Traductoare de Marimi Electrice - Dispozitive de Masurat Electromecanice

TRADUCTOARE DE MRIMI ELECTRICE - DISPOZITIVE DE MSURAT ELECTROMECANICE

Structur, dependene intrare-ieire

Dispozitivele de msurat electromecanice (DMEM) sunt elementul constructiv esenial al oricrui aparat electric de msurat.

Constructiv un DMEM este compus dintr-un echipament fix i altul mobil, ultimul putnd executa fa de primul doar deplasri unghiulare.

Poziia relativ intre cele dou componente este descris printr-o mrime de ieire unic, M(, de tip deplasare unghiular, pus n eviden prin intermediul unui sistem analogic de afiare de tip scar + indicator. Mrimea de intrare este reprezentat de un ansamblu My de 13 mrimi electrice active de tip curent sau tensiune.

Funcional la nivelul unui DMEM se asigur conversia energiei electrice absorbit prin mrimea de intrare My n energie mecanic utilizat pentru deplasarea echipamentului mobil; modalitile concrete de realizare a acestei conversii, ce individualizeaz tipul de DMEM, asigur prin dependenele M((My) implementate , posibilitatea efecturii tuturor msurtorilor electrice uzuale ( mrimi de tip intensitate, putere sau de tip parametric).

Principalele tipuri de DMEM sunt: magnetoelectric (DME), feromagnetic (DFM), electrodinamic (DED), ferodinamic (DFD), electrostatic (DEL), de inducie (DIN).

Aparatele electrice de msurat (indicatoare sau nregistratoare) realizate cu DMEM sunt: ampermetre i voltmetre pentru c.c. i c.a. (cu DME,DFE, DED, DEL); wattmetre pentru c.c. i c.a. i varmetre (cu DED, DFE); contoare de energie pentru c.a. (cu DIN); ohmmetre (cu DME); capacimetre, cosfimetre (cu DED, DFE).

Dependene funcionale pentru regimul static al DMEM

n regim static asupra echipamentului mobil al unui DMEM acioneaz fcnd echilibrul, dou cupluri: cuplul activ (motor) i cuplul rezistent (antagonist).

Cuplul activ, Ma, este controlat de una sau mai multe din componentele mrimii de intrare My, printr-o lege dependent de tipul constructiv al DMEM. El este creat de mrimea de msurat.

Cuplul rezistent sau antagonist, M(, este ntotdeauna dependent de ( i opus ca sens de aciune lui Ma. Se folosesc dou modaliti de realizare a cuplului rezistent: mecanic (cu arcuri spirale, cu fire sau benzi de suspensie sau de torsiune) i electric (prin tehnici similare celor folosite pentru cuplul activ). Variantele de DMEM care folosesc cuplul antagonist mecanic (ntotdeauna de forma M( = -D() se numesc variante normale, iar cele care folosesc cuplul antagonist electric se numesc variante logometrice (sau msurtoare de raport).

Sub aciunea cuplului activ Ma i a cuplului rezistent sau antagonist M(, echipajul mobil se rotete cu unghiul ( pentru care este satisfcut egalitatea:

Ma + M( = 0

Dependene funcionale pentru regimul dinamic al DMEM

Analiznd regimul tranzitoriu de micare a echipajului mobil se constat c acesta este prin excelen un element de ordinul doi cruia i corespunde o ecuaie diferenial de forma:

unde J este momentul de inerie al echipajului mobil n raport cu axa sa de rotaie, iar Mi sunt cuplurile care acioneaz asupra acestuia.

n afar de cuplul activ i antagonist, asupra echipajului mobil este necesar s mai acioneze un cuplu numit de amortizare, proporional cu viteza de rotaie a echipajului mobil, prin intermediul factorului de amortizare A.

Dac nu ar exista acest cuplu, nu s-ar putea obine regimul staionar.

n felul acesta ecuaia diferenial complet pentru regimul tranzitoriu este:

Soluiile acestei ecuaii descriu caracterul micrii echipajului mobil. Acest caracter periodic sau aperiodic depinde de gradul de amortizare (.

unde este pulsaia oscilaiilor libere (n lipsa amortizrii A=0).

