторый угол.

Наибольшее распространение в настоящее время получили измерительные механизмы с плоской и круглой катушками, а также с замкнутым магнитопроводом.

Принцип действия и устройство наиболее распространенным типов электромагнитных измерительных механизмов показаны на рис. 3.3.1. (с плоской катушкой) и рис. 3.3.2 (с круглой катушкой)|

Рис..1 Электромагнитный Рис. 2 Электромагнитный

измерительный механизм из­мерительный механизм

с плоской катушкой: с круглой катушкой:

Измерительный механизм с плоской катушкой (рис. 3.3.1.) состоит из катушки 1 с обмоткой из медного провода, имеющей воздушный зазор, и сердечника 2 из высокока­чественного ферромагнитного материала, пермаллоя; сердечник укрепляется на оси 3 с опорами или на растяжках. Противодействующий момент создается спи­ральной пружиной 4.

В механизме с круглой катушкой (рис. 3.12) в электромагнитном поле, создава­емом измеряемым током, протекающим по неподвижной катуш­ке 1 помещаются два ферромагнитных сердечника. Сердечник 2 укреплен неподвижно внутри катушки, а подвижный сердечник 3 за креплен на оси 5. Оба сердечника под воздействием поля катуш­ки намагничиваются одноименно, в результате подвижный сер­дечник 3 отталкивается от неподвижного сердечника 2, повора­чивая, таким образом, ось 5 со стрелкой и крылом успокоителя. Противодействующий момент создается пружиной 4.

Механизмы с замкнутым магнитопроводом (рис. 3.3.3.) отличаются рядом преимуществ по сравнению с механиз­мами без магнитопровода.

Рис. 3 Электромагнитный механизм с замкнутым магнитопроводом.

Катушка 1 расположена на неподвижном магнитопроводе 3 с двумя парами полюсных наконечников 4 и 5. Магнитопровод и полюсные наконечники выполнены из магнитомягкого материала. Подвижный сердечник 2 из магнитомягкой стали или пермаллоя, укрепленный на растяжках, может перемещаться в зазоре между полюсными наконеч­никами. Успокоитель жидкостный, состоящий из двух дис­ков: один укреплен на подвижной части, а другой — на неподвижной.

В маленький зазор между поверхностями дисков заливается маловысыхающая жидкость определенной вязкости. При движении подвижной части из-за трения между слоями жидкости возни­кает момент успокоения.

При протекании постоянного тока I через катушку возникает электромагнитное поле, которое, воздействуя на подвижный сердечник 2, стремится расположить его так, чтобы энергия магнитного поля была наибольшей.

Энергия магнитного поля электромагнитного механизма, имеющего катушку с током I, равна:

где: L — индуктивность катушки; I — ток в обмотке катушки.

При перемещении подвижной части изменяется индук­тивность системы.

Вращающий момент определяется:

При протекании в обмотке катушки переменного тока:

i = I_m sin wt

где i – мгновенное значение силы переменного тока;

I_m - амплитуда переменного тока в данный момент подвижная часть вследствие инерционности ре­агирует на среднее значение вращающего момента, равное:

где I — действующее значение переменного тока в обмот­ке катушки.

Противодействующий момент, создаваемый пружиной,

где W — удельный противодействующий момент.

Установившееся отклонение подвижной части наступает приравенстве вращающего и противодействующего моментов. Условие статического равновесия:

М_ВР = -Мпр



можно получить выражение для угла отклонения

Шкала у электромагнитного изме­рительного прибора неравномерная (квадратичная), т. е. между измеряе­мой величиной (током) и углом отклонения нет пропорцио­нальной зависимости (зависимость квадратичная).

Выбором формы сердечника удается приблизить шкалу к равномерной, начиная с 15—20 % ее конечного значения, но в начале шкалы деления обычно сильно сжаты

При работе электромагнитного механизма на перемен­ном токе в окружающих металлических частях и сердечни­ке возникают вихревые токи, размагничивающие сердечник. Вследствие этого его показания на переменном токе немно­го меньше, чем на постоянном.

Указанное различие в пока­заниях прибора увеличивается с ростом частоты, но на час­тоте f = 50 Гц оно невелико.

III Задание:

1. ознакомиться с данным руководством

2. повторить теоретический материал по

принципу работы приборов электро-

магнитной системы измерений:

3. при помощи инструмента разобрать электро-

измерительный прибор и исследовать конструк

цию прибора и отдельных его элементов,

определить их назначение

4. сделать вывод о достоинствах и недостатках

приборов данной системы измерения и

оформить отчет в электронном виде.

Контрольные вопросы

1. В чем заключается принцип действия приборов электромагнит- ной системы измерения?

2. Какие достоинства и недостатки имеют приборы данной систе-

мы измерения?

3. Какие условные обозначения должен иметь прибор данной

системы измерения?

4. Какую шкалу имеют приборы электромагнитной системы

измерения и почему?

Основная литература:

1. В.Ю. Шишмарёв Измерительная техника - М.: Издательский центр «Акдемия», 2008, 288 с

2. В.А. Панфилов. Электрические измерения - М.: Издательский центр «Акдемия», 2008, 288 с

3. В.Ю. Шишмарёв Электрорадиоизмерения. Практикум - М.: Издательский центр «Акдемия», 2006, 240 с

---

Дата добавления: 2015-09-03