Transcript II.TC-ot.c.7

Aktivita 8
Príprava učebných textov v predmetoch
základy elektrotechniky, rozvody
elektrickej energie, využitie elektrickej
energie, elektrické stroje a prístroje,
elektrotechnické materiály pre učebný
odbor elektromechanik.
Ing. Miroslav Púpala
Táto publikácia bola podporená
zo zdrojov EÚ z ESF.
7. Základné analógové elektromechanické prístroje
Elektromechanické prístroje využívajú k meraniu silu elektrického alebo
magnetického poľa.
Táto sila zapríčiňuje pohyb, najčastejšie otáčanie pohyblivej (otočnej) časti
elektromechanického prístroja.
Pri tepelných prístrojoch ide o využitie rozťažnosti vodiča, keď ním preteká prúd.
Tepelné prístroje nepracujú ani s magnetickým, ani s elektrickým poľom.
7.1 Magnetoelektrické prístroje (Deprézske)
Princíp činnosti:
- využívajú silové pôsobenie magnetického poľa
na vodič, ktorým prechádza elektrický prúd.
Veľkosť sily závisí od veľkosti magnetickej
indukcie B, ktorá obklopuje vodič, prúdu a dĺžky
vodiča v magnetickom poli.
F=B.I.l
Miesto vodiča je použitá cievka s n závitmi, preto bude sila n-krát väčšia.
Sila pôsobí po oboch stranách cievky na
ramene r a preto vytvorí moment systému
MS = 2 . F . r = 2 . B . I . l . n . r
Táto publikácia bola podporená
zo zdrojov EÚ z ESF.
Pretože hodnoty B, l, n, r sa nemenia, môžeme ich nahradiť konštantou k
a potom výsledný vzťah je:
MS = k . I
Z toho vyplýva, že moment systému je funkciou meranej veličiny a je
priamoúmerný prúdu, ktorý preteká cievkou prístroja.
Konštrukcia:
PM – permanentný magnet;
PN – pólové nadstavce;
R – ručička;
J – jadro;
N – nosník z feromagnetického materiálu;
C – cievka;
VZ – vyvažovacie závažia;
MB – magnetický bočník.
Použitie:
- najčastejšie sa používajú na meranie v obvodoch jednosmerného
prúdu. Možno ich použiť ako ampérmetre, voltmetre, galvanometre a v
jednoduchom zapojení aj ako ohmetre. Po doplnení usmerňovačom ich
môžeme použiť aj na meranie striedavých napätí a prúdov.
Táto publikácia bola podporená
zo zdrojov EÚ z ESF.
Otočnou časťou je cievka, ktorá sa bude pôsobením
momentu systému otáčať v magnetickom poli.
Proti tomuto otáčaniu pôsobia dve pružiny,
usporiadané proti sebe tak, aby pri skrúcaní jednej sa
druhá odkrúcala, čím dosiahneme stabilnú polohu
systému.
Pružiny spôsobujú direktívny moment. Zároveň slúžia
na privedenie prúdu do cievky.
Magnetoelektrické prístroje majú veľkú presnosť, vysokú citlivosť. Ich spotreba
je malá a závisí od rozsahu prístroja.
Nevýhodou je malá preťažiteľnosť – najme prudké krátkodobé preťaženie.
7.2 Feromagnetické (elektromagnetické) prístroje
Princíp činnosti:
- využívajú silové pôsobenie
magnetického poľa na feromagnetický
materiál.
Magnetické pole vzniká prechodom prúdu
cievkou, v dutine ktorej je umiestnený
pliešok z magneticky mäkkého materiálu.
Pliešok musí byť excentricky upevnený na osičke, aby vznikol
moment systému. Pre tento moment platí vzťah
MS =publikácia
F . r = ½bola
.I .podporená
dL/dα
Táto
zo zdrojov EÚ z ESF.
2
Ak platí, že je dL/dα konštanta, možno moment systému vyjadriť vzťahom
MS = k . I2
Preto stupnica elektromagnetických prístrojov je nerovnomerná – kvadratická,
na začiatku zhustená.