Dup cum se tie, durata procesului tranzitoriu este minim n cazul n care gradul de amortizare ( este egal cu unu. Aceasta se realizeaz prin alegerea potrivit a factorului de amortizare A cu ajutorul dispozitivelor de amortizare.

Dintre regimurile dinamice posibile ale DMEM dou sunt cele de interes: rspunsul la intrare treapt unitate i regimul dinamic stabilizat pentru intrare de tip periodic.

Influena frecrii asupra indicaiei dispozitivelor indicatoare

n afar de cuplurile care acioneaz asupra echipajului mobil la dispozitivele indicatoare la care echipajul mobil este fixat pe un ax ce se rotete n lagre, mai apare un cuplu datorat frecrilor. Prezena cuplului de frecare Mf i n repaus face ca deviaia permanent a echipajului mobil s se modifice i condiia de echilibru s devin:

M + M( (Mf = 0

Semnul cuplului de frecare este determinat de sensul de micare nainte de oprire, frecarea opunndu-se ntotdeauna micrii.

Cuplul de frecare este proporional cu masa G a echipajului mobil la puterea 1,5

Mf =cf ( G1,5

unde constanta de proporionalitate cf depinde de calitatea lagrelor. Pentru a micora acest coeficient, lagrele dispozitivelor indicatoare se confecioneaz din pietre dure (agat, safir, rubin), ca la ceasornice.Ecuaia echilibrului cuplurilor n regim dinamic este:

Ma + M( + Mj + Mp ( Mf = 0

deoarece, de obicei valoarea cuplului de frecare este redus, aciunea sa se neglijeaz.

Producerea cuplurilor i dispozitive specifice

Cuplul rezistent sau antagonist se realizeaz n cele mai multe cazuri pe cale mecanic prin resoarte spirale i n unele cazuri prin benzi de torsiune. Resoartele spirale sunt benzi elastice n form de spiral fixate la un capt de axul dispozitivului, iar la cellalt capt de carcas. Att resoartele spirale ct i firele de suspensie trebuie s fie elastice i nemagnetice. Se confecioneaz din aliaje de bronz cu fosfor sau cu beriliu. Cuplul antagonist specific D este determinat de dimensiunile geometrice ale resortului sau firului i de modulul de elasticitate al materialului.

Exist cazuri cnd cuplul antagonist se produce pe cale magnetic. Pe axul echipajului mobil este fixat un mic magnet permanent care se orienteaz n cmpul magnetic al unui magnet permanent fix. La rotirea echipajului mobil apar fore care se opun deplasrii, realiznd astfel cuplul antagonist.

Pot exista situaii n care cuplul antagonist se produce pe cale electric prin micarea unui element conductor (palet, disc) n ntrefierul unui magnet permanent.

Cuplul de amortizare este creat n dispozitive de amortizare i apare numai n regim dinamic, avnd sens contrar micrii i fiind proporional cu viteza unghiular. Cele mai frecvente dispozitive de amortizare sunt de tip pneumatic sau de tip electromagnetic.

Dispozitivele pneumatice de amortizare se bazeaz pe forele de frecare cu aerul ale unor palete sau pistoane; trecerea cu frecri mari a aerului dintr-o parte n alta a paletei produce amortizarea oscilaiilor.

Pe cale electromagnetic cuplul de amortizare poate fi realizat cu ajutorul unui sector de disc din aluminiu sau cupru, fixat pe axul sistemului mobil i care se deplaseaz ntre polii unui magnet permanent. La deplasarea discului n acesta se induc tensiuni electromotoare care creeaz cureni turbionari ce interacioneaz cu cmpul magnetului permanent, producnd fore care se opun micrii.

Dispozitivele de amortizare pneumatice se utilizeaz la acele dispozitive indicatoare la care prezena unui cmp magnetic produs de magnetul permanent ar perturba funcionarea dispozitivului indicator (dispozitivele feromagnetice, electrodinamice, ferodinamice)

Amortizarea electromagnetic se folosete acolo unde cmpul magnetic al magnetului permanent nu deranjeaz (dispozitivul electrostatic i dispozitivul de inducie).

