Úvod
MAGNETOELEKTRICKÉ MERACIE PRÍSTROJE
Tieto prístroje sa označujú aj ako prístroje s otáčavou cievkou. Využívajú sily, ktoré pôsobia v magnetickom poli permanentného magnetu na vodiče cievky, ktorou prechádza elektrický prúd.
Medzi najstaršie konštrukcie tohto typu patria meracie mechanizmy magnetoelektrického pristroja s podkovovitým magnetom.
Výhodnou vlastnosťou u nich je pomerne dobrá preťažiteľnosť, a to tak po elektrickej, ako aj mechanickej stránke. V nie príliš veľkom frekvenčnom pásme udávajú efektívnu hodnotu meraného napätia. K nevýhodným vlastnostiam patrí pomerne veľká spotreba a u bežných prístrojov nie príliš veľká presnosť. V precíznom prevedení sa však dosahuje trieda presnosti až 0,1. Nie sú veľmi vhodné pre meranie neharmonických priebehov pre svoju frekvenčnú závislosť’ (frekvencia vyšších harmonických môže byt’ väčšia než je dovolená horná hranica frekvenčného pásma).
Často sa na meranie striedavých napätí používajú magnetoelektrické voltmetre s usmerňovačom. Bez zosilňovača bežne používané prístroje merajú v rozsahu 1 V až 1000 V a s použitím oddelených predradných odporníkov i viac.
Merajú strednú hodnotu napätia, stupnica je však ciachovaná pre efektívne hodnoty harmonického priebehu napätia (K1 = 1,11). Na meranie neharmonických priebehov nie sú vhodné. Horná hranica frekvenčného rozsahu sa pohybuje okolo 10 kHz. Bežne dosiahnuteľná presnosť býva 1 až 1,5%.
Činnosť
Tento pristroj pozostáva z permanentného magnetu, pólových nadstavcov z magneticky mäkkého materiálu, jadra, ktoré je upevnené nosníkom z neferomagnetického materiálu. Jadro tvorí valček z mäkkej ocele. Jadro s pólovými nástavcami vytvára vzduchovú medzeru, v ktorej je otočne uložená cievka. Cievka je z medeného izolovaného drôtu a je navinutá na hliníkovom rámčeku. Rámček je pripevnený na oske. Prívod prúdu do cievky tvoria dve špirálové pružiny, ktoré sú navzájom opačne vinuté. Tieto pružiny pri skrúcaní vytvárajú direktívny moment, ktorý vždy vráti cievku do východiskovej polohy. Na oske je upevnená aj ručička, ktorá sa vyvažuje závažiami.
Ak je vo vzduchovej medzere homogénne magnetické pole, preto kom prúdu cez cievku vytvorí cievka nové magnetické pole, ktoré sa snaží natočiť cievku tak, aby orientácia magnetického toku od permanentného magnetu a od cievky bola rovnaká. Pri pohybe závitu cievky v magnetickom poli vo vzduchovej medzere pôsobí na strany závitu,ktoré pri pohybe pretínajú magnetické pole, sila:
Ak má cievka n závitov, tak:
PM- permanentný magnet,
PN- pólové nadstavce,
R- ručička,
J- jadro,
N- nosník neferomagnetického materiálu,
C- cievka,
VZ- vyvažovacie závažia,
MB– magnetický bočník
Proti momentu systému pôsobí direktívny moment od direktívnych pružín. Jeho veľkosť je úmerná natočeniu direktívnych pružín, teda výchylke ?. Otočná časť systému sa bude pohybovať dovtedy, kým sa moment systému a direktívny moment nevyrovnajú.
Pri výrobe treba nastaviť hodnotu prúdu I pri rovnakom type prístroja na takú konštantnú hodnotu, pri ktorej je výchylka ručičky maximálna. Preto je systém vystrojený magnetickým bočníkom, ktorým nastavujeme magnetickú indukciu vo vzduchovej medzere na potrebnú hodnotu, prípadne po čase odstraňujeme vplyv starnutia permanentného magnetu. Dnes sa používajú iba tzv. vnútorné magnety, v ktorých permanentný magnet tvorí vlastne jadro (valček). Vyžaduje si to však kvalitné magnety malých rozmerov zo špeciálnych zliatin, ktoré sa v procese výroby podrobujú umelému starnutiu. Tlmenie magnetoelektrických prístrojov je magnetické. Vytvárajú ho vírivé prúdy indukované v hliníkovom rámčeku, na ktorom je navinutá cievka. Hliníkový rámček tvorí závit nakrátko. v ktorom sa indukuje pni pohybe v magnetickom poli napätie; indukované napätie vytvorí prietok prúdu cez rámik. Presnost’ magnetoelektrických prístrojov je vysoká a vyrábajú sa v najvyšších triedach presnosti 0,1 a 0,2.
Magnetoelektrické prístroje nemajú vel’kú pret’ažitel’nost’. Vhodnou konštrukciou sa však dajú splnit’ požiadavky normy, podľa ktorej prístroje triedy presnosti 1 až 2,5 majú vydržať niekoľko krátkodobých desat’násobných pret’ažení a prístroje triedy presnosti 0,2 až 0,5 krátkodobé dvojnásobné preťaženia.
Aby nedošlo k zmene údaja prístroja vplyvom teploty, musí sa uskutočniť v zapojení prístroja teplotná kompenzácia.