Приборы электромагнитной системы

Магнитоэлектрические Логометры

К Логометрам относятся любые измерительные механизмы, в которых противодействующий момент создаётся электрическим путём.

Обозначение

1,2 - полюса постоянного магнита.

3 - стальной сердечник специальной формы

4 - подвижная прямоугольная катушка с током I1 и для создания вращающего момента.

5 - прямоугольная катушка с током I2 для создания противодействующего момента.

6 – стрелка

Момент, создаваемый катушкой

M_up = B₂S₂ω₂I₂ = f (α)

Уравнение шкалы логометра. Отклонение зависит от величины токов I1 и I2: I=f(I₁/I₂)

Токоподводы 8 и 9 не должны создавать противодействующего момента.

Подвижная часть занимают безразличное положение если логометр не подключен, в любом месте шкалы или за пределами шкалы может находиться указатель

Рамка с током I1 - для создания вращающего момента

Рамка с током I2 - для создания противодействующего момента

R1,R2 - для ограничения тока.

В этом случае при применении логометра не требуется установка 0 или бесконечности, так как основным свойством логометра является независимость отклонения альфа от напряжения источника питания.

При изменении напряжения, токи I1,I2 изменяются одинаково и их отношение остаётся без изменения. Это сема омметра с последовательным включением, шкала будет обратная (от бесконечности к нулю).

В качестве источника питания нарисован электромашинный генератор. Почему? Логометр и такая схема омметра применяются в мегаомметрах, предназначенных для измерения сопротивления изоляции. Rиз -> I₁->0; Чтобы стрелка хоть как-то отклонилась, необходимо увеличивать напряжение источника питания. Оно должно составлять сотни вольт.

Отклонение логометра пропорционально отношению токов, по этой причине основной особенностью логометра является независимость его отклонения от напряжения питания.

С помощью выключателя Rx можно включать как последовательно, так и параллельно - таким образом мы имеем два прибора в одном. (последовательное для R больших, параллельное для маленьких R). От способа включения зависит направление шкалы.

В этих приборах вращающий момент создаётся в результате воздействия магнитного поля катушки с током на подвижный стальной сердечник.

Устройство подвижного магнитно-измерительного механизма:

Цифрами обозначено:

1. Неподвижная магнит с прорезью. По обмотке катушки протекает измеряемый ток I.

2. Подвижный стальной сердечник, который втягивается в прорезь магнита. Этот сердечник жёстко закреплён на оси, то есть при этом поворачивается вся ось.

3. Пружинка для создания противодействующего момента. (в отличии от предыдущего случая, пружинка только создаёт противодействующий момент).

4. Воздушный успокоитель. Предназначен для уменьшения времени установления. Существует три вида успокоителей:

a) Воздушные - за счёт трения о воздух. Применяется часто

b) Жидкостные - за счёт трения о жидкость. Применяются редко.

c) Магнитоиндукционные. Применяются часто.

Здесь применён воздушный. В нём двигается поршень, не касаясь стенок цилиндра. Всё устройство миниатюрных размеров, сделанное из алюминия. Когда поршень двигается, в промежутках между цилиндром и поршнем из-за разности давлений создаётся трение, то есть момент успокоения, направленный навстречу движению.

Уравнение шкалы

W_э=0,5 I²L

L-индуктивность

Вращающий момент возможен за счет изменения поля

Mвр=Mпр=m*

Выводы из уравнения шкалы:

1. Шкала нелинейная (квадратичная). Это всегда недостаток, шкалу стараются сделать линейной, конструктивно воздействуя на форму сердечника, и действительно добиваются этого. В начале обязательно есть 10-20% участок, который не является линейным, а остальная часть шкалы линейная. По этому признаку можно узнать систему прибора.

2. Если изменить направление катушки (и ток станет -I), то мы всё равно получаем +, а это значит, что данная система может применяться как в цепях постоянного тока, так и в цепях переменного тока, хотя в действительности данная система применяется в основном для создания приборов переменного тока.

Достоинства системы:

1. Простота устройства так как катушка неподвижна.

2. Высокая перегрузочная способность по току по той же самой причине (обмотка может выполняться толстым проводом, выводы делаются массивные).

Недостатки:

1. Низкая чувствительность.

2. Большое собственное потребление мощности. По этой причине амперметры с шунтами не выполняются. Катушка может состоять из нескольких секций для разных пределов измерения.

3. Сильное влияние внешних магнитных полей.

4. Погрешность около 1% за счёт гистерезиса сердечника.

5. На переменном токе имеется частотная погрешность, вызванная индуктивным сопротивлением катушки. Частота увеличивается, сопротивление увеличивается, ток уменьшается, уменьшается отклонение. X_L=wL=2 fL. Этим будем объяснять вид частотной характеристики в первой работе. =0…2000Гц

6. Сильное влияние электромагнитных полей.

Применение - в качестве технических счетовых приборов.

Основные причины: высокая надёжность, малая стоимость.

В формулах I - действующее значение переменного тока.

(Формула)

U - действующее значение переменного тока.