Принцип дії магнітоелектричних вимірювальних перетворювачів полягає у взаємодії поля постійного магніту з магнітним полем рамки (котушки), по якій протікає вимірюваний струм

Магнітоелектричний вимірювальний перетворювач

Основні елементи конструкції магнітоелектричного вимірювального перетворювача наведені на рис. 2.4.

Постійний магніт, полюсні наконечники і циліндричне осердя складають магнітну систему механізму. В рівномірному проміжку між полюсними наконечниками 1 постійного магніту і осердям створюється сильне радіально-рівномірне магнітне поле, в якому знаходяться дві сторони рамки 2 з мідної чи алюмінієвої проволоки. По витках рамки протікає постійний струм, пов’язаний відомою залежністю з вимірюваною електричною величиною (тобто з вимірюваним струмом чи напругою). Цей струм підводиться до рамки через спіральні пружини 3. Рамка закріплена між двома півосями. На одній із півосей закріплена стрілка 4, кінець якої переміщується над шкалою 5.

Магнітне поле постійного магніту N-S (рис. 2.4), взаємодіючи зі струмами в тих частинах рамки, що знаходяться в просторі між полюсними наконечниками і осердям, створює обертальний момент, який намагається повернути рамку так, щоб через площину, охоплену її витками, проходив максимальний магнітний потік. При повороті рамки закручуються спіральні пружини 3 і створюється протидійний момент. Поворот рамки припиниться, коли протидійний момент стане рівним обертальному. В цьому стані рухомої частини за положенням стрілки над шкалою 5 можна визначити значення вимірюваної величини.

Рисунок 2.4

Значення обертального моменту, як показано раніше, можна визначити як похідну від енергії електромагнітного поля за кутом повороту рухомої частини a:

(2.9)

Якщо площина рамки перпендикулярна лініям потоку (на рис.2.4 це відповідає вертикальному положенню рамки), то магнітне потокозчеплення з нею дорівнює повному потокозчепленню магнітного потоку з витками рамки. Енергія електромагнітного поля в цьому випадку

,

де І – струм у провідниках рамки.

При повороті рамки в радіально-рівномірному магнітному полі на кут відбувається зміна потокозчеплення на і зміна енергії на величину. Звідси обертальний момент:

, (2.10)

де; B – індукція магнітного поля постійного магніту; S – площа рамки (котушки); w – кількість витків рамки (котушки).

Таким чином, обертальний момент пропорційний струмові І в рамці.

Протидійний момент, який виникає при повороті рамки та закручуванні пружини, пропорційний куту повороту рамки a

. (2.11)

В статичному режимі роботи рухома частина буде знаходитись у рівновазі, коли

.

Прирівняємо (2.10) і (2.11)

і отримаємо рівняння перетворення магнітоелектричного ВП

. (2.12)

Подамо (2.12) у такому вигляді:

, (2.13)

де - чутливість магнітоелектричного вимірювального перетворювача.

Проаналізуємо рівняння (2.13).

1. Якщо напрям струму зміниться на протилежний, то відповідно зміниться і напрям обертального моменту. Отже, за допомогою магнітоелектричного ВП можна вимірювати тільки постійний струм (або напругу).

2. Статична характеристика даного перетворювача лінійна, оскільки чутливість

3. В зв’язку з тим, що чутливість у магнітоелектричних ВП постійна, вони мають рівномірну шкалу.

4. До переваг магнітоелектричних ВП (у порівнянні з іншими типами електромеханічних ВП) відносять також високу чутливість, мале споживання енергії від об’єкта вимірювання, малий вплив на покази приладів зовнішніх магнітних полів).

5. До недоліків відносять такі: неможливість вимірювання змінних струмів (без додаткових перетворювачів), мала здатність до перевантажень, відносно висока вартість та складність вимірювального механізму.

Дата добавления: 2014-10-22