§ 97. Електромагнитни устройства
Електромагнитни устройстваи тяхнотоУстройство. Принципът на действие на устройствата на тази система се основава на взаимодействието на магнитното поле, създадено от намотката 1 със стоманената сърцевина 3, поставена в полето на тази намотка. Електромагнитният измервателен механизъм се изпълнява с плоска (фиг. 324, а) или кръгла (фиг. 324, б) намотка.
При устройства с плоска намотка сърцевината е монтирана на ос, която носи стрелката. С преминаването на ток през намотка 1, сърцевината 3 ще бъде магнетизирана и изтеглена в намотката, завъртайки оста и стрелката. Спиралната пружина 2 предотвратява завъртането на оста.Когато силата, създадена от пружината, балансира силата, създадена от намотката, движещата се система на устройството ще спре и стрелката ще фиксира определен ток върху скалата.
Въртящият момент, действащ върху движещата се част на устройството, е пропорционален на силата на привличане F на електромагнита, под въздействието на което сърцевината се изтегля в намотката. Силата на привличането
Ориз. 324. Устройството на електромагнитни измервателни механизми с плоски (а) и кръгли (б) намотки
намаляването на F, както беше показано в § 93, е пропорционално на квадрата на индукцията в, създадена от магнитното поле на намотката; следователно, той е пропорционален на квадрата на тока I в намотката. Следователно въртящият момент
къдетоc1 е постоянна стойност, зависеща от конструктивните параметри на устройството (брой навивки и размери на бобината, материал и форма на сърцевината) и позицията на сърцевината спрямо бобината.
Когато сърцевината се издърпа в намотката, въртящият момент M се променя пропорционално на I 2 .
Под действието на момента M, подвижната част на устройството ще се върти, докато този момент се балансира от противодействащия момент Mpr \u003d c2?, създаден от пружини или скоби. В момента на равновесие M = Mpr, откъдето
α=(c1/c2) I 2 = kI 2 (97)
където k е постоянна стойност.
Следователно в устройства с електромагнитен измервателен механизъм ъгълът на въртене a на подвижната част и показалеца е пропорционален на квадрата на тока, преминаващ през намотката. Следователно такова устройство има неравномерна (квадратна) скала. За да се изгладят тези неравности, сърцевината получава специална листовидна форма, в резултат на което формата на магнитното поле и силата, създавана от намотката, се променят при прибиране на сърцевината.
Елиминирането на вибрациите на подвижната система на устройството, когато стрелката се движи от една позиция в друга, се извършва от амортисьор 5.
В устройства с кръгла намотка движещата се система се върти в резултат на взаимодействието на две стоманени намагнитвания
Ориз. 325. Устройство на астатичен измервателен механизъм
подвижни плочи 3, разположени вътре в намотката 1. Едната от тях е фиксирана върху оста на устройството, а другата - върху вътрешната повърхност на рамката на намотката. Когато токът преминава през бобината, плочите се магнетизират и техните еднакви полюси са разположени един срещу друг. Между тях възникват сили на отблъскване и се създава въртящ момент, който завърта оста със стрелка 4.
Приложение. Електромагнитните инструменти се използват главно за измерване на ток и напрежение в промишлени AC инсталации. При периодична промяна на тока, преминаващ през устройството, силата, създадена от неговата намотка, няма да се промени по посока, тъй като е пропорционална на квадрата на тока. Ъгълът на отклонение на стрелката се определя от някаква средна сила F, чиято стойност е пропорционална на средната квадратична стойност на тока или напрежението. Следователно електромагнитните устройства в AC вериги измерват ефективните стойности на тока иливолтаж.
Бобината по време на измерванията може да бъде включена в електрическата верига последователно или паралелно с две точки, между които действа определено напрежение. В първия случай устройството ще работи като амперметър, във втория - като волтметър.
Предимствата на устройствата за електромагнитна система са простота и надеждност на дизайна, ниска цена, устойчивост на претоварване и пригодност за измервания в AC и DC вериги. Недостатъците включват ниска точност, ниска чувствителност, неравномерен мащаб и зависимостта на показанията от външни магнитни полета и AC честота.
Астатични устройства. Намотките на електромагнитните устройства създават относително слабо магнитно поле, тъй като силовите линии на това поле преминават главно през въздуха. Следователно такива устройства са много чувствителни към влиянието на външни магнитни полета. За да се предпазят от тези влияния, електромагнитните устройства са заобиколени от стоманени екрани или са направени астатични. Астатичното устройство има две плоски намотки 1 и две сърцевини 2, разположени на обща ос (фиг. 325). Намотките на намотките са включени така, че посоките на техните магнитни потоци F1 и F2 са противоположни. Въртящите моменти действат върху подвижната система на устройството в същата посока. Следователно външният магнитен поток Fvn ще засили полето на едната намотка и ще отслаби полето на другата; общият въртящ момент, създаден от тях, ще остане непроменен.