Магнитоэлектрические измерительные преобразователи

Магнитоэлектрические измерительные преобразователи

Магнитоэлектрические ИМ. Работа магнитоэлектрических ИМ основана на принципе взаимодействия катушки с током и магнитного потока постоянного магнита.

Наиболее распространены ИМ с подвижной рамкой и внешним магнитом (рис.1). ИМ состоит из внешнего магнита 6, магнитопровода 7 и цилиндрического сердечника 4. Внешний магнит изготовляют из магнитотвердого, а цилиндрический сердечник из магнитомягкого материалов. В воздушном зазоре между полюсными наконечниками магнита и подвижным цилиндрическим сердечником создается практически равномерное радиальное магнитное поле. В воздушном зазоре помещается рамка 5 из тонкого изолированного медного провода, намотанного на легкий бумажный или алюминиевные буксы, в которых закрепляют полуоси или растяжки. Рамка может поворачиваться вместе с осью и стрелкой 2 вокруг цилиндрического сердечника. Измеряемый ток I пропускают в обмотку рамки через две спиральные пружины 3, создающие противодействующий момент. Алюминиевая стрелка и шкаа образуют отсчетное устройство.

Рис.1 – Конструкция магнитоэлектрического преобразователя

При протекание по обмотке рамки постоянного тока I на активные стороны обмоки рамки действует пара сил F(рис. 2), создающая вращающий момент:

Рис. 2. Получение вращающего момента в магнитоэлектрическом измерительном механизме.

  где ωЭ - энергия магнитного поля системы, состоящей из постоянного магнита и рамки с током ; -поток постоянного магнита; - магнитная индукция в воздушном зазоре; - активная длина рамки; - ширина рамки; - число витков обмотки рамки.

Произведение равно активной площади s рамки.

Соответственно

где -потокосцепление обмотки рамки при повороте ее на угол

Вращающий момент ИМ с радиальным равномерным магнитным полем в воздушном зазоре не зависит от угла откложения подвижной части. Под действием момента М подвижной часть поворачивается вокруг оси, тем самым закручивая спиральные пружины, создающие противодействующий момент.

При отклонении рамки на некотороый угол вращающий и противодействующий момент станут равными по значению, дальнейшее отклонении рамки прекратится. Из условия равенства моментов следует, что или , откуда угол отклонения подвижной части механизма

где - чувствительность измерительного механизма по току.

Из (3) следует, что отклонение подвижной части ИМ линейно растет с увеличением тока I, т.е. шкала прибора равномерная.

При изменении направления тока I изменяется направление отклонения подвижной части ИМ; при включении ИМ в цепь переменного тока его подвижной части среднее значение вращающего момента за период будет равно нулю.

Достоинства магнитоэлектрических ИМ:

• Высокая чувствительность (ИМ обадает сильным собственным магнитным полем, поэтому даже при малых токах создается достаточный вращающий момент)
• Большая точность
• Хорошее успокоение

Недостатки ИМ:

• Сложность изготовления
• Плохая перегрузочная способность
• Температурные вляния на точность измерения

Самыми разнообразными по номенклатуре и наиболее широко используемыми приборами, создаваемыми на основе магнитоэлектрических преобразователей, являются амперметры, вольтметры, гальванометры и омметры для измерений в цепях постоянного тока.