Ποια είναι τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα των ηλεκτρομαγνητικών μετρητών;

Ηλεκτρομαγνητικά όργανα μέτρησης — συσκευές που βασίζονται στην ιδιότητα του μαγνητικού πεδίου να προσελκύει, για παράδειγμα, σιδηρομαγνητικά σώματα. χαλυβδοσίδηρος. Όταν ένα ρεύμα ρέει μέσα από το πηνίο, δημιουργείται ένα μαγνητικό πεδίο σε αυτό, το οποίο τείνει να τραβήξει μέσα στο πηνίο έναν χαλύβδινο οπλισμό που συνδέεται με το βέλος της συσκευής.

Το βέλος συγκρατείται στην αρχική θέση με ένα σπειροειδές ελατήριο. Η εκτροπή του βέλους μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την εκτίμηση της ισχύος του ρεύματος που διέρχεται από το πηνίο. Εφόσον η περιέλιξη ρεύματος τραβάει τον οπλισμό είτε τροφοδοτείται με συνεχές είτε με εναλλασσόμενο ρεύμα, τότε οι μετρητές ηλεκτρομαγνήτη από χάλυβα είναι εξίσου κατάλληλοι για τη μέτρηση τόσο συνεχούς όσο και εναλλασσόμενου ρεύματος.

Έτσι, μια ηλεκτρομαγνητική συσκευή έχει έναν ηλεκτρομαγνητικό μηχανισμό μέτρησης με ένα σταθερό πηνίο, μέσα από το πηνίο του οποίου ρέει ηλεκτρικό ρεύμα και έναν ή περισσότερους σιδηρομαγνητικούς πυρήνες τοποθετημένους στον άξονα.

Οι ηλεκτρομαγνητικές συσκευές μέτρησης χρησιμοποιούνται σε αμπερόμετρα, βολτόμετρα, συχνόμετρα και μετρητές φάσης.

Οι ηλεκτρομαγνητικές συσκευές παράγονται με ένα επίπεδο ή στρογγυλό πηνίο. Ένα επίπεδο σταθερό πηνίο (Εικ. 1, α) συνήθως τυλίγεται από ένα παχύ σύρμα 1 σε ένα μη σιδηρομαγνητικό πλαίσιο 2 έτσι ώστε να σχηματίζεται ένα διάκενο αέρα μέσα του. Δίπλα στο κενό τοποθετείται μια σιδηρομαγνητική πλάκα 7, ο άξονας της πλάκας βρίσκεται ασύμμετρα, το βέλος 8 της συσκευής είναι προσαρτημένο στον άξονα που κινείται κατά μήκος της κλίμακας 3 της συσκευής. Ένα αντίθετο ελατήριο 6 και ένας τομέας αλουμινίου 5 είναι τοποθετημένοι στον άξονα, που μπορούν να περιστρέφονται στο πεδίο ενός μόνιμου μαγνήτη 4.

Μια ηλεκτρομαγνητική συσκευή με κυκλικό πηνίο είναι δομημένη ως εξής. Ένα στρογγυλό πηνίο 10 (Εικ. 1, β) με κεντρικό διάκενο αέρα τυλίγεται από ένα παχύ σύρμα. Μια σιδηρομαγνητική πλάκα 11 στερεώνεται μέσα στο διάκενο και μια δεύτερη αλλά ήδη κινούμενη σιδηρομαγνητική πλάκα 12 είναι στερεωμένη στον άξονα. Ένα αντίθετο ελατήριο 13 και ένα βέλος 14 της συσκευής στερεώνονται στον άξονα της πλάκας 12. Για τη δημιουργία μιας αντίστροφης ροπής, ο τομέας αλουμινίου στερεώνεται στον άξονα και εγκαθίσταται μόνιμος μαγνήτης — δεν φαίνεται στο σχήμα.

Ρύζι. 1. Ηλεκτρομαγνητικός μηχανισμός μέτρησης: α — με επίπεδο πηνίο, β — με στρογγυλό πηνίο

Πλεονεκτήματα ηλεκτρομαγνητικών οργάνων μέτρησης

Η γωνία εκτροπής του βέλους μιας ηλεκτρομαγνητικής συσκευής μέτρησης εξαρτάται από το τετράγωνο του ρεύματος. Αυτό σημαίνει ότι οι συσκευές ηλεκτρομαγνητικού συστήματος μπορούν να λειτουργούν σε κυκλώματα DC και AC.

