Părțile componente și principiile de funcționare ale aparatelor electrice de măsură

La ora actuală, pe piață se găsește o mare diversitate de aparate electrice de măsură. În general, aparatele de măsură conțin următoarele părți componente:

• un dispozitiv de producere a cuplului activ, care determină deplasarea indicatorului în față unei scări gradate;
• un dispozitiv de producere a cuplului rezistent, format din unul sau mai multe arcuri, care face ca fiecărei valori a mărimii de măsurat să-i corespundă o anumită deplasare a echipajului mobil;
• un corector pentru reglarea acului pe reperul zero;
• un amortizor pentru a amortiza oscilațiile acului;
• carcasa în care este cuprins aparatul;
• bornele pentru legarea aparatului în circuit.

Dispozitive de citire:

• Acul indicator, contragreutăți. Citirea de către operator a valorii mărimii de măsurat se face cu ajutorul unui ac indicator. Forma lui diferă de la caz la caz. Se cunosc următoarele tipuri de forme de ace: lamă, lance, bară.
• Cadranul și scala gradată. Cadranul aparatului reprezintă acea parte pe care se află dispusă scala gradată și notațiile specifice. Scala gradată este un ansamblu de repere care permit determinarea poziției echipamentului mobil, respectiv citirea valorii de măsurat.

Dispozitivul magnetoelectric. Principiul de funcționare. Acest dispozitiv se află în componența aparatelor magnetoelectrice și este alcătuit dintr-un magnet permanent (ca parte fixă) și o bobină mobilă. Interacțiunea dintre câmpul magnetic permanent (creat de magnetul permanent) și bobina parcursă de curentul ce se măsoară (curent continuu) stă la baza funcționării aparatelor magnetoelectrice. Dispozitivele magnetoelectrice se regăsesc în aparatura de măsurat ca ampermetre și ca voltmetre. Actualmente, aparatele magnetoelectrice sunt utilizate în aparate complexe de măsurat atât mărimi electrice, cât și neelectrice. Scala aparatului este uniformă. La baza funcționării aparatelor magnetoelectrice stă interacțiunea dintre câmpul magnetic permanent și curentul care străbate conductoarele unei bobine mobile ce se află în acest câmp. Acul indicator se deplasează cu unghiul:

unde \(S\) reprezintă sensibilitatea aparatului, iar \(\alpha\) reprezintă unghiul de deplasare a arcului indicator din poziția 0 în poziția de echilibru la trecerea curentului electric \(I\) prin bobina aparatului.

Bobina se află în câmp magnetic constant cu inducția \(B\). Atunci când bobina va fi parcursă de un curent cu intensitatea \(I\), laturile bobinei vor fi deplasate de forța electromagnetică \(F_L\) (forța Laplace: \(F_L=N \cdot B \cdot I \cdot I\)). Aparatele magnetoelectrice se construiesc ca ampermetre și ca voltmetre în curent continuu. Pentru utilizarea în curent alternativ se folosesc punțile redresoare, punți ce sunt parte componentă a multimetrelor concepute în acest sens.

Dispozitivul feromagnetic. Principiul de funcționare. Este cunoscut și sub denumirea de dispozitiv electromagnetic. La aparatele feromagnetice cuplul activ este creat de interacțiunea dintre unul sau mai multe elemente mobile din material magnetic fără remanență și fluxul magnetic al unei bobine fixe. În consecință, caracteristica statică de funcționare a aparatelor feromagnetice este: \(\alpha=K \cdot I^2\). Aparatele feromagnetice sunt construite ca ampermetre, voltmetre, logometre. Constructiv, sunt realizate cu bobină plată și cu bobină rotundă. Aparatele feromagnetice pot funcționa atât în curent continuu, cât și în curent alternativ. Caracteristică acestor aparate este scala aparatului. Ea este neuniformă, caracterul scalei fiind influențat de o serie de factori.

Dispozitivul electrodinamic și ferodinamic. Aceste dispozitive au la bază acțiunea forțelor electrodinamice care se exercită între bobinele fixe și bobinele mobile parcurse de curenți. Bobinele au miezuri feromagnetice. Câmpul produs este mai puternic decât la aparatele electrodinamice, motiv pentru care dispozitivele aerodinamice sunt utilizate în construcția wattmetrelor sau a varmetrelor. Cuplul activ și cuplul reactiv au expresia:

Interacțiunea dintre câmpul magnetic produs de bobina fixă și curentul care parcurge bobina mobilă stă la baza funcționării aparatelor electrodinamice.

Aceste aparate se construiesc cu aparate de laborator de clasă mare, sub formă de ampermetre, voltmetre, wattmetre, pentru măsurări în curent continuu și alternativ. Aparatele ferodinamice se construiesc exclusiv ca wattmetre și varmetre. Sunt aparate feromagnetice care sunt construite ca ampermetre, respectiv voltmetre înregistratoare. Principiul de funcționare este similar cu cel al aparatelor electrodinamice. Wattmetrele industriale de tablou folosesc dispozitive electromagnetice.