Koje su prednosti i nedostaci elektromagnetskih mjerača?

Elektromagnetski mjerni instrumenti — uređaji koji se temelje na svojstvu magnetskog polja da privlači, na primjer, feromagnetska tijela. meki čelik. Kada struja teče kroz zavojnicu, u njemu nastaje magnetsko polje, koje nastoji uvući unutar zavojnice čeličnu armaturu spojenu na strelicu uređaja.

Strijelu u početnom položaju drži zavojna opruga. Otklon strelice može se koristiti za procjenu jakosti struje koja prolazi kroz zavojnicu. Budući da strujni namot vuče armaturu bilo da je napajana istosmjernom ili izmjeničnom strujom, tada su čelična elektromagnetska brojila jednako prikladna za mjerenje istosmjerne i izmjenične struje.

Dakle, elektromagnetski uređaj ima elektromagnetski mjerni mehanizam s nepomičnom zavojnicom kroz čiju zavojnicu teče električna struja i jednom ili više feromagnetskih jezgri postavljenih na os.

Elektromagnetski mjerni uređaji koriste se u ampermetrima, voltmetrima, frekvencijomjerima i fazometri.

Elektromagnetski uređaji proizvode se s ravnim ili okruglim svitkom. Ravna stacionarna zavojnica (slika 1, a) obično je namotana iz debele žice 1 na neferomagnetski okvir 2 tako da se unutar njega formira zračni raspor. Feromagnetska ploča 7 postavljena je pored razmaka, os ploče je smještena asimetrično, strelica 8 uređaja je pričvršćena na os koja se kreće duž skale 3 uređaja. Na osi su postavljeni suprotna opruga 6 i aluminijski sektor 5, koji se može okretati u polju trajnog magneta 4.

Elektromagnetski uređaj s kružnom zavojnicom strukturiran je na sljedeći način. Okrugla zavojnica 10 (slika 1, b) sa središnjim razmakom zraka namotana je iz debele žice. Unutar raspora je pričvršćena feromagnetska ploča 11, a na osi je pričvršćena druga, ali već pomična feromagnetska ploča 12. Na osi ploče 12 pričvršćena je protuopruga 13 i strelica 14 uređaja. Za stvaranje protumomenta, aluminijski sektor je fiksiran na osi i instaliran trajni magnet — nije prikazano na slici.

Riža. 1. Elektromagnetski mjerni mehanizam: a — s ravnom zavojnicom, b — s okruglom zavojnicom

Prednosti elektromagnetskih mjernih instrumenata

Kut otklona strelice elektromagnetskog mjernog uređaja ovisi o kvadratu struje. To znači da uređaji elektromagnetskog sustava mogu raditi u istosmjernim i izmjeničnim krugovima.

Kada kroz zavojnicu teče izmjenična struja, pomična jezgra se magnetizira istovremeno s promjenom smjera magnetskog polja, a smjer momenta se ne mijenja, odnosno promjena predznaka struje ne utječe na znak kuta odstupanja. Očitavanje uređaja u krugu izmjenične struje proporcionalno je efektivnim vrijednostima izmjerenih vrijednosti.

Elektromagnetska brojila su jednostavnog dizajna, jeftina, posebno panel ploča. Mogu izravno mjeriti velike struje jer su njihove zavojnice nepomične i lako se mogu izraditi od žica velikog presjeka.

Industrija proizvodi ampermetre elektromagnetskog sustava za izravno spajanje na struje do 150 A.

Elektromagnetski mjerni uređaji podnose ne samo kratkotrajna, već i dugotrajna preopterećenja, ako do njih dođe tijekom procesa mjerenja.

Nedostaci elektromagnetskih mjernih instrumenata

Nedostaci elektromagnetskih mjernih uređaja uključuju: neujednačenost ljestvice i relativno nisku osjetljivost pri mjerenju malih struja, odnosno relativno nisku točnost mjerenja na početku ljestvice, ovisnost očitanja instrumenta o utjecaju vanjskih magnetskih polja, niske opseg mjerenja frekvencije, visoka osjetljivost instrumenata na fluktuacije frekvencija struje i njihova velika potrošnja (do 2 W za ampermetre za struje do 10 A i 3 — 20 W za voltmetre, ovisno o naponu).

Za mnoge uređaje ljestvica je približno ista.

Elektromagnetski mjerni instrumenti osjetljivi su na utjecaj vanjskih magnetskih polja jer imaju vrlo slabo intrinzično magnetsko polje. Činjenica je da su zavojnice izrađene bez feromagnetskih jezgri, pa je magnetsko polje stvoreno u njima zatvoreno u zraku, a poznato je da je zrak medij s vrlo velikim magnetskim otporom. Kako bi se uklonio utjecaj magnetskih polja, naširoko se koriste različiti magnetski štitovi ili se uređaji proizvode u astatičkoj verziji.

U astatičkim mjernim uređajima umjesto jedne zavojnice s jezgrom koriste se dvije fiksne zavojnice i dvije jezgre postavljene na jednoj osi sa strelicom. Namoti zavojnica međusobno su serijski spojeni tako da se pri prolasku kroz njih mjerene struje u njima stvaraju magnetski tokovi usmjereni jedni prema drugima.

Ako je mjerni uređaj u vanjskom magnetskom polju, on povećava magnetsko polje u jednom svitku, a smanjuje u drugom. Stoga se povećanje momenta u jednoj zavojnici kompenzira istim smanjenjem momenta u drugom. Time se kompenzira utjecaj vanjskog jednolikog magnetskog polja. Ako vanjsko magnetsko polje nije uniformno, dolazi samo do djelomične kompenzacije.