Điện-Điện Tử

Đặc điểm của cơ cấu đo kiểu từ điện

Cơ cấu đo kiểu từ điện có một số ưu điểm so với các loại khác như: từ trường của cơ cấu mạnh nên ít chịu ảnh hưởng từ trường ngoài; tổn thâ’t điện năng trong cơ cấu ít nên độ chính xác cao (có thể chế tạo tới cấp chính xấc 0,05); độ nhạy lớn nên có thể chế tạo các điện kế đo dòng điện một chiều rất nhỏ (từ 1012đến icf 14A); góc quay a tỷ lệ bậc nhất với dòng điện nên thang đo chia đều.

 

Khuyết điểm của cơcấu từ điện là khả năng quá tải kém (vì tiết diện cuộn dây phần động rat nhỏ); việc chế tạo khó và giá thành đắt; mômen quay tỷ lệ bậc nhất với dòng điện nên chỉ đo được các đại lượng điện một chiều.

9.3

 

Hình 9.3. Dụng cụ kiểu từ điệnHình 9.4. Dụng cụ kiểu từ điện

có chỉnh lưu                               có cặp nhiệt ngẫu

Muốn đo được các đại lượng điện xoay chiều thì dụng cụ có cơ cấu đo kiểu từ điện phải kết hợp với bộ chỉnh lưu, biến dòng điện xoay chiều thành một chiều đi qua cơ cấu đo c (hình 9.3)1 hoặc kết hợp với chuyển đổi nhiệt ngẫu (hình 9.4). Dòng điện I ở mạch xoay chiều cần đo đốt nóng chỗ nốì cặp nhiệt ngẫu, trong nhiệt ngẫu sẽ sinh ra sức điện động một chiều en tỷ lệ với dòng điện I bình phương. Sức điện động en sinh ra dòng điện một chiều chạy qua cơ cấu đo c làm kim quay. Loại này thường đo dòng điện xoay chiều tần số cao.

9.3.1

Để kim chỉ của dụng cụ bớt dao động xung quanh tộ số đo, các cơ cấu đo đều có một bộ phận cản dịu. Nó có nhiệm vụ sinh ra mômen cản dịu lúc kim dao động , làm cho kim chóng ổn định,

Ở cơ cấu đo kiểu từ điện, khung dây làm nhiệm vụ cản dịu. Khi khung dây quay trong từ trường nam châm, trong nó sẽ cảm ứng ra sức điện động e và dòng điện I, từ trường nam châm vĩnh cửu tác dụng lên dòng điện cảm ứng I trong khung nhôm sẽ tạo ra mômen cản dao động, làm cho khung nhôm nhanh chóng đứng ở vị trí ổn định.

Cơ cấu đo kiểu từ điện thường dùng trong các dụng cụ đo như: điện kế, miliampe – mét, ampe – mét, milivôn – mét, vôn – mét, ôm-mét, avô-mét (còn gọi là vạn năng kế, dùng đo điện áp, dòng điện và điện trở).

a) Cơ cấu đo kiểu điện từ cuộn dây phẳng

a)  Cơ cấu đo kiểu điện từ cuộn dây tròn

Khi có dòng điện chạy qua cuộn dây phần tĩnh, hai phiến thép sẽ được từ hóa giống nhau, các.cực từ cùng tên ở gần nhau sẽ đẩy nhau, làm cho phiến 3 và kim quay đi một góc.

Loại cuộn dây tròn so với loại cuộn dây phẳng thì dễ chế tạo hơn, thang đo chia đều hơn. Nhưng nó có nhược điểm là tử trường yếu nên phải chế tạo cuộn dây to và nhiều vòng. Hiện nay loại cuộn dây phẳng dùng nhiều hơn.

  1. Nguyên lý làm việc

Như đã nói ở trên, khi có dòng điện I chạy qua cuộn dây phần tĩnh, năng lượng từ trường tích lũy trong cuộn dây:

9.3.2
 

 

 

trong đó L là điện cảm cuộn dây, phụ thuộc vào vị trí phiến thép

3,   tức là phụ thược góc quay a của kim.

Theo định luật bảo toàn năng lượng, khi phiến thép chuyển động thì độ biến thiên cơ năng Mqda trong cơ cấu đo chính bằng độ biến thiên năng lượng từ trường dWtt của cuộn dây:

Mqdoc = dwtt                                   (9.4)

rút ra mô men quay của dụng cụ là:

■2

ALV)

M =?%l = 1_2_ = Lĩ2 dL

da da 2 da

^ 1 dL ^                     ,

Đăt = Kn ta có: 2 da q

Mq = KqỈ2                          (9.5)

Kim sẽ ổn định ở vị trí khi mômen quay bằng mômen phản kháng của lò xo:

rút ra                              a   =                                         —5-I2=SI2   (9.6)

p Kq

trong đó s = —— là đô nhây của cơ câu.

Kp

  1. Đặc điểm của cơ cấu đo kiểu điện từ

Cơ cấu đo kiểu điện từ có các ưu điểm là: mô men quay tỷ lệ với dòng điện bình phương nên có thể đo được cả dòng điện
một chiều và xoay chiều. Cuộn dây phần tĩnh có thể chế tạo với tiết diện lớn nên có khả năng quá tải tốt. Cuối cùng là cơ cấu kiểu điện từ dễ chế tạo, rẻ:

 

9.6

Hình 9.6. Cơ cấu đo điện từ kiểu astatic

Những khuyết điểm của cơ cấu đo kiểu điện từ là mạch từ khép mạch qua không khí nên từ trường yếu, vì vậy độ nhạy kém và chịu ảnh hưởng của từ trường ngoài; tổn hao sắt từ trong cơ cấu lớn nên cấp chính xác thấp; góc quay tỷ lệ với dòng điện bình phương nên thang đo chia không đều.

Để trừ bỏ ảnh hưởng của từ trường ngoài, người ta bọc cơ cấu đo trong một màn chắn từ bằng kim loại, hoặc chế tạo kiểu astatic. Cơ cấu đo kiểu astatic phần tĩnh có hai cuộn dây giống nhau, bô’ trí sao cho từ trường của chúng tạo ra hai mômen quay cùng chiều tác dụng lên trục, còn hai mômen do từ trường ngoài tác dụng lên trục thì ngược chiều và khử nhau (hình 9.6).

Để thang đo của cơ câ\i chia được tương đốì đều, người ta chế tạo cuộn dây phần tĩnh sao cho khi dòng điện tăng, vị trí phiến thép 3 thay đổi thì hệ số Kq giảm dần.

Loại cơ cấu do kiểu điện từ thường dùng bộ cản dịu kiểu không khí, gồm lá nhôm mỏng di chuyển điện trong một hộp rỗng; khi kim dao động, lá nhôm chuyển động trong hộp, sức ép của không khí lến lá nhôm sẽ chống lại dao động.

Cơ cấu đo kiểu điện từ chế tạo đơn giản, giá thành rẻ nên được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp để làm ampe-mét, vôn- mét, coscp – mét.

Post Comment