Pentru citirea deviaiei se utilizeaz un sistem de citire format dintr-o scar gradat i un indicator. Scara gradat are trasate repere principale marcate cu cifre i diviziuni intermediare. Indicatorul poate fi un ac indicator fixat rigid de axul dispozitivului mobil. Pentru a fi mai uor, acul indicator se realizeaz din aluminiu sau materiale plastice. Terminaia acului indicator poate avea diferite forme urmrind citirea ct mai uoar a indicaiei. La aparatele de panou a cror indicaie se citete de la distan, acul indicator are form de sgeat. n cazul aparatelor de precizie mai ridicat, terminaia acului se face sub form de cuit sau fir reticular. Pentru evitarea erorilor de paralax, la instrumentele de precizie scara este prevzut cu o oglind.

La dispozitivele de mare sensibilitate (galvanometrele) uneori i la cele cu precizie ridicat se utilizeaz indicatorul cu spot luminos.

La aparatele cu precizie ridicat, cu ac indicator, scara gradat este prevzut cu o oglind, pentru evitarea erorii de paralax.

Pentru echilibrarea mecanic a echipajului mobil servesc contragreutile. Acestea se deplaseaz pe tije n procesul de reglare a dispozitivului, astfel nct centrul de greutate al echipajului mobil s se situeze pe axa de rotaie pentru a nu apare cupluri care s produc dezechilibrare mecanic.

Aducerea la diviziunea zero a indicatorului cnd acesta deviaz din cauza variaiilor de temperatur sau din alte motive se face cu ajutorul dispozitivului corector de zero compus dintr-o prghie i un urub excentric.

Cuplul activ se bazeaz pe energia electromagnetic a sistemului i apare ca urmare a fenomenelor de interaciune a cmpurilor electromagnetice, fiind dependent de mrimea de msurat i determinnd micarea echipajului mobil. Valoarea cuplului activ produs este dat de derivata energiei n raport cu unghiul de rotaie (din teorema forelor generalizate):

Energia electromagnetic total a unui sistem se poate exprima sub forma:

Primul termen din relaia de mai sus corespunde energiei de interaciune dintre cureni i cmpuri magnetice exterioare, al doilea termen este energia nmagazinat n cmpul magnetic al unei bobine cu inductana L, al treilea termen se refer la energia de interaciune dintre dou bobine cu inductana mutual M, iar al patrulea termen reprezint energia nmagazinat n cmpul electric al unui condensator de capacitate C aflat la tensiunea U.

n construcia instrumentelor electromecanice de msurare se urmrete ca la acestea s se manifeste numai una din formele de energie descrise de relaia de mai sus. n funcie de energia utilizat se clasific diferitele dispozitive indicatoare care convertesc o mrime electric (curent sau tensiune) ntr-o deplasare, de regul unghiular. Astfel pe baza energiei exprimate de primul termen se construiesc dispozitivele magnetoelectrice i cele de inducie. Dispozitivele feromagnetice utilizeaz energia descris de cel de-al doilea termen. Cel de-al treilea termen corespunde dispozitivelor electrodinamice i ferodinamice, iar energia exprimat de ultimul termen st la baza dispozitivelor electrostatice.

Dispozitivul magnetoelectric (DME)

Elementele constructive ce definesc DME sunt cele ce particip la realizarea cuplului activ: o bobin i un magnet permanent. De obicei bobina aparine echipamentului mobil iar magnetul permanent aparine echipamentului fix dar se ntlnesc situaii n care bobina este fix i magnetul este mobil.

Elementul care produce cuplul activ este o bobin sub forma unui cadru, fixat pe axul echipajului mobil sau suspendat pe fire n cazul dispozitivelor fr ax. Aceast bobin se poate roti ntr-un nterfier inelar al unui circuit magnetic, fr s ating pereii nterfierului. Circuitul magnetic care conine un magnet permanent se poate realiza sub diferite forme, fie cu magnet exterior fie cu magnet interior.

La construcia circuitului magnetic se urmrete ca ntrefierul s fie echidistant pentru a asigura o inducie constant i uniform. Magnetul permanent se confecioneaz din materiale speciale pentru magnei permaneni (aliaje AlNiCo, ferite) care s produc o inducie ct mai mare. Pentru a se asigura o constan n timp a induciei, magneii permaneni utilizai sufer un proces de mbtrnire artificial printr-un tratament termic adecvat.n Fig. 1 sunt prezentate cteva detalii constructive ale unui instrument magnetoelectric.

