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

Робота електромагнітних вимірювальних механізмів ґрунтується на взаємодії магнітного поля, створеного нерухомою котушкою, по обмотці якої проходить вимірюваний струм, з одним або кількома феромагнітними осердями, ексцентрично закріпленими на осі.

Найбільш поширені вимірювальні механізми з плоскою котушкою (рис. 3) і з

Рис. 3

круглою котушкою з замкнутим магнітопроводом.

Вимірювальний механізм з плоскою котушкою складається з котушки 1 (рис. 1) з обмоткою з мідного дроту (котушка має повітряний зазор) і осердя 2. Осердя закріплене на осі 3. Протидіючий момент створюється спіральною пружиною 4 або розтяжками. Заспокоєння магнітоіндукційне або рідинне (іноді повітряне).

При проходженні струму котушкою виникає

магнітне поле, що діє на рухоме осердя 2 і намагається розташувати його так, щоб енергія поля була найбільшою. Енергія поля електромагнітного механізму ,

де L – індуктивність котушки; I - сила струму в обмотці.

З умови статичної рівноваги або , можна одержати вираз для кута відхилення рухомої частини (тобто рівняння перетворення): , (10)

тому шкала електромагнітного вимірювального приладу нерівномірна. Звичайно в електромагнітних механізмах форму осердя вибирають таку, щоб одержати практично рівномірну шкалу, починаючи з 15-20% її кінцевого показу.

Покази електромагнітних вимірювальних приладів на постійному струмі відрізняються при зростаючих і спадаючих значеннях струму (Це відбувається в приладах, що мають осердя з електротехнічної сталі внаслідок втрат на гістерезіс).

Переваги електромагнітних механізмів – здатність працювати на постійному і на змінному струмі, стійкість до струмових перевантажень, простота конструкції, відносна дешевизна.

Недоліки електромагнітних механізмів :

- нерівномірна шкала;

- чутливість до впливу зовнішніх магнітних полів (для зменшення цього впливу застосовують екранування; в механізмах з магнітопроводом власне поле сильніше і екранування не потрібне);

- велике власне споживання потужності;

- порівняно низька точність.

Завдяки названим перевагам електромагнітні механізми використовують технічних шунтових амперметрах і вольтметрах класу точності 1і більш низьких класів точності для вимірювань в колах змінного струму. ( У амперметрів котушка виготовляється з невеликою кількістю витків проводом великого перерізу. У вольтметрів навпаки котушка має багато витків ( 2000÷10 000) з тонкого проводу ( 0,1 мм) ). Крім того, їх використовують в переносних багатограничних приладах класу точності 0,5.