Instrumentul feromagnetic (electromagnetic)

INSTRUMENTUL FEROMAGNETIC (ELECTROMAGNETIC)

Cuplul activ al instrumentului feromagnetic este creat de interactiunea dintre campul magnetic creat de o bobinǎ prin care trece curentul de mǎsurat I (sau proportional cu mǎrimea de mǎsurat) si o piesǎ feromagneticǎ aflatǎ in acest camp. Dupǎ sensul fortei care actioneazǎ asupra piesei feromagnetice se intalnesc douǎ tipuri de instrumente feromagnetice: cu atractie si cu repulsie.

Instrumentul cu atractie este alcǎtuit (Fig. 3.5.a) dintr-o bobinǎ platǎ, cu o fantǎ in care piesa feromagneticǎ fixatǎ excentric pe ax poate intra mai mult sau mai putin, determinand si indicatia corespunzatoare pe cadran, in functie de curentul care parcurge bobina. Cuplul antagonist, de naturǎ mecanicǎ este creat de un resort spiral pe ax. Amortizarea se face pneumatic, prin frecarea cu aerul a unei palete ce culiseazǎ intr-o incintǎ inchisǎ [  ].

a.                                    b.

Fig. 3.5. Dispozitivul feromagnetic: a - cu atractie; b - cu repulsie.

Instrumentul cu repulsie (Fig. 3.5.b) este format dintr-o bobinǎ cilindricǎ, parcursǎ de curentul de mǎsurat. In interiorul bobinei se gǎsesc douǎ piese feromagnetice, una rigidǎ cu bobina, iar cealaltǎ fixatǎ de axul instrumentului. Trecerea curentului prin bobinǎ duce la polarizarea magneticǎ a celor douǎ piese in acelasi mod, astfel incat apare un cuplu activ care are drept consecintǎ repulsia lor magneticǎ. Cuplul antagonist este creat de un resort spiral.

Pentru ambele variante, dacǎ i este curentul care parcurge bobina de inductivitate L, energia W_m a campului magnetic al instrumentului, cuplul activ se calculeazǎ cu relatia (3.2) obtinandu-se:

(3.20)

In regim stationar cuplul rezistent, dat de relatia (3.3), egaleazǎ cuplul activ (3.20) obtinandu-se relatia finalǎ, din care se deduce deviatia instrumentului:

(3.21)

din care se deduce cǎ instrumentul feromagnetic (electromagnetic) are scarǎ pǎtraticǎ (neliniarǎ). Modificand in mod corespunzǎtor forma pieselor feromagnetice si pozitia lor initialǎ, se poate obtine pentru dL/dα o variatie convenabilǎ, care sǎ compenseze in mare parte dependenta pǎtraticǎ a deviatiilor datǎ de curentul i. Se obtin astfel scǎri cu gradatii aproape uniforme pe o mare portiune, de 15 - 20 % din limita superioarǎ, sau scǎri comprimate spre valori maxime.

In relatia (3.21), curentul i reprezintǎ, fie valoarea curentului continuu (pentru mǎsurǎrile in c.c.), fie valoarea efectivǎ I (pentru c.a.).

Se construiesc si dispozitive feromagnetice de tip logometric, care sunt formate din doua bobine fixe, parcurse de curentii i₁ si i₂, in ferestrele cǎrora patrund cele douǎ piese feromagnetice, solidare cu axul echipajului mobil      (Fig. 3.6).

Logometrele nu au cuplu antagonist mecanic, deoarece unul din cuplurile produse de curentii de mǎsurat joacǎ rolul cuplului antagonist. Constructia este astfel realizatǎ, incat una din piesele feromagnetice intrǎ in fereastra bobinei (mǎrindu-i inductivitatea), iar cealaltǎ iese din bobina corespunzǎtoare (micsorandu-i inductivitatea).

Instrumentele feromagnetice au avantaje importante: constructie simplǎ, sensibilitate redusǎ la suprasarcini, se pot folosi atat in c.c cat si in c.a, pret de cost scazut, sigurantǎ in functionare, posibilitatea acoperirii unui domeniu mare de valori. Ele au si cate dezavantaje: consum propriu mare (0,5 - 7,5 W) comparativ cu instrumentul magnetoelectric, sensibilitate mai micǎ (comparativ cu dispozitivele magnetoelectrice, necesitatea unor ecranǎri pentru reducerea influentei unor campuri magnetice exterioare, precizia este influentatǎ de pierderile prin curenti turbionari in piesele feromagnetice.

Fig. 3.6. Schema instrumentului feromagnetic de tip logometric.

Clasa de exactitate a instrumentelor feromagnetice nu este prea bunǎ, de ordinul 1 sau 2,5. Numai in cazuri speciale poate ajunge 0,5 sau 0,2 (folosind pentru piesele feromagnetice aliaje slab magnetice). Aparatele feromagnetice se folosesc atat pentru mǎrimi continue cat si pentru valori alternative, clasa de exactitate fiind mai bunǎ in c.c dacat in c.a.