1

N S

3

3

2

2

4 5

3

Energia sistemului este:

,

undeeste nlnuirea magnetic, iar I este curentul ce alimenteaz bobina. Cuplul activ este:

Daca S este suprafaa cadrului bobinei care are N spire, variaia nlnuirii magnetice este:

i

,

expresie care reprezint cuplul activ la dispozitivul magnetoelectric.

Acestui cuplu i se opune cuplul antagonist

i la echilibrarea lor reciproc

de unde:

SI este sensibilitatea de curent a dispozitivului magnetoelectric. Dac inducia B n ntrefier este constant, cum celelalte mrimi care intervin sunt constante, sensibilitatea dispozitivului magnetoelectric este constant. Rezult o scar cu diviziuni uniforme. n comparaie cu alte dispozitive indicatoare, sensibilitatea dispozitivului magnetoelectric poate fi fcut mare, acesta fiind cel mai sensibil dispozitiv. Pe baza lui se construiesc galvanometrele. Pragul de sensibilitate al unui galvanometru poate atinge 10-10 A.

Dispozitivul magnetoelectric are polaritate. Dac curentul devine negativ atunci i unghiul de deviaie i schimb semnul i acul indicator deviaz invers. Dispozitivul funcioneaz numai n curent continuu.

Alimentat n curent alternativ i, asupra echipajului mobil va aciona un cuplu momentan.

m = BSN(i

Datorit ineriei, echipajul mobil nu va putea urmri variaiile acestui cuplu momentan ci va devia sub aciunea cuplului mediu:

Dac curentul este pur alternativ, valoarea lui medie este nul. Deci pentru a putea msura i cureni alternativi, acestora li se va produce o component continu prin redresare.

Mrimile care intervin n expresia sensibilitii SI pot fi meninute constante n timp i spaiu. Astfel la construcii ngrijite, dispozitivul poate s ating o clas de precizie ridicat (0,1; 0,2).

La ampermetrele i voltmetrele magnetoelectrice realizate pe baza dispozitivului magnetoelectric, bobina mobil se monteaz pe un cadru din aluminiu. Acesta se comport ca o spir n scurtcircuit i deplasndu-se n cmpul magnetic al magnetului permanent, creeaz cuplul de amortizare necesar pentru ca procesul tranzitoriu s fie ct mai scurt.

Dispozitivele magnetoelectrice cu bobin mobil are o larg utilizare la realizarea voltamperohmmetrelor sau a multimetrelor cum se mai numesc aceste aparate universale.

Pentru a micora greutatea dispozitivului magnetoelectric i creterea robusteei i capacitii de suprasarcin se construiesc dispozitive cu magnet mobil. Aici se observ c inducia B nu mai este constant n raport cu . Ca urmare nici sensibilitatea dispozitivului nu mai este constant. n acest caz ea va fi mai redus.

Dispozitivele magnetoelectrice cu magnet mobil se utilizeaz n special ca aparate de bord.

Exist dispozitive indicatoare la care cuplul antagonist nu se realizeaz cu ajutorul resoartelor spirale ci pe aceeai cale ca i cuplul activ. Aceste dispozitive se numesc logometre. n cazul logometrelor magnetoelectrice exist dou bobine alimentate de doi cureni astfel ca cele dou cupluri create de acestea s fie de semn contrar:

M1= B1N1S1I1

i

M2 = - B2N2S2I2

Sub aciunea acestor cupluri, echipajul mobil se rotete cu un unghi ( pn ce cuplurile se echilibreaz reciproc.

M1+ M2= 0

B1N1S1I1 = B2N2S2I2

sau

Se observ c logometrul msoar raportul a doi cureni, fiind deci un dispozitiv analogic de mprire. Pentru ca acest raport s depind de unghiul de rotaie a echipajului mobil este necesar ca induciile B1 i B2 s fie funcii (diferite) de (. Aceasta se realizeaz simplu la logometrul magnetoelectric cu magnet mobil, iar la cel cu bobine mobile ntrefierul n care se deplaseaz bobinele se face neuniform.

Alimentarea bobinelor mobile se face prin benzi fine, din aur care au un cuplu antagonist neglijabil.