Όταν το εναλλασσόμενο ρεύμα ρέει μέσω του πηνίου, ο κινητός πυρήνας μαγνητίζεται ταυτόχρονα με την αλλαγή στην κατεύθυνση του μαγνητικού πεδίου και η κατεύθυνση της ροπής δεν αλλάζει, δηλαδή η αλλαγή στο πρόσημο του ρεύματος δεν επηρεάζει την σημάδι της γωνίας απόκλισης. Η ένδειξη της συσκευής στο κύκλωμα AC είναι ανάλογη με τις τιμές rms των μετρούμενων τιμών.

Οι ηλεκτρομαγνητικοί μετρητές είναι απλοί στο σχεδιασμό, φθηνοί, ειδικά ο πίνακας του πίνακα. Μπορούν να μετρήσουν άμεσα μεγάλα ρεύματα επειδή τα πηνία τους είναι ακίνητα και μπορούν εύκολα να κατασκευαστούν από σύρματα με μεγάλη επιφάνεια διατομής.

Η βιομηχανία παράγει αμπερόμετρα του ηλεκτρομαγνητικού συστήματος για άμεση σύνδεση με ρεύματα έως 150 A.

Οι ηλεκτρομαγνητικές συσκευές μέτρησης αντέχουν όχι μόνο βραχυπρόθεσμες, αλλά και μακροπρόθεσμες υπερφορτώσεις, εάν υπάρχουν, που συμβαίνουν κατά τη διαδικασία μέτρησης.

Μειονεκτήματα ηλεκτρομαγνητικών οργάνων μέτρησης

Τα μειονεκτήματα των ηλεκτρομαγνητικών συσκευών μέτρησης περιλαμβάνουν: ανομοιομορφία της κλίμακας και σχετικά χαμηλή ευαισθησία κατά τη μέτρηση χαμηλών ρευμάτων, δηλαδή σχετικά χαμηλή ακρίβεια μέτρησης στην αρχή της κλίμακας, εξάρτηση των ενδείξεων του οργάνου από την επίδραση εξωτερικών μαγνητικών πεδίων, χαμηλή εύρος μέτρησης συχνότητας, υψηλή ευαισθησία των οργάνων στις διακυμάνσεις των συχνοτήτων ρεύματος και η υψηλή κατανάλωσή τους (έως 2 W για αμπερόμετρα για ρεύματα έως 10 A και 3 — 20 W για βολτόμετρα, ανάλογα με την τάση).

Για πολλές συσκευές, η κλίμακα είναι σχεδόν ίδια.

Τα ηλεκτρομαγνητικά όργανα μέτρησης είναι επιρρεπή στην επίδραση εξωτερικών μαγνητικών πεδίων επειδή έχουν πολύ αδύναμο εγγενές μαγνητικό πεδίο. Το γεγονός είναι ότι τα πηνία είναι κατασκευασμένα χωρίς σιδηρομαγνητικούς πυρήνες, επομένως το μαγνητικό πεδίο που δημιουργείται σε αυτά περικλείεται στον αέρα και είναι γνωστό ότι ο αέρας είναι ένα μέσο με πολύ υψηλή μαγνητική αντίσταση. Για την εξάλειψη της επιρροής των μαγνητικών πεδίων, χρησιμοποιούνται ευρέως διάφορες μαγνητικές ασπίδες ή οι συσκευές κατασκευάζονται σε αστατική έκδοση.

Στις αστατικές συσκευές μέτρησης, αντί για ένα πηνίο με πυρήνα, χρησιμοποιούνται δύο σταθερά πηνία και δύο πυρήνες τοποθετημένοι σε έναν άξονα με ένα βέλος, αντίστοιχα. Οι περιελίξεις των πηνίων συνδέονται σε σειρά μεταξύ τους και έτσι όταν το μετρούμενο ρεύμα διέρχεται μέσα τους δημιουργούνται σε αυτές μαγνητικές ροές που κατευθύνονται το ένα προς το άλλο.

Εάν η συσκευή μέτρησης βρίσκεται σε εξωτερικό μαγνητικό πεδίο, αυξάνει το μαγνητικό πεδίο στο ένα πηνίο και μειώνεται στο άλλο. Επομένως, μια αύξηση της ροπής σε ένα πηνίο αντισταθμίζεται από την ίδια μείωση της ροπής στο άλλο. Αυτό αντισταθμίζει την επίδραση ενός εξωτερικού ομοιόμορφου μαγνητικού πεδίου. Εάν το εξωτερικό μαγνητικό πεδίο δεν είναι ομοιόμορφο, εμφανίζεται μόνο μερική αντιστάθμιση.