Priebeh stupnice je možno upraviť napr. vhodným tvarom plieškov.
Konštrukcia:
Prístroj s plochou cievkou:
R – ručička;
P – pliešok;
ŠP – špirálová pružina;
VZ – vyvažovacie závažia;
RA – ramienko;
V – valček;
C – cievka
Elektromagnetický prístroj s valcovou
cievkou
V cievke sú dva pliešky A a B z
magneticky mäkkého materiálu. Pliešok
A je umiestnený pevne a pliešok B
Táto publikácia bola podporená
otočne na osi prístroja.
zo zdrojov EÚ z ESF.
Použitie: - používajú sa ako voltmetre a ampérmetre. Merajú jednosmerné
aj striedavé veličiny.
Pre meranie týchto veličín sú však vhodnejšie magnetoelektrické
prístroje..
V obvodoch striedavého prúdu merajú efektívnu hodnotu napätia a
prúdu.
Zmenu rozsahu pri feromagnetických voltmetroch dosiahneme zaradením
predradeného rezistora.
Pri ampérmetroch sa táto zmena dosahuje prepínaním počtu závitov cievky.
Elektromagnetické prístroje majú jednoduchú konštrukciu, sú málo citlivé na
preťaženie a lacné.
Nevýhodou je menšia presnosť, nerovnomerná stupnica, vplyv cudzích magnetických
polí na výchylku prístroja.
V porovnaní s magnetoelektrickými prístrojmi majú väčšiu spotrebu.
7.2 Elektrodynamické prístroje
Princíp činnosti: - pracujú na princípe dynamických
účinkoch medzi dvoma vodičmi, ktorými
prechádza prúd.
V podstate využívajú vzájomné pôsobenie
dvoch magnetických polí, ktoré sa snažia
publikácia bola podporená
svojimi účinkamiTáto
stotožniť.
zo zdrojov EÚ z ESF.
Magnetické polia vzniknú prechodom prúdov I1 a I2 dvomi cievkami, z ktorých
jedna je pevná a druhá otočná.
Pre moment systému platí:
- v obvode jednosmerného prúdu
MS = k . I1 . I2
- v obvode striedavého prúdu
Konštrukcia:
MS = k . I1 . I2 . cosφ
1 – pevná cievka;
2 – otočná cievka;
3 – ručička;
4 – os otáčania;
5, 6 - pružiny
Pružiny umožňujú privedenie prúdu do otočnej cievky a zároveň plnia
funkciu zariadenia na vytvorenie direktívnej sily.
Táto publikácia bola podporená
zo zdrojov EÚ z ESF.
Použitie: - používajú sa ako voltmetre, ampérmetre a wattmetre.
Líšia sa navzájom zapojením cievok systému. Pri voltmetroch sa cievky
zapájajú do série, pri ampérmetroch pre prúd nad 0,5 A paralelne (pre prúd
do 0,5 A môžu byť zapojené do série).
Wattmeter má pevnú cievku zapojenú do série, aby ňou pretekal prúd, ktorý
preteká aj záťažou. Nazývame ju preto prúdovou cievkou.
Otočná cievka je pripojená paralelne k záťaži a preteká ňou prúd úmerný napätiu na
záťaži. Nazývame ju preto napäťovou cievkou.
Výhodou elektrodynamických prístrojov je, že ukazujú efektívnu hodnotu striedavého
napätia a prúdu bez ohľadu na ich priebeh.
Sú to frekvenčne závislé prístroje. Najčastejšie sú ciachované pri frekvencii 50 Hz,
dajú sa však vyhotoviť aj pre meranie vyšších frekvencií.
Vlastná spotreba týchto prístrojov je pomerne veľká.
Musíme dávať pozor na preťaženie, lebo ich preťažiteľnosť je pomerne malá. Preto
s wattmetrami treba zapájať aj voltmeter a ampérmeter a kontrolovať prúd a
napätie wattmetra.
Táto publikácia bola podporená
zo zdrojov EÚ z ESF.