2. Прилади електромагнітної системи

Е лектромагнітні вимірювальні прилади застосовують для вимірю­вання сили струму або напруги в колах змінного чи постійного струму. Прилади цього типу про-мисловість ви-пускає у двох кон-структивних ва-ріантах: з плос-кою та круглою котушкою.

Дія електро-магнітного прила-ду з плоскою ко-тушкою грунтує-ться на принципі втягування феро-магнітного осердя в котушку зі струмом. Такий прилад (рис. 64) являє собою котушку 1, намотану на каркас з щілиноподібним отвором. Рухома частина приладу складається з осі зі стрілкою, несиметрично закріпленого осердя 2 та зворотної пружи­ни 3. Для швидкого заспокоєння стрілки відносно положення рівноваги служить заспокоювач із повітряним гальмуванням 4.

Якщо прилад увімкнути в мережу, то по котушці пройде струм і магнітне поле, яке виникає при цьому, втягне осердя всередину котуш­ки. Осердя закріплене на осі несиметрично, тому рухома частина при­ладу повертається на деякий кут. Рухома частина повертатиметься до­ти, поки обертаючий момент, утворений струмом, не зрівноважиться протидіючим моментом спіральної пружини.

Кут повороту рухомої частини залежить від сили, з якою осердя втягується всередину котушки. Ця сила прямо пропорційна силі струму І та магнітній індукції В поля котушки: F = kBI, де k —ко­ефіцієнт пропорційності.

Оскільки за відсутності насичення магнітна індукція прямо про­порційна силі струму, то кут повороту рухомої частини буде прямо пропорційний квадратові сили струму. У цьому разі шкала приладу має бути квадратичною. Проте наявність у приладі феромагнітного осердя ускладнює цю залежність, внаслідок чого шкала електромаг­нітних вимірювальних приладів нерівномірна. Надаючи осердю спе­ціальної форми та змінюючи його розташування відносно котушки, можна добитися деякого зменшення нерівномірності шкали в біль­шій її частині, крім початкових поділок, які залишаються дуже стис­неними.

У котушках електромагнітних вольтметрів велика кількість (2000... 10 000) витків проводу діаметром 0,08...0,1 мм. У котушках амперметрів невелика кількість витків товстого мідного проводу круг­лого або стрічкового перерізу. Зовнішні магнітні поля виявляють великий вплив на роботу електромагнітного приладу, але завдяки феромагнітному кожухові цей вплив значно послаблюється.

У приладі з круглою котушкою (рис. 65) всередині неї розміщені два осердя: рухоме 1, жорстко закріплене на осі приладу разом зі стрілкою, та нерухоме 4. Коли по котушці З протікає струм, який збуджує магнітне поле, кінці осердя намагнічуються з однаковою полярністю і відштовхування їхніх однойменних полюсів створює обертаючий момент. Рухоме осердя 1, відштовхуючись від нерухомо­го 5, повертає вісь зі стрілкою на деякий кут. Для послаблення впливу зовнішніх магнітних полів котушка забезпечена феромагнітним екра­ном 2. Прилад обладнано магнітним заспокоювачем 5.

У магнітному полі електромагнітного приладу відносно невели­ка кількість сталі, і велика частина магнітного потоку проходить у повітрі. Через це вимірювальний механізм електромагнітної системи має малу чутливість, отже, важко виготовити амперметр на низьку си­лу струму (до 0,5 А) або вольтметр на низьку напругу (менше 10 В).

Здатність приладу працювати в колах змінного і постійного стру­му пояснюється тим, що зміна напрямку струму в котушці призводить до перемагнічування осердь, внаслідок чого напрямок обертаю­чого моменту не міняється. У разі змінного струму прилад показує діючі значення струму або напруги. Потужність, яку споживають електромагнітні прилади від мережі, становить від 2 до 8 Вт.

До переваг електромагнітних приладів слід віднести їхню просто­ту, дешевизну, надійність в експлуатації, здатність витримувати корот­кочасні перевантаження, а також придатність для вимірювання в ко­лах змінного й постійного струму.

Недоліками приладів електромагнітної системи є порівняно низь­ка точність (клас точності — 1; 1,5; 2,5), нерівномірність шкали, до­сить велика споживана потужність, залежність показів від частоти струму та впливу зовнішніх магнітних полів.