Электромагнитная система

Размещено на http://allbest.ru/

Размещено на http://allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

Реферат по мехатронике:

Электромагнитная система

Содержание

Электромагнитная система и другие виды электроизмерительных приборов

Принципиальная конструкция электромагнитной системы

Основные разновидности электромагнитных систем

Достоинства и недостатки электромагнитных систем

Материалы электромагнитных систем

Электромагнитная система и другие виды электроизмерительных приборов

Для измерения электрических величин используются различные электроизмерительные приборы. Так, например, сила тока измеряется амперметром, напряжение -- вольтметром, сопротивление -- омметром, мощность -- ваттметром, электрическую энергию измеряют счетчиком.

Существует большое число систем электроизмерительных приборов. В основном это приборы магнитоэлектрической системы, электромагнитной и электродинамической.

Приборы магнитоэлектрической системы основываются на принципе взаимодействия рамки с током и магнитного поля постоянного магнита. Приборы электромагнитной системы работают на принципе втягивания металлического якоря в катушку, а приборы электродинамической системы используют взаимодействие катушки и рамки с током.

Принципиальная конструкция электромагнитной системы

Неподвижная часть прибора электромагнитной системы представляет собой катушку 1, по обмотке которой протекает ток. За счет этого в зазоре катушки возникает магнитное поле.

В зазор втягивается якорь 2, изготовленный из мягкой стали, который составляет подвижную часть прибора. На оси якоря имеется спиральная пружина 3, противодействующая втягиванию якоря в зазор катушки. В результате сидящая на оси стрелка 4 поворачивается на определенный угол, зависящий от силы тока.

Среднее значение вращающего момента пропорционально квадрату измеряемого тока:

Так как тормозящий момент, создаваемый спиральными пружинами, пропорционален углу поворота подвижной части, уравнение шкалы прибора запишем в виде:Другими словами, угол отклонения подвижной части прибора пропорционален квадрату действующего значения переменного тока.

Электромагнитные приборы менее чувствительны по сравнению с магнитоэлектрическими. Однако они не столь боятся перегрузки и надежнее в работе. Кроме того, они пригодны для измерений в цепях не только постоянного, но и переменного тока. Их шкалы неравномерны.

Основные разновидности электромагнитных систем

По конструкции электромагнитные приборы делятся на два типа: приборы с плоской катушкой и приборы с круглой катушкой. Рассмотрим сначала устройство первого типа приборов (рис. 2).

Обмотка прибора представляет собой плоскую катушку 1 со щелью. Обмотка катушки у вольтметров выполняется из тонкой (диаметр 0,05--0,1 мм) медной проволоки с большим числом витков (2000--10 000). Обмотка амперметров на токи до 30 а изготовляется з небольшого числа витков толстой проволоки. На токи до 200 а обмотка выполняется из медной ленты или в виде одного шинного витка (на токи 300--500 а).

Второй основной частью прибора является сердечник из ферромагнитного материала(например, пермаллоя) в форме листка 2, укреп ленного эксцентрично на оси прибора 3. При прохождении тока по виткам катушки возникает магнитное поле, которое втягивает сердечник в щель катушки тем больше, чем больший ток протекает по виткам катушки. Укрепленная на оси стрелка 4 будет отклоняться по шкале 5. Противодействующий момент создается спиральной пружиной 6, связанной одним концом с осью, а другим концом с неподвижной частью прибора. Для успокоения электромагнитных приборов обычно применяются воздушные успокоители 7. Поршенек успокоителя, закрепленный на оси при помощи проволоки, перемещаясь в изогнутом цилиндре, испытывает со стороны воздуха в цилиндре сопротивление своим колебаниям, что приводит к успокоению стрелки. Изменение величины тока в катушке вызывает непропорциональное изменение угла поворота стрелки, поскольку вращающий момент, действующий на подвижную систему, зависит от квадрата тока. Поэтому шкала электромагнитного прибора неравномерна.

Устройство прибора с круглой катушкой показано на рис. 3. Ток, проходя по виткам катушки 1, создает магнитное поле и намагничивает два железных сердечника; сердечник 2, укрепленный неподвижно с внутренней стороны катушки, и другой сердечник 3, закрепленный на оси прибора. Близлежащие края сердечников намагничиваются одноименно, и поэтому сердечник 3, отталкиваясь от сердечника 2, будет поворачивать ось прибора.

Внешние магнитные поля оказывают влияние на работу электромагнитного прибора, но железный кожух прибора значительно ослабляет это влияние. Изменение направления тока в обмотке прибора приводит к перемагничиванию сердечника (или сердечников), и сила взаимодействия не меняет своего направления. Поэтому электромагнитные приборы могут работать в цепях постоянного и переменного токов. При переменном токе прибор будет показывать действующее значение тока или напряжения. Потребление мощности в ампер метрах составляет 2--8 вт, в вольтметрах -- 5--6 вт. Простота конструкции, дешевизна, возможность выдерживать перегрузку, при годность для постоянного и переменного токов при вели к тому, что приборы электромагнитной системы нашли себе широкое применение для технических измерений. К недостаткам прибора нужно отнести малую точность, неравномерность шкалы, зависимость показаний прибора от внешних магнитных полей и от частоты. Электромагнитные приборы изготовляются главным образом в качестве технических щитовых приборов классов точности 1; 1,5; 2,5.

Придавая специальную форму сердечнику и изменяя его рас положение относительно катушки, можно добиться некоторого уменьшения неравномерности шкалы у этих приборов.

Достоинства и недостатки электромагнитных систем

Достоинства электромагнитной системы

· простота конструкции;

· надежность в работе;

· стойкость к перегрузкам.

Недостатки электромагнитной системы

· низкая чувствительность;

· большое потребление энергии;

· небольшая точность измерения;

· неравномерная шкала.

Материалы электромагнитных систем

электромагнитный ток катушка рамка

Для электромагнитных систем применяют так называемые магнитомягкие материалы, отличающиеся малой коэрцитивной силой, узкой петлей гистерезиса и высокой магнитной проницаемостью. Эти материалы характеризуются кривой намагничивания, представляющей собой зависимость магнитной индукции от напряженности магнитного поля.

Для постоянных магнитов применяют магнитотвердые материалы, отличающиеся большой коэрцитивной силой, широкой петлей гистерезиса и малой магнитной проницаемостью.

Из большого разнообразия ферромагнитных материалов в электрических аппаратах используются ферросплавы (в состав которых в основном входит железо) и ферриты (неметаллические прессованные материалы из смеси окислов железа с окислами никеля, свинца, цинка и др, подвергающиеся отжигу при Т = 1100 - 1400 оС в процессе изготовления). Для ферритов характерно очень высокое электрическое сопротивление - в 106 раз выше, чем у электротехнических сталей, поэтому их применяют при очень высоких частотах без существенных потерь на вихревые токи.

К ферросплавам относятся электротехнические стали и пермаллои (сплавы железа, в основном, с никелем).

Постоянные магниты, обладающие свойством длительно сохранять остаточную намагниченность, изготавливаются из магнитотвердых материалов, характеризующихся широкой петлей гистерезиса и обладающих в намагниченном состоянии большим запасом магнитной энергии.

Для изготовления постоянных магнитов используют ковкие материалы (углеродистые, хромистые, вольфрамовые и кобальтовые стали) и сплавы из железа, никеля и алюминия.

Размещено на Allbest.ru