Logometrele magnetoelectrice se utilizeaz i ca dispozitive indicatoare la msurarea unor mrimi neelectrice ca fore, presiuni, deplasri, niveluri n special cu traductoare rezistive.

Performane, utilizri

Principalele avantaje i dezavantaje ale DMEN sunt: avantaje: dependen intrare - ieire precis i linear, consum propriu mic (mW), gabarit redus (permite realizarea unor construcii miniaturiale), sensibilitate redus fa de influene feromagnetice externe; dezavantaje: capacitate redus fa de suprasarcini (electrice sau mecanice), imposibilitatea msurrii directe a unei valori sintetice de c.a.

Principalele aparate electrice de msurat realizate cu dispozitive magnetoelectrice sunt: ampermetre i voltmetre de precizie sau de tablou pentru msurri n c.c.; indicatoare de zero pentru c.c. (galvanometre); multimetre portabile cu seciuni de ampermetru i voltmetru pentru c.c. i c.a., ohmmetru i megohmmetre, nregistratoare electromecanice pentru evoluii temporale lente sau rapide.

Dispozitivul feromagnetic (DFM)

Dispozitivul feromagnetic este format dintr-o bobin fix i o pies din material feromagnetic moale, fixat pe axul echipajului mobil. La trecerea curentului de msurat prin bobin, piesa feromagnetic este atras (sau respins), producnd rotirea echipajului mobil.

Pentru determinarea cuplului activ ce apare la un dispozitiv feromagnetic se consider energia nmagazinat n cmpul magnetic al bobinei:

Dac I este curentul prin bobin atunci, folosind teorema forelor generalizate, rezult pentru valoarea cuplului activ expresia:

Se vede c apariia unui cuplu activ este condiionat de variaia inductanei la rotirea echipajului mobil, fapt care se ndeplinete prin deplasarea piesei feromagnetice.

Admind c n dispozitiv mai acioneaz un cuplu antagonist de forma: M( = -D(, la echilibrul celor dou cupluri se obine deviaia staionar:

Dispozitivul feromagnetic poate funciona att n c.c. ct i n c.a., deoarece curentul intervine la puterea a doua i n curent alternativ aceast mrime este ntotdeauna pozitiv pentru ambele alternane.

De fapt deviaia echipajului mobil este determinat de cuplul mediu:

Se observ c dispozitivul feromagnetic msoar valori efective indiferent de forma curentului deoarece integrala din ptratul valorii momentane a curentului mprit la T reprezint conform definiiei valoarea efectiv.

Precizia dispozitivului feromagnetic, la construcii ngrijite poate ajunge la 0,2 - 0,5. Piesa feromagnetic trebuie s aib pierderi ct mai mici. Se utilizeaz materiale cu permeabilitate magnetic ridicat de tipul permalloy.

Deoarece cmpul magnetic creat de curentul de msurat este slab, dispozitivul este puternic influenat de cmpuri magnetice exterioare. De aceea el trebuie ecranat.

Sensibilitatea lui este mult mai mic dect la dispozitivul magnetoelectric.

Consumul propriu al dispozitivului este ridicat, de ordinul unitilor de W datorit rezisteni mari a bobinei dispozitivului la un numr mare de spire.

Fiind un dispozitiv robust i relativ simplu are o suprancrcabilitate mare i un pre de cost mic. Se utilizeaz pe scar larg ca ampermetre sau voltmetre de tablou n sistemele energetice.

Performane, utilizri

Avantajele DFM sunt: simplitate extrem, robustee, capacitate mare la suprasarcini mecanice sau electrice, poate msura valoarea efectiv adevrat, pre de cost sczut. Dezavantajele sunt: caracterul neliniar al scrii, consum propriu mare, sensibilitate mare fa de influene feromagnetice externe (construciile de precizie se cer ecranate magnetic).

Cu ajutorul DFM se realizeaz numai ampermetre i voltmetre, variantele de tablou pentru c.a. - cu etalonare la 50 Hz - fiind cele mai frecvente; se realizeaz ns i variante de precizie (cu utilizare n c.c. i c.a.).

Dispozitivul electrodinamic (DED)

Dispozitivul electrodinamic funcioneaz pe baza interaciunii cmpurilor magnetice create de dou bobine parcurse de curenii de msurat. Una din bobine este fix, iar cea de-a doua este mobil, fixat pe axul echipajului mobil. Bobina fix este realizat sub forma a dou jumti distanate cu scopul de a se obine un cmp magnetic mai uniform.

