Aparatul magneto electric (cu bobina mobila)

APARATUL MAGNETO ELECTRIC (CU BOBINA MOBILA)

1 Principiul de functionare

Functionarea aparatelor magnetoelectrice se bazeaza pe interactiunea dintre campul magnetic al unui magnet permanent si o bobina mobila parcursa de curent de masurat (curent continuu).In urma acestei interactiuni apare un cuplu activ care pune in miscare bobina mobila impreuna cu intregul echipaj mobil.

2. Descrierea aparatului

Din principiul de functionare se observa ca elementele de baza ale aparatelor

magnetoelectrice sunt magnetul permanent si bobina mobil Ele fac parte din dispozitivul pentru producerea cuplului active.

Partea fixa a acestui dispozitiv este alcatuita asa cum se vede in figura 3.1,din magnetul permanent 1, piesele polare 2 si miezul cilindric 3. Piesele polare si miezul sunt executate din fier moale si au suprafete cilindrice, centrate pe axul aparatului astfel ca in intrefierul foarte ingust care se formeaza, campul magnetic creat de magnetul permanent sa aiba un spectru radial si uniform. Aceasta distributie a campului in intrefier asigura obtinerea unei scari liniare pentru aparatele magnetoelectrice .

Partea mobila este realizata dintr-o bobina 4,asezata in intrefierul circuitului magnetic si montata pe doua semiaxe ale caror capete se reazama in lagare.

De semiaxe sunt prinse doua arcuri spirale 5 care creaza cuplu rezistent si in acelasi timp servesc la aducerea curentului la bobina mobil Capatul fix al unuia dintre arcuri este prins la sasiul aparatului, iar al celuilalt -la parghia corectorului de 6.

Pe una dintre semiaxe este fixat acul indicator 7 care impreuna cu scara gradate 8 formeaza dispozitivul de citire.

Acul indicator este echilibrat de contragreutatile 9.

Amortizorul este electromagnetic si este format din carcasa bobinei, care se realizeaza din aluminiu ,sau din cateva spire in scurt circuit prevazute in acest scop pe bobina . La miscarea bobinei in campul magnetic al magnetului permanent, in carcasa din aluminiu sau in spirele in scurt circuit se introduce curenti a caror actiune tinde sa se opuna miscarii, amortizand in acest fel oscilatiile echipajului mobil.

3. Functionarea

La trecerea unui current continuu I prin bobina, ca urmare a actiunii curentului cu campul magnetic al magnetului permanent, asupra partilor active ale spirelor bobinei actioneza fortele F care dau nastere cuplului active Ma ce roteste bobina (fig. 2).

Dupa cum se stie din fizica , forta F care se exercita asupra unui conductor de lungime l parcurs de un curent de intensitate I si aflat intr-un camp de inductie magnetica B este:

F=IBl

Avand in vedere ca distanta intre punctele de aplicatie ale celor doua forte este b (latimea unei spire)si ca lungimea conductorului supus unei forte F este egala cu inaltimea unei spire l, imultita cu numarul de sprire N ale bobinei,se poate deduce:

Ma=Fl=IBNbl=BNSI

unde S=bl este suprafata unei spire.

Fig.2. Schema aparatului magnetoelectric .

Bobina mobile se roteste pana cand cuplul rezistent produs de arcurile spirale (Mr=Da), crescand cu unghiul de rotire , egaleaza cuplul active (Ma=Mr).

Inlocuind in aceasta egalitate expresiile celor doua cupluri se obtine :

BNSI=Da

De unde:

a=BNS I
D

Avand in vedere ca prin constructia speciala a circuitului magnetoelectric se obtine in intrefier o inductie constanta se poate nota :

B.S.N = K

D

Si rezulta:

α=K.I - caracteristica statica de functionare a aparatelor magnetoelectrice

4. Proprietati

Dupa cum reiese din expresia matematica a caracteristicii statistice de functionare, la aparatele magnetoelectrice indicatia este proportionala cu intensitatea curentului ce se masoara si deci aparatele magnetoelectrice au scara uniform

Sensibilitatea acestor aparate este foarte mare, realizandu-se aparate care masoara intensitati ale curentului incepand de la microampere si, in unele constructii speciale (galvanometer), chiar de ordinal nanoamperilor.

Precizia este foarte buna, putandu-se ajunge la clase de precizie de 0 -0,1.

Consumul propriu de putere este foarte mic, de obicei sub 1mW.

Sunt putin influentate de campurile magnetice exterioare, intrucat campul propriu, fiind concentrat in circuitul magnetic, este mult mai intens decat campurile perturbatoare.

O proprietate deosebita a aparatelor magnetoelectrice este faptul ca functioneaza numai in curent continuu. In curent alternativ cuplul active, care este proportional cu curentul, devine si el alternative, iar echipajul mobil, neputand urmarii variatiile acestuia, ramane pe loc sau vibreaza putin in jurul pozitiei de zero. Datorita faptului ca aparatul nu indica valoarea intensitatii curentului ce trece prin bobina mobila, exista pericolul ca la depasirea nominal aparatul sa se deterioreze.

Aparatele magnetoelectrice sunt sensibile la suprasarcini.

5. Utilizari

Aparetele magnetoelctrice se folosesc ca ampermetre si voltmeter de curen continuu. Fiind cele mai bune aparate de masurat electrice, ele se folosesc de asemenea ca instrumente indicatoare si foarte multe tipuri de aparate.