EC-ISFVS 2.18. Părțile componente și principiile de funcționare ale aparatelor electrice de măsură

Părțile componente și principiile de funcționare ale aparatelor electrice de măsură

Componentele de bază ale aparatelor electrice de măsură și principiile de funcționare ale dispozitivelor magnetoelectrice, feromagnetice, electrodinamice și ferodinamice.

Lecția 2.18

Fiecare aparat transformă un efect electric sau magnetic într-o deplasare ori indicație măsurabilă

Înțelegerea dispozitivului intern ajută la alegerea corectă a aparatului pentru curent continuu, alternativ sau măsurări de laborator.

Părți componente

Aparatele electrice de măsură transformă mărimea măsurată într-o indicație citibilă

Pe piață există o mare diversitate de aparate electrice de măsură. În general, acestea conțin un dispozitiv de producere a cuplului activ, un dispozitiv de producere a cuplului rezistent, un corector pentru reglarea acului pe zero, un amortizor, carcasa și bornele pentru legarea aparatului în circuit.

cuplul activ determină deplasarea indicatorului în fața unei scări gradate;
cuplul rezistent face ca fiecărei valori a mărimii de măsurat să-i corespundă o anumită deplasare a echipajului mobil;
amortizorul reduce oscilațiile acului, iar carcasa și bornele asigură protecția și conectarea aparatului.

Dispozitive de citire

Acul indicator și scala gradată permit citirea valorii măsurate

Citirea de către operator a valorii mărimii de măsurat se face cu ajutorul acului indicator. Forma lui diferă de la caz la caz; se folosesc ace în formă de lamă, lance sau bară.

Cadranul aparatului este partea pe care se află scala gradată și notațiile specifice. Scala gradată este un ansamblu de repere care permit determinarea poziției echipamentului mobil și citirea valorii de măsurat.

Dispozitiv de citire al unui aparat de măsură — Dispozitiv de citire: 1 – ac indicator, 2 – contragreutate, 3 – arc spiralat, 4 – bobină mobilă, 5 – ax. Sursa: cdpress.ro

Dispozitiv magnetoelectric

Aparatele magnetoelectrice funcționează prin interacțiunea câmpului magnetic permanent cu bobina mobilă

Dispozitivul magnetoelectric este alcătuit dintr-un magnet permanent, ca parte fixă, și o bobină mobilă. Interacțiunea dintre câmpul magnetic permanent și bobina parcursă de curent continuu stă la baza funcționării aparatelor magnetoelectrice.

Utilizare

Dispozitivele magnetoelectrice se regăsesc în ampermetre și voltmetre. În prezent sunt folosite și în aparate complexe pentru măsurarea mărimilor electrice și neelectrice.

Deplasarea acului

Acul indicator se deplasează cu un unghi proporțional cu intensitatea curentului: α = K/W · I = S · I, unde S este sensibilitatea aparatului.

Forța electromagnetică

Bobina se află într-un câmp magnetic constant cu inducția B. Când bobina este parcursă de curent, laturile ei sunt deplasate de forța electromagnetică Laplace.

Principiul de funcționare al aparatelor magnetoelectrice: 1 – scara gradată, 2 – ac indicator, 3 – bobină, 4 – opritor, 5 – arc spiralat, 6 – magnet permanent, 7 – corector de zero, 8 – suport și contragreutăți, 9 – miez cilindric. Sursa: cdpress.ro

Aparatele magnetoelectrice se construiesc ca ampermetre și voltmetre pentru curent continuu. Pentru utilizarea în curent alternativ se folosesc punți redresoare, integrate în multimetrele concepute în acest scop.

Dispozitiv feromagnetic

Aparatele feromagnetice folosesc interacțiunea dintre elemente magnetice mobile și fluxul unei bobine fixe

Dispozitivul feromagnetic, cunoscut și ca dispozitiv electromagnetic, creează cuplul activ prin interacțiunea dintre unul sau mai multe elemente mobile din material magnetic fără remanență și fluxul magnetic al unei bobine fixe.

Caracteristica statică de funcționare este α = K · I². Aparatele feromagnetice se construiesc ca ampermetre, voltmetre și logometre, cu bobină plată sau rotundă. Ele pot funcționa atât în curent continuu, cât și în curent alternativ, iar scala lor este neuniformă.

Aparat feromagnetic cu bobină plată — Aparate feromagnetice cu bobină plată: 1 – scara gradată, 2 – ac indicator, 3 – bobină, 4 – plăcuță mobilă feromagnetică, 5 – ax, 6 – arcuri spiralate, 7 – corector de zero, 8 – contragreutăți, 9 – miez cilindric, F – forța de atracție a plăcuței mobile. Sursa: cdpress.ro

Aparate feromagnetice ampermetre și voltmetre — Aparate feromagnetice: ampermetre și voltmetre. Sursa: electroniclight.ro

Dispozitive electrodinamice și ferodinamice

Aceste aparate funcționează prin acțiunea forțelor dintre bobine parcurse de curenți

Dispozitivele electrodinamice și ferodinamice au la bază acțiunea forțelor electrodinamice exercitate între bobine fixe și bobine mobile parcurse de curenți. Bobinele au miezuri feromagnetice, iar câmpul produs este mai puternic decât la aparatele electrodinamice.

Cuplurile au expresia M_a = k · N₁ · I₁ · N₂ · I₂ și M_r = W · α, unde α = K · I₁ · I₂. Interacțiunea dintre câmpul magnetic produs de bobina fixă și curentul care parcurge bobina mobilă stă la baza funcționării aparatelor electrodinamice.

Aparate electrodinamice și ferodinamice. Sursa: cdpress.ro

Aparatele electrodinamice se construiesc ca aparate de laborator de clasă mare, sub formă de ampermetre, voltmetre și wattmetre pentru curent continuu și alternativ. Aparatele ferodinamice se construiesc exclusiv ca wattmetre și varmetre.

Verificare

Întrebări pentru autoevaluare

Care sunt avantajele aparatelor magnetoelectrice în comparație cu alte tipuri de aparate de măsură?
Descrieți principiul de funcționare al aparatelor magnetoelectrice.
Caracterizați aparatele de măsură feromagnetice.
Care sunt principalele părți componente ale unui aparat electrodinamic?
Ce rol joacă forțele electrodinamice în funcționarea aparatelor de măsură?