Вывод уравнения преобразования

АНАЛОГОВЫЕ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

Это приборы, принцип действия которых основан на взаимодействии магнитного поля постоянного магнита с рамкой, по которой протекает ток.

Устройство (рисунок Маташкин):

1. Постоянный магнит

2. Магнитопровод

3. Полюсные наконечники

4. Неподвижный цилиндрический
сердечник

5. Подвижная рамка (катушка)

6. Две полуоси для крепления рамки

7. Две спиральных пружина

8. Указатель

9. Шкала

10. Воздушный зазор

Виды магнитоэлектрических приборов:

А) По коструктивному исполнению:

- с подвижным магнитом

- с подвижной рамкой (с внешним магнитом и с внутренним магнитом)

б) По способу создания противодействующего момента:

- с механическим противодействующим моментом

- с электрическим противодействующим моментом (логометры).

Принцип действия:

Полюсные наконечники (3) и неподвижный цилиндрический сердечник (4) благодаря своей форме создают сильное равномерное магнитное поле в зазоре между ними. Это магнитное поле имеет постоянную магнитную индукцию В.

Там же в зазоре в магнитном поле находится подвижная рамка (5).

К подвижной рамке через две спиральные пружины (7) подводят ток I. При взаимодействии магнитного поля постоянного магнита и проводника с током возникает вращающий момент , рамка начинает перемещаться в узком воздушном зазоре (10). Рамка связана с осью (6), а следовательно с указателем (8), который при повороте рамки перемещается относительно шкалы (9). Препятствуют повороту рамки (т.е. создают противодействующий момент) те же самые две пружины.

Возьмем уравнение преобразования энергии в общем виде:

(1)

Энергия электромагнитного поля, сцепляющегося с подвижной рамкой определяется по формуле:

, (2)

где y - потокосцепление магнитного поля постоянного магнита с рамкой, равное произведению магнитной индукции В на площадь рамки S, на угол ее поворота a, на число витков обмотки рамки и на ток I.

Подставим (2) в (1) и сократим .

Получим выражение для установившегося угла поворота подвижной части измерительного механизма:

, (3)

где S_I – чувствительность измерительного механизма к току.

Из выражения (3) вытекают следующие особенности измерительного механизма магнитоэлектрической системы:

1. ИМ непосредственно является измерителем тока. На его основе изготавливают амперметры, вольтметры, гальванометры, омметры.

2. Так как S_I величина постоянная, не зависящая от измеряемой величины и угла поворота подвижной части, прибор будет иметь равномерную шкалу.

3. Изменение направления электрического тока ведет к изменению направления угла отклонения указателя.

4. При подведении переменного тока прибор будет измерять среднее за период значение.

Дата добавления: 2013-12-12