Ưu điểm và nhược điểm của công tơ điện từ là gì?

Dụng cụ đo điện từ - các thiết bị dựa trên đặc tính của từ trường để hút, ví dụ, các vật thể sắt từ. thép nhẹ. Khi một dòng điện chạy qua cuộn dây, một từ trường phát sinh trong nó, từ trường này có xu hướng hút phần ứng thép nối với mũi tên của thiết bị vào bên trong cuộn dây.

Mũi tên được giữ ở vị trí ban đầu bằng một lò xo cuộn. Độ lệch của mũi tên có thể được sử dụng để ước tính cường độ dòng điện chạy qua cuộn dây. Do cuộn dây dòng điện kéo phần ứng cho dù nó được cung cấp dòng điện một chiều hay dòng điện xoay chiều, nên đồng hồ nam châm điện bằng thép đều phù hợp như nhau để đo cả dòng điện một chiều và dòng điện xoay chiều.

Do đó, một thiết bị điện từ có cơ chế đo điện từ với một cuộn dây cố định, qua cuộn dây có dòng điện chạy qua và một hoặc nhiều lõi sắt từ được gắn trên trục.

Các thiết bị đo điện từ được sử dụng trong ampe kế, vôn kế, máy đo tần số và công tơ pha.

Các thiết bị điện từ được sản xuất với một cuộn dây phẳng hoặc tròn. Một cuộn dây cố định phẳng (Hình 1, a) thường được quấn từ một sợi dây dày 1 trên khung không từ tính 2 để tạo thành một khe hở không khí bên trong nó. Một tấm sắt từ 7 được đặt bên cạnh khe hở, trục của tấm được đặt không đối xứng, mũi tên 8 của thiết bị được gắn vào trục di chuyển dọc theo thang đo 3 của thiết bị. Một lò xo đối diện 6 và một khu vực nhôm 5 được gắn trên trục, trục này có thể quay trong trường của nam châm vĩnh cửu 4.

Một thiết bị điện từ có cuộn dây tròn được cấu tạo như sau. Một cuộn dây tròn 10 (Hình 1, b) có khe hở không khí ở giữa được quấn từ một sợi dây dày. Một tấm sắt từ 11 được cố định bên trong khe hở và một tấm sắt từ thứ hai nhưng đã có thể di chuyển được 12 được cố định trên trục... Một lò xo ngược 13 và một mũi tên 14 của thiết bị được cố định trên trục của tấm 12. Để tạo ra một mô-men xoắn, khu vực nhôm được cố định trên trục và được cài đặt Nam châm vĩnh cửu - không được hiển thị trong hình.

Cơm. 1. Cơ chế đo điện từ: a — với cuộn phẳng, b — với cuộn tròn

Ưu điểm của dụng cụ đo điện từ

Góc lệch của mũi tên của dụng cụ đo điện từ phụ thuộc vào bình phương cường độ dòng điện. Điều này ngụ ý rằng các thiết bị hệ thống điện từ có thể hoạt động trong mạch DC và AC.

Khi dòng điện xoay chiều chạy qua cuộn dây, lõi di động bị từ hóa đồng thời với sự thay đổi hướng của từ trường và hướng của mô-men xoắn không thay đổi, nghĩa là sự thay đổi dấu của dòng điện không ảnh hưởng đến dấu của góc lệch. Việc đọc thiết bị trong mạch điện xoay chiều tỷ lệ với các giá trị rms của các giá trị được đo.

Công tơ điện từ có thiết kế đơn giản, rẻ tiền, đặc biệt là bảng điều khiển. Chúng có thể đo trực tiếp các dòng điện lớn vì cuộn dây của chúng đứng yên và có thể dễ dàng chế tạo từ các dây có diện tích mặt cắt ngang lớn.

Ngành công nghiệp sản xuất ampe kế của hệ thống điện từ để kết nối trực tiếp với dòng điện lên đến 150 A.

Thiết bị đo điện từ không chỉ chịu được quá tải ngắn hạn mà cả quá tải dài hạn nếu có xảy ra trong quá trình đo.

Nhược điểm của dụng cụ đo điện từ

Nhược điểm của thiết bị đo điện từ bao gồm: thang đo không đồng đều và độ nhạy tương đối thấp khi đo dòng điện thấp, nghĩa là độ chính xác của phép đo tương đối thấp khi bắt đầu thang đo, sự phụ thuộc của số đọc của thiết bị vào ảnh hưởng của từ trường bên ngoài, thấp phạm vi đo tần số, độ nhạy cao của thiết bị đối với sự dao động của tần số dòng điện và mức tiêu thụ cao của chúng (lên đến 2 W đối với ampe kế đối với dòng điện lên đến 10 A và 3 — 20 W đối với vôn kế, tùy thuộc vào điện áp).

Đối với nhiều thiết bị, tỷ lệ gần giống nhau.

Dụng cụ đo điện từ dễ bị ảnh hưởng bởi từ trường bên ngoài vì chúng có từ trường bên trong rất yếu. Thực tế là các cuộn dây được chế tạo không có lõi sắt từ nên từ trường tạo ra trong chúng được bao bọc trong không khí và người ta biết rằng không khí là môi trường có điện trở từ rất cao. Để loại bỏ ảnh hưởng của từ trường, nhiều tấm chắn từ tính khác nhau được sử dụng rộng rãi hoặc các thiết bị được sản xuất theo phiên bản tĩnh.

Trong các thiết bị đo không ổn định, thay vì một cuộn dây có lõi, hai cuộn dây cố định và hai lõi gắn trên một trục có mũi tên được sử dụng tương ứng. Các cuộn dây của các cuộn dây được mắc nối tiếp với nhau và sao cho khi dòng điện đo được đi qua chúng, các từ thông hướng vào nhau được tạo ra trong chúng.

Nếu thiết bị đo nằm trong từ trường ngoài, nó sẽ làm tăng từ trường ở một cuộn dây và giảm ở cuộn dây kia. Do đó, sự gia tăng mô-men xoắn trong một cuộn dây được bù lại bằng sự giảm mô-men xoắn tương tự ở cuộn kia. Điều này bù cho ảnh hưởng của từ trường đều bên ngoài. Nếu từ trường bên ngoài không đồng nhất, chỉ xảy ra hiện tượng bù một phần.