Was sind die Vor- und Nachteile elektromagnetischer Messgeräte?

Elektromagnetische Messgeräte — Geräte, die auf der Eigenschaft des Magnetfelds basieren, beispielsweise ferromagnetische Körper anzuziehen. Baustahl. Wenn ein Strom durch die Spule fließt, entsteht in ihr ein Magnetfeld, das dazu neigt, einen mit dem Pfeil des Geräts verbundenen Stahlanker in die Spule zu ziehen.

Der Pfeil wird durch eine Schraubenfeder in der Ausgangsposition gehalten. Anhand der Auslenkung des Pfeils lässt sich die Stärke des durch die Spule fließenden Stroms abschätzen. Da die Stromwicklung den Anker anzieht, unabhängig davon, ob dieser mit Gleichstrom oder Wechselstrom versorgt wird, sind elektromagnetische Messgeräte aus Stahl gleichermaßen für die Messung von Gleichstrom und Wechselstrom geeignet.

So verfügt ein elektromagnetisches Gerät über ein elektromagnetisches Messwerk mit einer stationären Spule, durch deren Spule ein elektrischer Strom fließt, und einem oder mehreren auf der Achse montierten ferromagnetischen Kernen.

Elektromagnetische Messgeräte werden in Amperemetern, Voltmetern, Frequenzmessern usw. eingesetzt Phasenmesser.

Elektromagnetische Geräte werden mit einer flachen oder runden Spule hergestellt. Eine flache stationäre Spule (Abb. 1, a) wird üblicherweise aus einem dicken Draht 1 auf einen nicht ferromagnetischen Rahmen 2 gewickelt, so dass im Inneren ein Luftspalt entsteht. Neben dem Spalt wird eine ferromagnetische Platte 7 platziert, die Achse der Platte ist asymmetrisch angeordnet, der Pfeil 8 des Gerätes ist an der sich entlang der Skala 3 des Gerätes bewegenden Achse befestigt. Auf der Achse sind eine Gegenfeder 6 und ein Aluminiumsektor 5 montiert, der sich im Feld eines Permanentmagneten 4 drehen kann.

Ein elektromagnetisches Gerät mit einer kreisförmigen Spule ist wie folgt aufgebaut. Aus einem dicken Draht ist eine Rundspule 10 (Abb. 1, b) mit einem Luftspalt in der Mitte gewickelt. Innerhalb des Spalts ist eine ferromagnetische Platte 11 befestigt, und auf der Achse ist eine zweite, aber bereits bewegliche ferromagnetische Platte 12 befestigt. Auf der Achse der Platte 12 sind eine Gegenfeder 13 und ein Pfeil 14 der Vorrichtung befestigt. Um ein Gegenmoment zu erzeugen, wird der Aluminiumsektor auf der Achse fixiert und eingebaut Dauermagnet – in der Abbildung nicht dargestellt.

Reis. 1. Elektromagnetisches Messwerk: a – mit flacher Spule, b – mit runder Spule

Vorteile elektromagnetischer Messgeräte

Der Ablenkwinkel des Pfeils eines elektromagnetischen Messgeräts hängt vom Quadrat des Stroms ab. Dies bedeutet, dass elektromagnetische Systemgeräte in Gleich- und Wechselstromkreisen betrieben werden können.

Wenn Wechselstrom durch die Spule fließt, wird der bewegliche Kern gleichzeitig mit der Änderung der Richtung des Magnetfelds magnetisiert, und die Richtung des Drehmoments ändert sich nicht, d. h. die Änderung des Vorzeichens des Stroms hat keinen Einfluss auf die Vorzeichen des Abweichungswinkels. Der Messwert des Gerätes im Wechselstromkreis ist proportional zu den Effektivwerten der Messwerte.

Elektromagnetische Messgeräte sind einfach aufgebaut und kostengünstig, insbesondere die Schalttafel. Sie können große Ströme direkt messen, da ihre Spulen stationär sind und sich leicht aus Drähten mit großer Querschnittsfläche herstellen lassen.

Die Industrie produziert Amperemeter des elektromagnetischen Systems für den direkten Anschluss an Ströme bis 150 A.

Elektromagnetische Messgeräte widerstehen nicht nur kurzzeitigen, sondern gegebenenfalls auch langfristigen Überlastungen, die während des Messvorgangs auftreten.

Nachteile elektromagnetischer Messgeräte

Zu den Nachteilen elektromagnetischer Messgeräte zählen: Ungleichmäßigkeit der Skala und relativ geringe Empfindlichkeit bei der Messung kleiner Ströme, d. h. relativ geringe Messgenauigkeit am Anfang der Skala, Abhängigkeit der Geräteanzeigen vom Einfluss äußerer Magnetfelder, geringe Frequenzmessbereich, hohe Empfindlichkeit der Instrumente gegenüber Schwankungen der Stromfrequenzen und ihr hoher Verbrauch (bis zu 2 W für Amperemeter für Ströme bis 10 A und 3 – 20 W für Voltmeter, je nach Spannung).

Bei vielen Geräten ist der Maßstab nahezu gleich.

Elektromagnetische Messgeräte sind anfällig für den Einfluss äußerer Magnetfelder, da sie über ein sehr schwaches Eigenmagnetfeld verfügen. Tatsache ist, dass die Spulen ohne ferromagnetische Kerne hergestellt werden, sodass das in ihnen erzeugte Magnetfeld in Luft eingeschlossen ist, und es ist bekannt, dass Luft ein Medium mit einem sehr hohen magnetischen Widerstand ist. Um den Einfluss magnetischer Felder zu eliminieren, werden häufig verschiedene magnetische Abschirmungen verwendet oder die Geräte werden in astatischer Ausführung hergestellt.

Bei astatischen Messgeräten werden anstelle einer Spule mit Kern jeweils zwei feste Spulen und zwei auf einer Achse montierte Kerne mit Pfeil verwendet. Die Wicklungen der Spulen sind in Reihe miteinander geschaltet, so dass beim Durchfließen des gemessenen Stroms in ihnen zueinander gerichtete magnetische Flüsse entstehen.

Befindet sich das Messgerät in einem externen Magnetfeld, erhöht es das Magnetfeld in einer Spule und verringert es in der anderen. Daher wird ein Anstieg des Drehmoments in einer Spule durch den gleichen Rückgang des Drehmoments in der anderen Spule ausgeglichen. Dadurch wird der Einfluss eines äußeren gleichmäßigen Magnetfeldes kompensiert. Wenn das äußere Magnetfeld nicht gleichmäßig ist, erfolgt nur eine teilweise Kompensation.