Магнітоелектричні прилади

Характеристика магнітоелектричного приладу наведена в таблиці 5.2.

Розглянемо аналітичні залежності, які описують теорію магнітоелектричного приладу

- обертаючий момент

; (5.5)

- протидіючий момент

(5.6)

- кут відхилення стрілки при М_О=М_ПР

(5.7)

- чутливість приладу

(5.8)

- постійна приладу

(5.9)

де В – магнітна індукція;

S – активна площа котушки;

l – довжина котушки;

w – кількість витків котушки;

W – питомий протидіючий момент пружини.

Порівняно з аналоговими електромеханічними вимірювальними приладами інших систем магнітоелектричні прилади мають такі переваги:

Таблиця 5.2

Магнітоелектричний вимірювальний прилад

Конструктивні особливості приладу	Фізичні явища, які покладені в основу принципу дії приладу	Рівняння шкали приладу	Принцип дії приладу
а) Магнітоелектричний прилад з рухомим магнітом – рисунок 5.2: 1 – стрілочний покажчик; 2 – нерухома котушка; 3 – постійний магніт; 4 – дві спіральні пружини; 5 – циліндр;	В основу покладена взаємодія магнітного потоку постійного магніту та поля котушки зі струмом	, де S - чутливість за струмом	Струм, що вимірюється, подається через вивідні клеми приладу та на котушку, провідники якої знаходяться в магнітному полі постійного магніту. Як результат, починає діяти сила Ампера, яка створює момент обертання. Взаємодія полів магнітної системи приладу здійснює повертання рухомої котушки на кут α. Повертання буде здійснюватись доки момент обертання не стане рівним протидіючому моменту, який створюють спіральні пружини.
			Продовження таблиці 5.2
Конструктивні особливості приладу	Фізичні явища, які покладені в основу принципу дії приладу	Рівняння шкали приладу	Принцип дії приладу
б) Магнітоелектричний прилад з рухомою котушкою – рисунок 5.3: 1 – стрілочний покажчик; 3 – постійний магніт; 4 – дві спіральні пружини; 6 – шунт; 7 – полюси магніту; 8 – осердя; 9 – рухома котушка	Взаємодія магнітного потоку постійного магніту та поля котушки зі струмом	, де S - чутливість за струмом	Струм, що вимірюється, подається через вивідні клеми приладу та по спіральним пружинам надходить на котушку, провідники якої знаходяться в магнітному полі постійного магніту. Як результат, починає діяти сила Ампера, яка створює момент обертання. Взаємодія полів магнітної системи приладу здійснює повертання рухомої котушки на кут α. Повертання буде здійснюватись доки момент обертання не стане рівним протидіючому моменту, який створюють спіральні пружини.

- найвища точність вимірювання на постійному струмі – найвищий клас точності 0,05;

- найвища чутливість, яка забезпечує широкий діапазон вимірювань струму та напруги;

- найменше споживання потужності (десяті частки Вт), що пояснюється малим внутрішнім опором амперметрів і великим опором вольтметрів;

- рівномірний (лінійний) характер шкали.

Основним недоліком магнітоелектричних приладів є те, що вони реагують на сталу складову сигналу і можуть застосовуватись тільки у колах постійного струму, а для використання їх у колах змінного струму необхідне попереднє перетворення змінного струму в постійний.

Різновидом магнітоелектричного приладу є магнітоелектричний логометр – це прилад, в якому протидіючий момент створюється не пружними елементами, а електромагнітними силами, що й створюють обертаючий момент.

Прилад має дві рухомі котушки, які розташовані під певним кутом одна до одної. У приладі немає пружинок для подачі струму та для створення протидіючого моменту. Живлення до рухомих котушок подається через тонкі металеві стрічечки.

На рисунку 5.4 наведена конструктивна схема магнітоелектричного логометра.

Рисунок 5.4 – Конструктивна схема магнітоелектричного логометра

Котушки підключені так, що при проходженні через них струмів I₁ та I₂ створюються два протилежно направлених моменти М₁ та М₂:

; (5.10)

. (5.11)

Якщо моменти різні за величинами, то рухома система починає повертатися в сторону дії більшого обертаючого моменту.

Припустимо, що сила F₁ більша, ніж сила F_2, як наслідок, момент М₁ буде більшим, ніж момент М₂. Уся система почне повертатися за часовою стрілкою. Рамка зі струмом I₁ відходить від середини полюсів, а рамка зі струмом I₂ наближається до середині полюсів. Це призведе до того, що перша рамка знаходиться у магнітному полі з меншою індукцією, тому то сила F₁ зменшується, а також зменшується обертаючий момент М₁. Друга рамка зі струмом I₂ переміщується в магнітне поле з більшою індукцією, як наслідок, сила F₂ збільшується, а також збільшується момент М₂. Це збільшення буде здійснюватися до тих пір, поки два моменти стануть рівними одне одному.

Вся система стає врівноваженою, а кут відхилення стрілочного покажчика дорівнює:

(5.11)

Магнітоелектричні логометри застосовуються для вимірювання величин електричного опору, а також різних неелектричних величин – температури, механічних переміщень, рівня.