Mitkä ovat sähkömagneettisten mittareiden edut ja haitat?

Sähkömagneettiset mittauslaitteet — laitteet, jotka perustuvat magneettikentän ominaisuuteen vetää puoleensa esimerkiksi ferromagneettisia kappaleita. pehmeää terästä. Kun kelan läpi kulkee virta, syntyy siihen magneettikenttä, joka pyrkii vetämään kelan sisään laitteen nuoleen kytketyn teräksen.

Kierrejousi pitää nuolta alkuasennossa. Nuolen taipuman avulla voidaan arvioida kelan läpi kulkevan virran voimakkuutta. Koska virtakäämi vetää ankkurin syötetäänpä se tasa- tai vaihtovirralla, niin teräksiset sähkömagneettimittarit sopivat yhtä hyvin sekä tasa- että vaihtovirran mittaamiseen.

Näin ollen sähkömagneettisessa laitteessa on sähkömagneettinen mittausmekanismi, jossa on kiinteä käämi, jonka käämin läpi virtaa sähkövirta, ja yksi tai useampi ferromagneettinen sydän asennettuna akselille.

Sähkömagneettisia mittalaitteita käytetään ampeerimittareissa, volttimittareissa, taajuusmittareissa ja vaihemittarit.

Sähkömagneettiset laitteet valmistetaan litteällä tai pyöreällä kelalla. Litteä kiinteä kela (kuva 1, a) on yleensä kiedottu paksusta langasta 1 ei-ferromagneettiselle rungolle 2 siten, että sen sisään muodostuu ilmarako. Raon viereen on sijoitettu ferromagneettinen levy 7, levyn akseli sijaitsee epäsymmetrisesti, laitteen nuoli 8 on kiinnitetty laitteen asteikkoa 3 pitkin liikkuvaan akseliin. Vastakkainen jousi 6 ja alumiinisektori 5 on asennettu akselille, joka voi pyöriä kestomagneetin 4 kentässä.

Sähkömagneettinen laite, jossa on pyöreä kela, on rakenteeltaan seuraava. Pyöreä kela 10 (kuva 1, b), jossa on ilmaväli, on kierretty paksusta langasta. Raon sisään on kiinnitetty ferromagneettinen levy 11 ja akselille toinen, mutta jo liikkuva ferromagneettinen levy 12. Levyn 12 akseliin on kiinnitetty laitteen vastajousi 13 ja nuoli 14. Vastamomentin luomiseksi alumiinisektori kiinnitetään akseliin ja asennetaan kestomagneetti - ei näy kuvassa.

Riisi. 1. Sähkömagneettinen mittausmekanismi: a — litteällä kelalla, b — pyöreällä kelalla

Sähkömagneettisten mittauslaitteiden edut

Sähkömagneettisen mittauslaitteen nuolen taipumakulma riippuu virran neliöstä. Tämä tarkoittaa, että sähkömagneettisten järjestelmien laitteet voivat toimia DC- ja AC-piireissä.

Kun vaihtovirta kulkee kelan läpi, liikkuva ydin magnetoidaan samanaikaisesti magneettikentän suunnan muutoksen kanssa, eikä vääntömomentin suunta muutu, eli virran etumerkin muutos ei vaikuta poikkeamakulman merkki. Laitteen lukema vaihtovirtapiirissä on verrannollinen mitattujen arvojen rms-arvoihin.

Sähkömagneettiset mittarit ovat rakenteeltaan yksinkertaisia, edullisia, varsinkin paneelilevy. Ne pystyvät mittaamaan suoraan suuria virtoja, koska niiden käämit ovat paikallaan ja ne voidaan helposti valmistaa suuren poikkipinta-alan johdoista.

Teollisuus valmistaa sähkömagneettisen järjestelmän ampeerimittareita, jotka voidaan liittää suoraan virtoihin 150 A asti.

Sähkömagneettiset mittalaitteet kestävät paitsi lyhytaikaisia ​​myös pitkäaikaisia ​​ylikuormituksia, jos niitä on mittausprosessin aikana.

Sähkömagneettisten mittauslaitteiden haitat

Sähkömagneettisten mittauslaitteiden haittoja ovat mm: asteikon epätasaisuus ja suhteellisen alhainen herkkyys mitattaessa pieniä virtoja, eli suhteellisen alhainen mittaustarkkuus asteikon alussa, instrumentin lukemien riippuvuus ulkoisten magneettikenttien vaikutuksesta, matala- taajuusmittausalue, instrumenttien korkea herkkyys virtataajuuksien vaihteluille ja niiden suuri kulutus (jopa 2 W ampeerimittareille virroille 10 A asti ja 3 - 20 W volttimittareille jännitteestä riippuen).

Monissa laitteissa asteikko on lähes sama.

Sähkömagneettiset mittauslaitteet ovat herkkiä ulkoisten magneettikenttien vaikutuksille, koska niillä on erittäin heikko sisäinen magneettikenttä. Tosiasia on, että kelat on valmistettu ilman ferromagneettisia ytimiä, joten niissä luotu magneettikenttä on suljettu ilmaan, ja tiedetään, että ilma on väliaine, jolla on erittäin korkea magneettinen vastus. Magneettikenttien vaikutuksen eliminoimiseksi käytetään laajalti erilaisia ​​magneettisuojaimia tai laitteet valmistetaan astaattisena versiona.

Astaattisissa mittalaitteissa yhden ytimellisen kelan sijaan käytetään kahta kiinteää kelaa ja kahta yhdelle akselille nuolella asennettua sydäntä. Käämien käämit on kytketty sarjaan toistensa kanssa ja siten, että kun mitattu virta kulkee niiden läpi, niihin syntyy toisiaan kohti suuntautuvia magneettivuuksia.

Jos mittalaite on ulkoisessa magneettikentässä, se lisää toisessa kelassa magneettikenttää ja pienentää toisessa. Siksi yhden käämin vääntömomentin kasvu korvataan samalla vääntömomentin laskulla toisessa. Tämä kompensoi ulkoisen tasaisen magneettikentän vaikutusta. Jos ulkoinen magneettikenttä ei ole tasainen, tapahtuu vain osittainen kompensointi.