Cuplul activ al DED este realizat cu ajutorul a dou bobine, una aparinnd echipamentului fix (i format din dou semi bobine), cealalt aparinnd echipamentului mobil (i situat n interiorul semi bobinelor fixe).

4

0 div (

2

2'

1

i2

3

i1

Avnd n vedere energia sistemului rezult n acest caz valoarea cuplului activ:

unde L12 este inductana mutual dintre bobine, iar I1 i I2 sunt curenii ce alimenteaz bobina fix i bobina mobil. Acestui cuplu i se opune cuplul antagonist M( = -D(, produs de resorturi spirale care servesc i la aducerea curentului la bobina mobil. Rezult la echilibru:

Se observ c ( depinde de produsul a doi cureni, deci acest dispozitiv este un nmulitor analogic.

Dac bobinele sunt alimentate de unul i acelai curent prin legarea lor n serie sau n derivaie, n expresia deviaiei va apare curentul la ptrat, astfel dispozitivul electrodinamic se poate utiliza ca ampermetru sau voltmetru att n c.c. ct i n c.a.

Dispozitivul electrodinamic poate realiza produsul a dou mrimi alternative sinusoidale, fiind utilizabil la construcia wattmetrelor.

Deoarece cmpurile magnetice produse de bobinele dispozitivului sunt slabe i inductana mutual este redus, acesta are o sensibilitate mic i un consum propriu ridicat. n schimb poate avea o clas de precizie ridicat. De fapt pe baza unui dispozitiv electrodinamic s-a realizat etalonul de curent.

Pentru a feri dispozitivul de influena perturbaiilor produse de cmpuri perturbatoare acesta se ecraneaz.

Scara dispozitivului este n general neliniar.

Avantajele DEDN sunt: dependena intrare - ieire de tip nmulitor - ceea ce permite realizarea de AEM att pentru mrimi de tip intensitate ct i pentru mrimi de tip putere, precizia construciei i deschiderea mare a domeniului.

Dezavantajele sunt: construcia complicat, consumul propriu mare, sensibilitate fa de influene feromagnetice externe, capacitate mic fa de suprasarcini (electrice sau magnetice)

DEDN se utilizeaz numai pentru realizarea unor AEM de precizie: ampermetre, voltmetre, wattmetre, n c.c. sau c.a.

Dispozitivul ferodinamic DFE

DFE reprezint o variant constructiv modificat a DED; prin prezena unui circuit feromagnetic - ataat bobinei fixe n vederea creterii induciei - se asigur creterea cuplului activ, concomitent cu scderea consumului propriu i simplificarea construciei.

Expresia deviaiei este aceeai ca la dispozitivul electrodinamic. Datorit induciei mari acest dispozitiv are un cuplu activ mai mare fapt care determin utilizarea acestuia la instrumentele nregistratoare. Neliniaritatea caracteristicii circuitului feromagnetic face ca precizia s fie mai redus (1,5).

Din punct de vedere constructiv el se aseamn cu dispozitivul magnetoelectric cu bobin mobil cu deosebirea c n locul magnetului permanent aici exist un electromagnet.

Precizia constructiv i deschiderea domeniului sunt sensibil mai reduse.

DFE se folosesc numai pentru realizarea de : wattmetre pentru c.a., ampermetre i voltmetre pentru c.a. de tip nregistrator.

Dispozitivul de inducie (DIN)

Se utilizeaz numai n c.a., deoarece cuplul activ apare ca urmare a interaciunii dintre mai multe fluxuri magnetice variabile n timp i curenii electrici indui de aceste fluxuri n conductoarele echipajului mobil.

Constructiv, dispozitivele de inducie au echipajul mobil realizat sub form de disc de aluminiu ce se poate roti ntre polii unor electromagnei (Fig. 4).

(1

(2

I1B1

I2B2

Fig. 4 Dispozitiv de inducie

Fora ce apare la interaciunea dintre un flux alternativ ( i un curent I' indus ntr-un conductor este de forma:

unde ( este unghiul de defazaj dintre ( i I`.

