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.