При этом вращающий момент будет определяться вращением

, (3.3)

Где S = a l – активная площадь рамки.

При повороте рамки на угол  возникает противодействующий момент

М _пр = W a  (W – удельный противодействующий момент спиральной пружинки).

В установившемся положении рамки, когда М _вр= М _пр угол поворота a, подвижной части ИМ определяется выражением

, (3.4)

Где отношение является чувствительностью ИМ по току. При этом постоянная прибора по току будет равна , а измеряемый ток можно определить из выражения I = C _Ia, падение напряжения на зажимах прибора будет равно U = IR = C _Ia R = C _иa, где C _и = C _I R – постоянная прибора по напряжению (К – внутреннее сопротивление прибора). Из сказанного следует, что ИМ магнитно-электрической системы можно применять как для измерения тока, так и для измерений напряжения. При непосредственном включении такого ИМ для измерения тока и напряжения возникает опасность его повреждения по причине малых значений предельно допустимых I _доп и U _доп, действующих на обмотку механизма (мА, а 2 вольт). Поэтому для измерения больших значений I и U требуется соответствующий масштабный преобразователь в виде шунта или добавочного сопротивления.

Электроизмерительные приборы магнитоэлектрической системы применяются в качестве вольтметров, милливольтметров, амперметров, миллиамперметров, микроамперметров в практике эксплуатации устройств железнодорожной автоматики и телемеханики, связи электротяги и электроэнергетики. Магнитоэлектрические измерительные механизмы используются и в сложных приборах, например, в электронных аналоговых приборах.

Электродинамический измерительный механизм.

Принцип действия этого ИМ (рис.3.4) основан на взаимодействии магнитных полей двух катушек с токами: неподвижной 1 и подвижной 2. Подвижная катушка закрепляется на оси или растяжках и может поворачиваться внутри неподвижной.

Рис. 3.4. Схема устройства электродинамического ИМ

Подвод тока к подвижной катушке осуществляется через спиральные пружинки или растяжки.

Конструктивно неподвижная катушка изготавливается в виде двух одинаковых секций с зазором между ними. Это позволяет получить более равномерное магнитное поле между катушками и обеспечить удобство расположения оси.

Из-за слабого собственного магнитного поля (отсутствует магнитопровод) ИМ подвержен влиянию внешних постоянных и переменных магнитных полей. Для защиты от влияний высших магнитных полей использовались ранее астатические конструкции. В настоящее время используются магнитные экраны из ферромагнитных материалов, например, пермаллой, обладающий повышенной магнитной проницаемостью в слабых магнитных полях.

Для получения выражений для вращающих моментов при работе на постоянном и переменном токе воспользуемся выражением 3.1.

Энергия магнитного поля двух катушек с токами I ₁ и I ₂ равна

, (3.5)

где L ₁ и L ₂ – индуктивности катушек;

М ₁₂ – взаимная индуктивность между катушками L ₁ и L ₂ не зависят от угла поворота a, поэтому

. (3.6)

Работа на переменном токе.

Пусть по обмоткам протекают токи

и .

При этом из-за своей мощности подвижная часть будет реагировать на среднее значение вращающего момента

, (3.7)

где I ₁ и I ₂ – действующие значения токов;

M (t) – мгновенное значение вращающего момента;

Y – угол сдвига фаз между токами I ₁ и I ₂.

При установившемся отклонении указателя имеем равенство

.

Тогда . (3.8)

Из 3.8 следует, что электродинамический ИМ является перемножающим и фазочувствительным. Это позволяет использовать его не только в амперметрах, вольтметрах, но и в ваттметрах, фазометрах.

Поскольку приборы этой системы являются самыми точными из всех систем, работающих на переменном токе, их применяют как образцовые при калибровке и проверке технических приборов в лабораториях транспортных заводов, крупных железнодорожных узлов.

Дата добавления: 2014-01-07