Rezult c nu pot aprea fore (i nici cupluri) ntre un flux i curentul indus de acest flux n discul de aluminiu, deoarece unghiul ( n acest caz este de 90( i cos( = 0. Din aceast cauz dispozitivele de inducie trebuie s aib cel puin dou fluxuri, defazate n timp cu un unghi ( (Fig. 5) i decalate n spaiu. Cuplurile apar din interaciunea unui flux cu curentul indus n disc de cellalt flux.

(1

(1

(

I'2 I'1

(2

(2

Ue2

Ue1

Fig. 5 Diagrama fazorial a dispozitivului de inducie cu dou fluxuri

Astfel n relaia de mai sus ( devine (/2 + (, respectiv (/2 - ( i astfel cos( se transform n sin(. Curenii indui sunt proporionali cu fluxurile ce i produc i cu frecvena, rezultnd n final cuplul total ce acioneaz asupra discului de forma:

Fluxurile (1 i (2 sunt proporionale cu tensiunile sau curenii ce alimenteaz bobinele electromagnetice. Se observ c i aici, ca la dispozitivele electrodinamice i ferodinamice avem de-a face cu un dispozitiv analogic de nmulire. se utilizeaz la construcia contoarelor de energie electric, fiind foarte robust i relativ simplu. Are un consum propriu destul de ridicat (2 - 3 W).

Dispozitive electrostatice

Utiliznd energia cmpului electric se pot construi dispozitive electrostatice. Acestea sunt formate dintr-un mic condensator variabil cu rotorul fixat pe axul echipajului mobil. innd seama de expresia energiei unui condensator, deviaia dispozitivului electrostatic este:

Se vede c un asemenea dispozitiv funcioneaz numai ca voltmetru att n c.c. ct i n c.a. Deoarece forele care apar n cmpul electrostatic sunt slabe, pentru a se obine deviaii suficient de mari ale echipajului mobil sunt necesare tensiuni mari, de ordinul unitilor sau zecilor de kilovoli. Din cauza impedanei foarte mari, consumul propriu este extrem de mic, practic nul. Dispozitivul are o utilizare restrns n laboratoarele de tehnici a tensiunilor nalte.

Dispozitive termice

Se bazeaz pe dilatarea unor fire sau lame metalice sub aciunea cldurii produse de curentul de msurat. n mod deosebit se utilizeaz la asemenea dispozitive lama bimetalic format prin sudarea a dou fii de metale cu coeficient de dilatare liniar ct mai diferit. Prin nclzire, o asemenea lam se ncovoaie acionnd echipajul mobil. Au erori mari, inerie foarte mare, ns sunt deosebit de simple i ieftine.

n Fig. 1 este prezentat cea mai simpl variant cu magnet exterior. Alte variante constructive sunt : cu magnet interior, cu bobin unilateral, cu bucl.

Fig. 1 Detalii constructive pentru DMEN cu magnet exterior: 1 - magnet permanent; 2 - bobina mobil; 3 - piese feromagnetice; 4 - miez magnetic; 5 - elemente de susinere (ax - lagr) a echipamentului mobil

Cea mai rspndit variant de DED este cea normal (DEDN), deci avnd cuplul rezistent de natur mecanic.

n Fig. 3 se prezint detalii constructive pentru DEDN.

Fig. 3 Detalii constructive pentru DEDN:

bobina mobil; 2, 2' - semi bobinele fixe;

3 - sistemul de susinere (ax - lagr) al echipamentului mobil; 4 - acul indicator;

( - deplasarea echipamentului mobil

12

_1046966807.unknown

_1046967225.unknown

_1046970063.unknown

_1046971218.unknown

_1046973901.unknown

_1046975686.unknown

_1300522587.unknown

_1046974013.unknown

_1046973839.unknown

_1046971050.unknown

_1046967601.unknown

_1046967670.unknown

_1046967424.unknown

_1046966953.unknown

_1046967182.unknown

_1046966836.unknown

_1014456718.unknown

_1014465747.unknown

_1046946628.unknown

_1046960905.unknown

_1014467607.unknown

_1014468269.unknown

_1014466874.unknown

_1014457525.unknown

_1014465404.unknown

_1014457361.unknown

_1014456523.unknown

_1014456633.unknown

_1014455942.unknown