10. Электромагнитные измерительные механизмы.

Принцип действия ЭМ приборов основан на взаимодействии магнитного поля катушки, по обмотке которой протекает измерительный ток и одного или нескольких ферромагнитных сердечников (рис.21) .

Э лектромагнитные ИМ различаются формой намагничиваюх) катушек, а также числом и формой ферромагнет­иков. Чаще других применяются круглые и прямоугольные-катушки, цилиндрические и призматические сердечники.

На рисунке 21(а, б) даны конструктивные схемы наиболее распространённых механизмов отталкивающего действия. Механизм имеет на рисунке 21 а, имеет круглую рабочую катушку 1 и два цилиндрических(коаксиальных) сердечника

Рис. 21 Конструктивные элементы электромагнитных механизмов.

2 и 3. Один сердечник 3 неподвижен , а другой 2 укреплен вместе с указателем 6 на оси 4 подвижной части. Их форма обусловлена необходимостью получения требуемого характера шкалы. При прохождении тока по обмотке катушки оба сердечника намагничиваются с одинаковой полярностью, вследствие чего подвижный сердечник отталкивается от неподвижного. Так образуется вращающий момент механизма. Противодействующий момент создается спиральной пружиной 5, а успокоение подвижной части механизма осуществляется воздушным или магнитоиндукционным успокоителем. Для снижения влияния внешних магнитных полей рабочая катушка экранируется (экраны и успокоители на рис. 23, а — 6 не показаны). Сердечники и экраны изготовляют из магнитомягких материалов. Механизм с круглой катушкой и цилиндрическими сердечниками широко применяют в щитовых приборах различного назначения. Его достоинством наряду с очень простой и удобной регулировкой является возможность получения требуемого характера шкалы.

Уравнение шкалы:

где L - индуктивность катушки.

Достоинства: приборы работают на любом токе. Простота конструкции , дешевизна, высокая надежность.

Недостатки: неравномерная шкала, сильное влияние магнитных полей, низкая чувствительность и класс точности. Приборы ЭМ системы : амперметр, вольтметр, фазометр, частотомер, фарадометр.

Погрешности. В электромагнитных приборах с некоторыми общими погреш­ностями, характерными для большинства электромеханических приборов (погрешности отсчета, от трения в опорах, от опрокиды­вания, от упругого последствия пружинок или растяжек и т. д.), имеют место специфические погрешности. Погрешность от гистерезиса материала сердечников и экранов появляется при работе прибора на постоянном токе, когда есть разница в показаниях прибора при возрастании и убывании тока. Для снижения этой погрешности сердечники изготовляют из высококачественных железоникелевых сплавов с малой коэр­цитивной силой и затем подвергают отжигу в вакууме или водороде. Погрешность переносимых вольтметров от собственного нагрева рабочей катушки проходящим по ней током. Изменение показаний электромагнитных вольтметров, вызван­ное изменением окружающей температуры, определяется величи­нами температурных коэффициентов сопротивления цепи катушки (В_ц) и упругости материала растяжек или пружин(Вw). Изменение показаний электромагнитных приборов, вызвано изменением частоты, обусловлено влиянием вихревых токов, изменением индуктивного сопротивления рабочей катушки и наличием межвитковой емкости этой катушки. При работе прибора на переменном токе в металлических деталях ИМ индуцируются вихревые токи, значения и угол сдвига которых (относительно рабочего тока) меняются при изменении частоты и угла отклонения подвижной части, что ведет к изменению показаний прибора. Последнее становится заметным при работе на повышенных частотах и является основной составляющей частотной погрешности амперметров. Изменение показаний электромагнитного прибора под влиянием внешнего магнитного поля при самом неблагоприятном направлении поля и отсутствии магнитного экранирования определяют по формуле

у_н = Не/Нк100%,

где Н_е = 400 А/м — напряженность внешнего поля при испытании прибора; Н_к — напряженность поля внутри рабочей катушки при номинальном токе в обмотке.

При небольших значениях Н_к (2500—4000 А/м) получим недопустимо большие значения у_н (более 10%). Применение магнитного экранирования измерительного механизма снижает у_н до требуемых значений, так как при этом внешнее магнитное поле уменьшается экраном в к_э раз, где к₃ — коэффициент экранирования.

Изменение показаний электромагнитных приборов, вызванное отклонением формы кривой тока или напряжения от синусоидальной, оказывается существенным только при больших значениях магнитной индукции в сердечниках, близких к насыщению.