Прилади магнітоелектричної системи. Конструктивна будова, принцип дії та галузі застосування

Робота механізмів магнітоелектричної системи ґрунтується на взаємодії магнітного потоку постійного магніту і струму, що проходить котушкою (рамкою).Обертовий момент, який при цьому виникає відхиляє рухому частину механізму відносно нерухомої.

Рис. 1 Рис. 2

Конструкція приладу магнітоелектричної системи показана на рис. 1; 2. Між полюсами постійного магніту 1 розташовані полюсні наконечники 2 з циліндричним розточуванням. Магнітне поле замикається через осердя 3 циліндричної форми, виготовлене з магнітом’якого матеріалу (має вузьку петлю гістерезісу і відповідно низькі витрати енергії на перемагнічування) і закріплене нерухомо за допомогою латунної накладки 5. В кільцевому зазорі між наконечниками і осердям 3 створюється практично рівномірне радіальне магнітне поле. В цьому ж зазорі розташована рухома котушка (рамка 4), виконана з ізольованого мідного дроту. Дріт або навивається на алюмінієвий каркас, або скріплюється клеєм. До рамки з двох боків приклеюються алюмінієві букси для кріплення розтяжок або кернів. Стрілка 6 і вся рухома частина механізму врівноважується тягарцями 7, що виконують роль противаги.

Для регулювання магнітного поля в зазорі передбачений шунт 8, виконаний з магнітом’якого матеріалу, по якому замикається частина магнітного потоку.

Струм до обмотки рамки підводиться через дві спіральні пружини або через дві розтяжки.

Обертовий момент, що виникає в рамці: , (6)

де B – магнітна індукція у повітряному зазорі; S – активна площа рамки;

ω – число витків рамки; I - сила струму в рамці;

ψ₀ – зміна потокозчеплення обмотки рамки при обертанні її на кут α, що дорівнює 1 радіан: .

Встановлене відхилення рухомої частини визначається рівністю

, де .

Тоді матимемо : , (7)

де α – кут повороту рухомої частини;

W – питомий протидіючий момент для даного пристрою.

З формули (7) випливає рівняння перетворення:

, (8) або , (9)

де - чутливість механізму до струму.

З формули (9) випливає, що кут відхилення пропорційний до струму, тобто прилад має лінійну шкалу.

Заспокоювачі в магнітоелектричних приладах звичайно магнітоіндукційного типу. Момент заспокоєння утворюється за рахунок вихрових струмів в алюмінієвому каркасі рамки.

Магнітоелектричні механізми звичайно працюють на постійному струмі.

Переваги магнітоелектричного механізму порівняно з іншими механізмами:

1 - лінійна шкала;

2 - висока чутливість;

3 - мале власне споживання енергії (потужності);

4 - стійкість до зовнішніх магнітних полів (завдяки сильному власному магнітному полю).

Магнітоелектричні прилади є високоточними і мають класи точності:

0,2 ; 0,5 і навіть 0,05 .

Недоліки магнітоелектричних механізмів :

1 - складність конструкції;

3 - висока вартість;

3 - чутливість до перевантажень і змін струму;

4 - використання (звичайно) лише в колах постійного струму.

Магнітоелектричні прилади широко використовують в якості

- амперметрів і вольтметрів постійного струму з межами вимірювання від наноампер (1×10^-9) до кіло ампер, від мікровольт (1×10^-6) до кіловольт;

- гальванометрів постійного струму;

- гальванометрів змінного струму і осцилографічних гальванометрів;

- при сполученні з перетворювачами змінного струму в постійний вони використовуються для вимірювань в колах змінного струму.

Широко використовуються також логометричні магнітоелектричні механізми. В магнітоелектричних логометричних механізмах в полі постійного магніту перебуває рухома частина з двох жорстко скріплених на осі рамок.

Пружини, що створюють протидіючий момент тут не потрібні. Струми I₁ та I ₂ підводяться до рамок за допомогою “безмоментних” струмовідводів (їх протидіючі моменти дуже малі). На рамки діють моменти напрямлені в протилежні боки (один можна вважати обертальним, а другий протидіючим).

Рівняння перетворення магнітоелектричного логометра має вигляд .

Отже логометр вимірює відношення струмів, які проходять обмотками рамок.