Curs 3
Transcript of Curs 3
Curs 3
Aparate de măsură magnetoelectrice
2.3. Aparate de măsură magnetoelectrice
2.3.1. Dispozitivul magnetoelectric
7 7
6
5
4 3
S N
60 20 40
0 80
1 1
2
I
I
F
F
S N
B
b
1. Element activ fix magnet permanent (aliaj Al-Ni-Co)
Inducţia magnetică B creată în întrefier (0,5...2mm): 0,3...0,7T
2. Piese polare respectiv miez cilindric (Fe) B are o distribuţie uniform
radială
3. Arcul spiral (bronz-fosforos)
Prin acesta curentul este adus la bobina mobilă
4. Bobina mobilă (sârma de Cu) este realizată pe un cadru de Al (inel în
scurtcircuit ce realizează o amortizare magnetică)
5. Şunt magnetic compensează îmbătrânirea magnetului permanent
6. Ac indicator prevăzut în partea opusă cu contragreutăţi cu rol de
echilibrare
7. Circuit magnetic
Ecuaţia de funcţionare:
dlIBBdlIdFBldIdF 0
** 90sin
l lungimea unui conductor a unei laturi a bobinei
N numărul de conductori
lB B uniform radial
Forţa ce acţionează asupra laturii bobinei:
lIBNdFNF
l
0
*
Cuplul activ:
S
a blIBNbFM
S suprafaţa activă a bobinei
IkISBNM aa
SBNka constanta dinamică a instrumentului
Cuplul rezistent:
DM r
Echilibrul staţionar:
DIk
DNBSI
MM
a
ra
0
0
Deviaţia unghiulară permanentă:
ID
ka
p scala este liniară, uniform gradată
Sensibilitatea:
IS
D
k
dI
dS
Ip
a
I
aparatele de măsură magnetoelectrice au o sensibilitate mare (10-9
A/div)
suportă curenţi de ordinul 1...10 mA
clasa de precizie 0,1...0,2
2.3.2. Aparatul magnetoelectric cu redresor
În c.a. echipajul mobil se va roti sub acţiunea cuplului activ instantaneu, dar el va
putea urmări doar Ma_mediu.
mediua
T
a
T
amediua IkdtIkT
dtMT
M 00
_
11
Pentru tIi sin2* 0sin21
0
* T
mediu dttIT
I
Concluzia: nu se poate utiliza în c.a.
Soluţia: dispozitivul magnetoelectric cu redresor
Se va utiliza caracteristica V-A a diodei semiconductoare
dispozitiv magnetoelectric
a) Redresarea monoalternanţă
D1 realizează redresarea propriu-zisă prin
D2 conduce la semialternanţa ”-” astfel încat circuitul să nu fie întrerupt.
22,2
12
2
2,,0
,0,sin2
1
1_
1
0
11_
II
t
ttIi
dtiT
I
mediu
T
mediu
ui
ud
Ii
Id
Id curent direct
Ii curent invers
μA
R D2
D1 i1
i
μA
t
i, u
i1
u
μA
IS
IS ImediuIp
22,21_
mediuI
I22,2 coeficient de formă pentru c.a. monoredresat
b) Redresarea bialternanţă
IIdttIT
dtiT
I
TT
mediu 11,1
122sin2
11
00
2_
IS
IS ImediuIp
11,12_
mediuI
I11,1 coeficient de formă pentru c.a. biredresat
ISip 1
Aparatul poate fi gradat în
valori efective
t
i, u
i2
u
ISip 2
Aparatul poate fi gradat în
valori efective
D2
D4 D3
D1 i2
i μA
u
OBS! Funcţionarea în c.a. nesinusoidal
11,1 mediucitit II aparatele sunt etalonate în valori efective ale c.a. sinusoidal
11,1
citit
mediu
II valoarea medie a c.a. nesinusoidal
mediufne IkI sin
fk factor de formă se gaseste în tabele în funcţie de forma de undă
se utilizează până la 10kHz. La frecvenţe ridicate apare o
capacitate Cp în paralel (║) cu dioda, datorită efectului de
barieră p-n:
mediupp IfC
XC2
1 se folosesc scheme de compensare a frecvenţei
folosesc scheme de compensare a frecvenţei şi a temperaturii
2.3.3. Utilizarea ca ampermetru
se conectează în serie cu circuitul electric de rezistenţă R
AMPERMETRU
a) Fără şunt: pentru I<In
μA
μA
I Ra
R
μA
Ra<< nu influenţează
sensibil curentul din circuit
b) Cu şunt: pentru I>In=Ia
ssaa
a
a
a
aa
s
aa
s
sa
RIRI
I
I
R
II
RI
I
RIR
III
1
Şunturile manganină (bobine, bare rotunde etc)
interioare
exterioare
cu 4 borne (pentru creşterea preciziei)
Ra
Rs
Ia
Is
I
μA
Raportul de şuntare
aI
In
1
n
RR a
s
I
μA
borne de tensiune
borne de curent
2.3.4. Utilizarea ca voltmetru
În serie cu se conectează o rezistenţă adiţională. Rad. VOLTMETRUL se
conectează în paralel cu circuitul electric de rezistenţă R
De demonstrat Rad=Rv(n-1), VU
Un
2.3.5. Dispozitivul feromagnetic
Principiu: interacţiunea dintre o bobină fixă parcursă de curentul de măsurat şi
una sau mai multe piese mobile din material feromagnetic
Există 2 variante constructive cu atracţie (desen)
cu respingere
1 bobină fixă
2 armătură mobilă feromagnetică fixată excentric
3 resort spiral
4 ac indicator
L inductivitatea proprie a bobinei fixe în prezenţa pieselor din Fe
L=L(α) piesele din Fe ocupă poziţii diferite în timpul rotaţiei
μV
μV
US
UR
S
RR
USIS
up
S
I
R
adv
IaIp
u
I
Ia
R
Rad
Rv
U
μV
Energia sistemului: 2
2
1iLW
Cuplul activ apare la o variaţie dα:
2
2
1i
d
dL
d
dWM a
La echilibru static:
2
2
2
1
02
10
Id
dL
D
DId
dLMM
p
ra
Calităţi: utilizarea în c.c şi c.a (avem I2)
bobina fixă se poate construi din fire groase
curenţi mari de măsurat (100A)
capacitate la suprasarcină ridicată
robusteţe
I
4
3
60 20 40
0 80
1
2
2
2
1I
d
dLM a
c.c. I-valoarea curentului
c.a. I-valoarea efectivă a
curentului
Dezavantaje: scala neliniară (I2) duce la creşterea neliniarităţii
proiectarea unor armături de Fe de o geometrie specială
sensibilitate redusă: dI
dS I
precizie redusă (c= 1; 1,5; 2,5) histerezis (c.c)
curenţi turbionari
B ext
Utilizări: A, V industriale de c.c. şi c.a.