2015-05-05
1128
Работа магнитоэлектрического механизма основана на взаимодействии потока постоянного магнита и тока, протекающего по катушке поворотной рамки. Возникающий вращающий момент отклоняет подвижную часть механизма относительно неподвижной.
Различают механизмы с подвижной рамкой и подвижным магнитом. Наиболее распространен механизм с подвижной катушкой. На рисунке 5.2 показано устройство магнитоэлектрического механизма с внешним магнитом
Рисунок 5.2
На рисунке 5.3 показана структурная схема магнитоэлектрического измерительного механизма
Рисунок 5.3
1 – постоянный магнит;2 – магнитопровод;3 – полюсные наконечники;4 – неподвижный сердечник;5 – спиральная пружина;6 – подвижная катушка;7 – магнитный шунт;8 – указатель.
В воздушном зазоре между неподвижным сердечником и полюсными магнитами создается равномерное радиальное магнитное поле.
Подвижная часть механизма 6 представляет собой катушку (рамку) прямоугольной формы из тонкого медного провода намотанной на аллюминиевый каркас, которая может поворачиваться в магнитном поле воздушного зазора. Стрелка или указатель со шкалой образует отсчетное устройство. Магнитный шунт служит для регулирования магнитной индукции в воздушном зазоре механизма. Измерительный ток подводится к обмотке рамки через две растяжки или спиральные пружины, которые служат для создания противодействующего момента. Противодействующий момент равен:
|
|
|
Энергия электромагнитного поля, сцепляющая с подвижной катушкой, равна:
;
где 
- потокосцепление подвижной катушки;
В – индукция в воздушном зазоре;
S – активная площадь катушки;
w – число витков обмотки катушки;
a - угол поворота катушки;
Мгновенный вращающий момент определяется по формуле:
Если ток синусоидальный (
), то мгновенный вращающий момент будет равен:
Согласно этой формуле средний момент равен 0.
Но в соответствии с этой формулой работа механизма зависит от частоты тока w и частоты собственных колебаний (где 
).
У измерительных приборов с магнитоэлектрическими механизмами частота собственных колебаний равна примерно 1 секунде (w0=6,28 с-1). Следовательно, отклонение подвижной части при измерении сигнала частотой более 10 Гц при любой амплитуде входного сигнала практически равно 0. При частоте менее 10 Гц подвижная часть будет колебаться с частотой входного тока. Поэтому приборы с магнитоэлектрическими механизмами применяются только в цепях постоянного тока.
При протекании постоянного тока через измерительный механизм, вращающий момент равен:
Противодействующий момент в ИМ создается упругим элементом, тогда условия равновесия будет выглядеть следующим образом:
|
|
|
или
.
Откуда
;
где 
- чувствительность измерительного механизма к току.
Магнитная индукция В, в воздушном зазоре является постоянной, поэтому шкала прибора равномерна.
Широко используются магнитоэлектрические механизмы в логометрах. На базе магнитоэлектрической системы промышленностью выпускаются следующие приборы:
- амперметры;
- вольтметры;
- омметры;
- гальванометры;
- кулонметры.
Достоинства магнитоэлектрических механизмов:
- большая чувствительность;
- малое собственное потребление мощности;
- малое влияние магнитных полей из-за сильного собственного магнитного поля;
- отсутствие влияния электрических полей;
- прямая пропорциональная зависимость между током в обмотке рамки и углом отклонения.
Недостатки:
- сложность конструкции;
- высокая стоимость;
- малая перегрузочная способность по току;
- работают в цепях только постоянного тока.
