Электромагнитный прибор Советский патент 1983 года по МПК G01R5/14 

1

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к электромагнитным приборам с подвижным сердечником.

Известен электромагнитный прибор, содержащий измерительную катушку, расположенную на неподвижном магнитопроводе с двумя парами внешних полюсных наконечников, между которыми размещен подвижный ферромагнитный элемент на оси, установленный на растяжках, соединенных с амортизационными пружинами 2.

Однако устройство обладает сущебтвенно нелинейной шкалой в силу квадратичной зависимости вращающего момента от тока в измерительной катущке. Кроме того, оно непригодно для измерения полярности токов и напряжений, обладает низкой чувствительностью и нуждается в механическом демпфировании колебаний подвижной части вследствие слабого магнитого поля измеряемого сигнала.

Цель - повыщение линейности электромагнитного прибора.

Цель достигается тем, что в электромагнитный прибор, содержащий измерительную катушку, расположенную на неподвижном

магнитопроводе с двумя парами внешних полюсных наконечников, между которыми размещен подвижный ферромагнитный элемент на оси, установленной на растяжках, соединенных с амортизационными пружи5 нами, введены вторая. измерительная катушка, два внутренних П -образных полюсных наконечника и С-образный постоянный магнит, расположенный в плоскости магнитопровода, в торцевой части внешних полюсных наконечников, выполненных в виде

10 перекрывающихся спиралей, а измерительные катушки размещены симметрично относительно оси симметрии прибора и соединены последовательно-встречно.

На фиг. 1 изображен электромагнитный

15 прибор, вид сверху; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 -- тяговая характеристика прибора.

Электромагнитный прибор содержит неподвижный магнитопровод, выполненный в виде двух пар параллельных пластин внеш20них 1 и внутренних 2 полюсных наконечников, между которыми расположен С-образный постоянный магнит 3. Причем пластины внешних полюсных наконечников 1 прикреплены к разноименным полюсам постоянного магнита 3, перекрывая друг друга, и профилированы по взаимно симметричным архимедовым спиралям, направленным в противоположные стороны относительно Л -образных внутренних полюсных наконечников 2, снабженных продольным пазом, через который проходит ось 4 подвижного ферромагнитного элемента 5, закрепленная на предварительно закрученных растяжках 6, натянутых амортизационными пружинами 7 так, что стрелочный указатель 8 располагается на нулевой отметке круговой шкалы прибора.. На неподвижном магнитопроводе установлены короткозамкнутые металлические каркасы 9 двух встречно включенных измерительных катушек 10, намотанных изолированным приводом.

Устройство работает следующим образом.

При прохождении измеряемого тока J по каждой измерительной катушке 10 возникает магнитное поле напряженности Н, которое вызывает появление вращающего момента М, приложенного к подвижному ферромагнитному элементу 5.

Под воздействием этого вращающего момента подвижный элемент 5 повернется вместе со стрелкой указателя 8 на некоторый угол Л, обусловленный равенством вращающего момента и противодействующего момента, созданного растяжками 6.

Поскольку известные электромагнитные приборы не имеют собственного магнитного поля, максимальный угол поворота их подвижной системы otfii односторонен и обусловлен лишь магнитным полем измеряемого тока Лщ (фиг. 2). Тогда как в предлагаемом приборе собственное магнитное поле Нр постоянного магнита 3 вызывает появление дополнительной магнитодвижущей силы, про порциональной эффективной, длине поляризации t пластин внутренних полюсных наконечников 2, которая из-за наличия продольного паза в них гораздо больше их габаритов, что уменьщает щунтирование ими магнитного поля постоянного магнита 3. Благодаря этому прибор работает на участке тяговой характеристики с гораздо большей крутизной, где аналогичный угол поворота

подвижной системы А

обеспечитал

вается при меньшем диапазоне измеряемого тока Jtnax-Jtni хПри этом компенсация первоначального м,омента М осуществляется предварительной закруткой растяжек 6 на угол Л и встречным профилированием внешних полю сных наконечников 1, которые также обеспечивают компенсацию момента собственного магнитного поля HO постоянного магнита 3, так как магнитодвижущая сила одной измерительной катущки 10 складывается с магнитным полем постоянного магнита, а другой - вычитается.

где/Jp-магнитная проницаемость воздуха;

|5ц 5д-соостветственно длина и площадь воздущного зазора между внутренними полюсными наконечниками 2 и подвижным ферромагнитным элементом 5;

6.,2 -соотБетственно длина и площадь воздушного зазора между внешними полюсными наконечниками 1 и подвижным ферромагнитным элементом 5; С -удельная жесткость растяжек 6.

Из выражения следует, что предлагаемое устройство обладает линейной шкалой и является фазочувствительным, в связи с чем может быть использовано для из.мерения в цепях как переменного при использовании одной секции измерительной катушки, так и постоянного тока.

Кроме того, чувствительность предлагаемого прибора по крайней мере на порядок выше, чем у известного.

Таким образом, предлагаемый электромагнитный прибор наряду с высокими метрологическими характеристиками обладает и более широкими функциональными возможностями.

Формула изобретения

Электромагнитный прибор, содержащий измерительную катушку, расположенную на неподвижном магнитопроводе с двумя парами внешних полюсных наконечников, между которыми размещен подвижный ферромагнитный элемент на оси, установленной на растяжках, соединенных с амортизационными пружинами, отличающийся тем, что, с целью повыщения линейности, в него введены вторая измерительная катушка, два внутренних Л-образных полюсных наконечника и С-образный постоянный магнит, расположенный в плоскости магнитопровода. в торцевой части внешних полюсных наконечВ результате шкала такого прибора получается линейной, а его чувствительность будет прямо пропорциональна напряженности поляризующего магнитного поля постоянного магнита, которая значительно превышает поле измеряемого тока: .Ло5ц5т.( dS 2С(5ц 5тЧ-&т«ц) //о5ц6.. 2С(5д6т.) jU(, 5yS.r HoW3dS.j. С(5ц6,-ь5. dot

НИКОВ, выполненных в виде перекрывающихся спиралей, а измерительные катушки размещены симметрично относительно оси симметрии прибора и соединены последовательно-встречно.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Аналоговые электроизмерительные приборы. Под ред. А. А. Преображенского. М., «Высшая школа, 1979, с. 132-133.

G

S

7

////////

Фс/г.2.

Л -..-ь,

«Г«

ff