Електромагнітні прилади

Характеристика електромагнітного приладу наведена в таблиці 5.3.

Розглянемо аналітичні залежності, які описують теорію електромагнітного приладу

- обертаючий момент

; (5.12)

- протидіючий момент

(5.13)

- кут відхилення стрілки при М_О=М_ПР

(5.14)

- чутливість приладу

(5.15)

- постійна приладу

(5.16)

Таблиця 5.3

Електромагнітний вимірювальний прилад

Конструктивні особливості приладу	Фізичні явища, які покладені в основу принципу дії приладу	Рівняння шкали приладу	Принцип дії приладу
1 – нерухома котушка; 2 – осердя; 3 – ось; 4 – дві спіральні пружини; 5 – стрілочний покажчик Рисунок 5.5	Взаємодія магнітного поля нерухомої котушки зі струмом з одним або декількома феромагнітними осердям	, де W – енергія поля; - швидкість зміни індуктивності котушки при зміні кута повертання	Струм, що вимірюється, подається через вивідні клеми приладу на нерухому котушку. В котушці створюється сила намагнічування та магнітний потік, який втягує феромагнітне осердя до котушки до тих пір, поки енергія магнітного поля стане максимальною. Сила, яка діє на осердя, створює момент обертання осердя та викликає його повертання відносно осі на кут α. Повертання буде здійснюватись доки момент обертання не стане рівним протидіючому моменту, який створюють спіральні пружини.

де W – питомий протидіючий момент пружини;

- швидкість зміни електромагнітної енергії при переміщенні осердя на кут α;

- швидкість зміни індуктивності котушки при переміщенні осердя на кут α.

До переваг електромагнітних приладів належать простота і надійність конструкції, висока здатність до перевантажень, низька вартість та можливість використання для вимірювань як у колах змінного, так і в колах постійного струмів, а до недоліків – низька чутливість і точність, велика варіація показань на постійному струї внаслідок гістерезисних явищ у феромагнітному осерді, велике споживання потужності, великий вплив зовнішніх магнітних полів внаслідок слабкого власного магнітного поля та вузький частотний діапазон.

Застосування екранування та астатування приладів захищає електровимірювальний механізм електромагнітного приладу від впливу зовнішніх магнітних полів, так як власне магнітне поле електромагнітного приладу незначне, тому що воно замикається крізь повітря. Тому то на роботу такого приладу впливають зовнішні магнітні поля. Це створює додаткові похибки при вимірюванні. Зменшити ці впливи можна двома способами, а саме: екрануванням та астатуванням вимірювального механізму.

Екранування здійснюється за допомогою феромагнітних оболонок із матеріалів з високою проникністю. При цьому зовнішнє магнітне поле обгинає захисну оболонку та майже не проникає до механізму.

Ефективність екранування підвищується при збільшенні кількості захисних оболонок.

Астатування здійснюється таким чином: на загальній вісі механізму закріплюються два осердя з двома котушками, які з`єднанні послідовно між собою. При протіканні по котушкам вимірювального струму створюються два магнітних потоки, які направлені у різні сторони. Зовнішній потік Ф послабляє потік Ф₁ та підсилює потік Ф₂, тому підсумковий момент обертання незалежно від наявності зовнішнього потоку незмінний. Астатування електромагнітних приладів збільшує точність, але ускладнює конструкцію.

Різновидами електромагнітного приладу є:

електромагнітний логометр;

- електромагнітний прилад з підвищеною чутливістю.

Електромагнітний логометр складається з двох нерухомих котушок 1, які розташовані на значній відстані одна від одної та двох осердь 2, які закріплені на осі 3 зі стрілочним покажчиком 4: (див. рисунок 5.6).

Осердя розташовані так, щоб при повороті рухомої системи індуктивність однієї котушки збільшувалась, другої – зменшувалась, як наслідок, обертаючі моменти, які діють на осердя, направлені в протилежні сторони. Під дією цих моментів рухома система повертається у сторону дії більшого моменту. Оскільки в логометрі немає протидіючих пружин, то вся система буде рухатися доки два моменту стануть дорівнювати один одному.

Рисунок 5.6 – Конструктивна схема електромагнітного логометра

Кут відхилення стрілочного покажчика дорівнює:

(5.17)

Висока чутливість електромагнітних приладів з підвищеною чутливістю досягається завдяки застосуванню розтяжок при кріпленні рухомої феромагнітної пластинки. У розтяжок питомий протидіючий момент менший, ніж у звичайних електромагнітних приладах, тому то чутливість таких приладів збільшується. Конструктивно електромагнітний прилад з підвищеною чутливістю – це прилад з круглою котушкою, усередині якої встановлена нерухома феромагнітна пластинка, а рядом з нею на розтяжках закріплена рухома феромагнітна пластинка. При проходженні по котушці струму усередині її виникає магнітне поле, феромагнітні пластинки намагнічується, виникає сила відштовхування. Ця сила створює відносно осі розтяжок обертаючий момент,я кий викликає повертання рухомої системи до тих пір, поки момент обертання стане рівним протидіючому моменту, який виникає у розтяжках.