Wat zijn de voor- en nadelen van elektromagnetische meters?

Elektromagnetische meetinstrumenten — apparaten gebaseerd op de eigenschap van het magnetische veld om bijvoorbeeld ferromagnetische lichamen aan te trekken. zacht staal. Wanneer er een stroom door de spoel vloeit, ontstaat er een magnetisch veld in, dat de neiging heeft om in de spoel een stalen anker te trekken dat is verbonden met de pijl van het apparaat.

De pijl wordt in de uitgangspositie gehouden door een spiraalveer. De afbuiging van de pijl kan worden gebruikt om de sterkte van de stroom die door de spoel gaat te schatten. Aangezien de stroomwikkeling het anker trekt, of het nu wordt gevoed met gelijkstroom of wisselstroom, zijn stalen elektromagneetmeters even geschikt voor het meten van zowel gelijkstroom als wisselstroom.

Zo heeft een elektromagnetisch apparaat een elektromagnetisch meetmechanisme met een stationaire spoel, door de spoel waarvan een elektrische stroom vloeit, en een of meer op de as gemonteerde ferromagnetische kernen.

Elektromagnetische meetinstrumenten worden gebruikt in ampèremeters, voltmeters, frequentiemeters en fase meter.

Elektromagnetische apparaten worden geproduceerd met een platte of ronde spoel. Een platte stationaire spoel (Fig. 1, a) wordt meestal uit een dikke draad 1 op een niet-ferromagnetisch frame 2 gewikkeld, zodat er een luchtspleet in wordt gevormd. Een ferromagnetische plaat 7 wordt naast de opening geplaatst, de as van de plaat is asymmetrisch geplaatst, de pijl 8 van het apparaat is bevestigd aan de as die langs de schaal 3 van het apparaat beweegt. Op de as zijn een tegenveer 6 en een aluminium sector 5 gemonteerd, die in het veld van een permanente magneet 4 kan draaien.

Een elektromagnetisch apparaat met een cirkelvormige spoel is als volgt opgebouwd. Een ronde spoel 10 (fig. 1, b) met een centrale luchtspleet wordt uit een dikke draad gewikkeld. In de spleet is een ferromagnetische plaat 11 bevestigd en op de as een tweede maar reeds beweegbare ferromagnetische plaat 12. Op de as van de plaat 12 zijn een tegenveer 13 en een pijl 14 van de inrichting bevestigd. Om een ​​tegenmoment te creëren wordt de aluminium sector op de as vastgezet en gemonteerd permanente magneet - niet weergegeven in de afbeelding.

Rijst. 1. Elektromagnetisch meetmechanisme: a — met een platte spoel, b — met een ronde spoel

Voordelen van elektromagnetische meetinstrumenten

De afbuighoek van de pijl van een elektromagnetisch meetapparaat is afhankelijk van het kwadraat van de stroom. Dit houdt in dat apparaten van het elektromagnetische systeem kunnen werken in gelijkstroom- en wisselstroomcircuits.

Wanneer wisselstroom door de spoel stroomt, wordt de beweegbare kern gelijktijdig gemagnetiseerd met de verandering in de richting van het magnetische veld en verandert de richting van het koppel niet, dat wil zeggen, de verandering in het teken van de stroom heeft geen invloed op de teken van de afwijkingshoek. De uitlezing van het apparaat in het AC-circuit is evenredig met de rms-waarden van de gemeten waarden.

Elektromagnetische meters zijn eenvoudig van ontwerp, goedkoop, vooral het paneelbord. Ze kunnen direct grote stromen meten omdat hun spoelen stationair zijn en gemakkelijk kunnen worden gemaakt van draden met een grote dwarsdoorsnede.

De industrie produceert ampèremeters van het elektromagnetische systeem voor directe aansluiting op stromen tot 150 A.

Elektromagnetische meettoestellen zijn niet alleen bestand tegen kortstondige, maar ook langdurige overbelastingen die tijdens het meetproces kunnen optreden.

Nadelen van elektromagnetische meetinstrumenten

De nadelen van elektromagnetische meetinstrumenten zijn: oneffenheid van de schaal en relatief lage gevoeligheid bij het meten van lage stromen, d.w.z. relatief lage meetnauwkeurigheid aan het begin van de schaal, afhankelijkheid van de instrumentmetingen van de invloed van externe magnetische velden, lage frequentiemeetbereik, hoge gevoeligheid van instrumenten voor fluctuaties in stroomfrequenties en hun hoge verbruik (tot 2 W voor ampèremeters voor stromen tot 10 A en 3 - 20 W voor voltmeters, afhankelijk van de spanning).

Voor veel apparaten is de schaal bijna hetzelfde.

Elektromagnetische meetinstrumenten zijn gevoelig voor de invloed van externe magnetische velden omdat ze een zeer zwak intrinsiek magnetisch veld hebben. Het feit is dat de spoelen zijn gemaakt zonder ferromagnetische kernen, dus het magnetische veld dat erin wordt gecreëerd, is ingesloten in lucht, en het is bekend dat lucht een medium is met een zeer hoge magnetische weerstand. Om de invloed van magnetische velden te elimineren, worden er veel verschillende magnetische schilden gebruikt of worden de apparaten in een astatische versie vervaardigd.

In astatische meettoestellen worden in plaats van één spoel met een kern respectievelijk twee vaste spoelen en twee op één as gemonteerde kernen met een pijl gebruikt. De wikkelingen van de spoelen zijn in serie met elkaar geschakeld, zodat wanneer de gemeten stroom erdoorheen gaat, er magnetische fluxen in ontstaan ​​die naar elkaar toe zijn gericht.

Als het meetapparaat zich in een extern magnetisch veld bevindt, verhoogt het het magnetische veld in de ene spoel en neemt het af in de andere. Daarom wordt een toename van het koppel in de ene spoel gecompenseerd door dezelfde afname van het koppel in de andere. Dit compenseert de invloed van een extern uniform magnetisch veld. Als het externe magnetische veld niet uniform is, vindt slechts gedeeltelijke compensatie plaats.