Подвижный сердечник, перемещается в зазоре между полюсными наконечниками

Электромагнитные приборы

Принцип действия основан на взаимодействии магнитного поля неподвижной катушки с током с подвижным ферромагнитным сердечником, эксцентрично закрепленным на оси.

Наибольшее распространение получили измерительные механизмы с плоской катушкой, с круглой катушкой и замкнутым магнитопроводом

Конструктивные варианты:

с круглой катушкой с замкнутым магнитопроводом

Обмотка из медного провода, имеющая воздушный зазор

Неподвижный сердечник из ферромагнитного материала

Подвижный сердечник из ферромагнитного материала

Спиральная пружина.

Неподвижный магнитопровод

Полюсные наконечники

подвижный сердечник, перемещается в зазоре между полюсными наконечниками

При протекании тока через катушку возникает магнитное поле, которое воздействуя на подвижный сердечник, стремиться расположить его таким образом. Чтобы энергия поля была наибольшей

Уравнение преобразования:

Из уравнения преобразования следует:

- зависимость угла поворота подвижной части от тока нелинейна;

- поворот подвижной части одинаков как при постоянном так и переменном токе, имеющем действующее значение;

- показания прибора не зависят от формы кривой измеряемого тока.

Линейную зависимость угла поворота от тока получают для значительной части рабочего диапазона показаний, изготовляя сердечник специальной формы, при которой dL/dα является требуемой функцией α.

Показания электромагнитных приборов на постоянном токе различаются при возрастающих и убывающих значениях тока. Обусловлено потерями на гистерезис. (сердечник из электротехнической стали, из пермаллоя практически ничтожно)

При работе на переменном токе в окружающих металлических частях и сердечнике возникают вихревые токи, размагничивающие сердечник. Вследствие этого показания на переменном токе немного меньше, чем на постоянном. Указанное различие в показаниях увеличивается с ростом частоты.

При несинусоидальном токе

I – действующее значение переменного несинусоидального тока.

Успокоение обеспечивается либо воздушным успокоителем, либо магнитоиндукционным путем.

Основная область применения ЭМ механизмов – измерение тока и напряжения промышленной частоты.

В ЭМ амперметрах катушка измерительного механизма включается непосредственно в цепь измеряемого тока. Щитовые амперметры выпускаются с одним диапазоном измерения. Переносные имеют несколько поддиапазонов. Переход осуществляется переключением секций обмотки катушки, включаемых последовательно или параллельно. Промышленность выпускает переносные амперметры класса точности 0.5 для частот до 1500 Гц. Щитовые – класса точности 1.5 и 2.5 для токов до 300 А со встроенными трансформаторами тока и до 10 кА с наружными.

ЭМ вольтметр состоит из ЭМ измерительного механизма и включаемого последовательно с ним добавочного резистора.

Угол поворота подвижной части ЭМ вольтметра описывается соотношением:

Z – полное сопротивление цепи вольтметра (катушки и добавочного резистора).

Промышленностью выпускаются переносные вольтметры класса точности 0.5 от 1.5 до 600 В в диапазоне частот 45 – 100 Гц, щитовые 1.5 и 2.5 при непосредственном включении до 600 В и до 600 кВ с трансформаторами напряжения для частот от 45 до 1000 Гц.

Свойства:

· применимость на постоянном и переменном (в том числе несинусоидальном) токе;

надежность; большая перегрузочная способность;

· невысокая точность; большое потребление энергии; узкий частотный диапазон, неравномерная шкала в пределах 25 – 100 %;

· температурная погрешность.

Расширение пределов измерения: с помощью измерительных трансформаторов тока и напряжения.

На работу ЭМ механизмов сильное влияние оказывают внешние магнитные поля. Для устранения этого влияния применяют магнитное экранирование, иногда используют астатическую конструкцию. При измерении применяют метод взятия двух отсчетов: первый нормальное положение прибора, а второй – при развернутом на 180⁰ в горизонтальной плоскости – с последующим вычислением среднего значения.