Магнитоэлектрические измерительные приборы
Магнитоэлектрические приборы выделяются среди других групп электромеханических приборов широтой и разнообразием применения, высокими метрологическими характеристиками, а также многотипностью. Отечественной промышленностью серийно выпускаются магнитоэлектрические приборы вплоть до класса точности 0,05 и с минимальным током полного отклонения до 0,1 мкА.
Наиболее широко магнитоэлектрические преобразователи используются при создании амперметров и вольтметров постоянного тока, омметров, гальванометров постоянного тока, баллистических гальванометров для измерений малых количеств электричества, а также приборов для измерений в цепях переменного тока (осциллографические гальванометры, вибрационные гальванометры, выпрямительные, термоэлектрические и электронные приборы на базе магнитоэлектрических преобразователей). Принцип действия магнитоэлектрических преобразователей основан на взаимодействии магнитных полей постоянного магнита и проводника с током, конструктивно выполненного в виде катушки (рамки).
Магнитоэлектрические преобразователи можно разделить на две основные разновидности:
- преобразователи с подвижной катушкой и неподвижным магнитом;
- преобразователи с неподвижной катушкой и подвижным магнитом.
Конструктивно преобразователи обеих разновидностей могут быть выполнены:
- с внешним (по отношению к рамке) магнитом;
|
|
|
- с внутрирамочным (внутренним) магнитом.
Кроме того, они мoгут различаться креплением подвижной части, способом создания противодействующего момента, способом успокоения подвижной части и др.
В настоящее время более широкое применение получили магнитоэлектрические преобразователи с неподвижным магнитом и подвижной катушкой. Эти преобразователи могут выполняться с внешним и внутрирамочным магнитом (рис. 2)..
В преобразователе с внешним магнитом (рис. 1) катушка 5 с числом витков w и площадью витка s находится в магнитном зазоре с равномерным радиальным магнитным полем. Поле в зазоре создается с помощью магнитной системы, состоящей из постоянного магнита 7, полюсных наконечников с цилиндрической расточкой 6 и цилиндрического сердечника 4 из магнитомягкого материала. Благодаря введению в магнитную систему сердечника 4, поле в зазоре, где движется рамка, получается однородным. Для изготовления магнита 7 используют материалы с большой коэрцитивной силой, чаще всего железо-никель-алюминиево-кобальтовые сплавы (ЮДНК). Магнитопроводы и полюсные наконечники выполняют из магнитомягких материалов, чаще всего из низкоуглеродистых электротехнических сталей. Подвижная часть крепятся на полуосях и керновых опорах (в высокочувствительных приборах - на растяжках и подвесах). Противодействующий момент может создаваться механическим (с помощью спиральных пружин 3) или электрическим путем. Катушка 5 наматывается на легком алюминиевом каркасе и жестко крепится на полуосях. При движении катушки в магнитном зазоре в каркасе возникают вихревые токи, создающие момент успокоения. Если получаемый таким образом момент успокоения недостаточно велик, то на каркас катушки дополнительно наматывается необходимое количество короткозамкнутых витков, увеличивающих момент успокоения до нужного значения.
|
|
|
Рис. 1. Конструкция магнитоэлектрического преобразователя с внешним магнитом
Преобразователь с внутрирамочным магнитом представлен на рис. 2.
Рис. 2. Измерительный механизм с внутрирамочным магнитом
Постоянный магнит 1, магнитопровод с полюсными наконечниками 2 и неподвижный сердечник 3 составляют магнитную систему механизма.
В зазоре между полюсными наконечниками и сердечником создается сильное равномерное радиальное магнитное поле, в котором находится подвижная прямоугольная катушка 4, намотанная медным или алюминиевым проводом на алюминиевом каркасе (применяют и бескаркасные рамки). Катушка (рамка) может поворачиваться в зазоре на полуосях 5 и 6. Спиральные пружины 7 и 8 создают противодействующий момент и используются для подачи измеряемого тока от выходных зажимов прибора в рамку (механические и электрические соединения на рисунке не показаны). Рамка жестко соединена и со стрелкой 9. Для балансировки подвижной части имеются передвижные грузики 10. Проходя по проводникам обмотки рамки, ток взаимодействует с магнитным потоком постоянного магнита, что вызывает появление механических сил F, создающих вращающий момент Мвр, стремящийся повернуть рамку.
|
|
|
Мвр = I*B*S*w, где
I - ток, протекающий по обмотке,
B – магнитная индукция в воздушном зазоре,
S – площадь рамки,
w – число витков обмотки.
Противодействующий момент в приборах необходим для создания однозначного соответствия измеряемой величины определенному углу отклонения подвижной части. В случае, когда противодействующий момент создается спиральной пружиной, противодействующий момент будет Мпр = Da (рис. 2), где D — удельный противодействующий момент, зависящий от геометрических размеров и материала пружины (растяжек).
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.
Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 1806; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!