Электромагнитные ИМ

Работа электромагнитных измерительных механизмов основана на взаимодействии магнитного поля созданного неподвижной катушкой, по обмотке которой протекает измерительный ток с одним или несколькими ферромагнитными сердечниками, укрепленными на оси. Наибольшее распространение получили конструкции измерительных механизмов с плоской катушкой, круглой катушкой и с замкнутым магнитоприводом. На рисунках 5.6 и 5.7 показан электромагнитный механизм с плоской катушкой и его структурная схема.

При протекании тока через катушку сердечника намагничивается и втягивается в зазор катушки.

Вращающий момент в этом случае будет равен:

;

где W_эм – энергия электромагнитного тока катушки с сердечником

L – индуктивность катушки, зависящая от положения сердечника.

При постоянном токе:

1 – ось; 2 – стрелка; 3 – катушка, по которой протекает ток; 4 – эксцентрически укрепленный на оси ферромагнитный сердечник; 5 – пружины для создания противодействующего момента; 6 – воздушный уплотнитель.

При переменном синусоидальном токе среднее значение вращающего момента будет равно:

;

где – действующее значение тока

Угол отклонения подвижной части измерительного механизма определяется из равенства:

Из этого выражения следует, что зависимость угла отклонения подвижной части от тока не линейна, и что поворот подвижной части одинаков как при постоянном токе, так и при переменном токе, если действующее значение тока равно значению постоянного тока.

Шкала данного прибора в начале сжата, а в конце растянута. Линейную зависимость угла отклонения a от тока для значительной части рабочего диапазона отклонения получают путем изготовления сердечника специальной формы, при котором отношение является требуемой функцией a.

Ввиду того, что угол отклонения a является функцией тока в квадрате, знак угла поворота не зависит от направления тока в катушке, поэтому электромагнитные приборы пригодны для измерения постоянного и переменного тока.

Для обеспечения зависимости направления перемещения подвижной части от полярности сигнала в обмотку возбуждения в магнитную цепь измерительного механизма вводятся постоянные магниты. Такой электромагнитный механизм называется поляризованным. На рисунке 10 показана структурная схема такого механизма.

Достоинства электромагнитных механизмов:

- простота конструкции

- дешевизна

- надежность в работе

- способность выдерживать большие нагрузки

- работа в цепях постоянного и переменного тока