Ферродинамический амперметр

 

Изобретение относится к области . измерительной техники и может быть использовано при производстве серийных щитовых приборов. Целью изобретения является повьшение надежност и и снижение габаритов амперметра за счет исключения элементов, создающих противодействующий момент, создание пло-, ской, компактной конструкции. При протекании измеряемого тока через обмотку 8 рамки 7 и неподвижную кауушку 4 на рамку 7 действует вращающий момент, пропорциональный углу поворота и квадрату тока, и противодействующий момент, пропорциональный кубу измеряемого тока. При этом рамка 7 поворачивается вокруг оси 9, установленной в подшипнике 10 качения . Необходимая конфигурация поля создается фланцем 5 с переменной шириной, фланцем 6 из упругого магнитомягкого материала, центральным сердечником 2, основанием 1 и цилиндром 3. Подшипник 10 установлен н отверстии 14 сердечника 2, а отсчет производится по положению указателя 13. Винты 11 и прокладки 12 позволяют регулировать прибор. 2 ил. i (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„.,SU„„1465773 (51) 4 G 01 R 5/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

У 14 1Р тЗ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР., (21) 4225272/24-21 (2?) 07.04.87

{46) 15.03.89. Бюл. У 10 (71) Ульяновский политехнический институт (72) Л,M, Белый (53) 621.317.7(088.8) (56) .Электрические измерения. Под ред. А.В. Фремке, Л., 1973, с. 74-78.

Арутюнов В.О ° Электрические измерительные приборы и измерения, М.—

Л.: Госэнергоиздат, 1958, с. 224, рис. 10-3а. (54) ФЕРРОДИНАМИЧЕСКИЙ АИПЕРИЕТР (57) Изобретение относится к области .измерительной техники и может быть использовано при производстве серийных щитовых приборов. Целью изобретения является повышение надежности и снижение габаритов амперметра за счет исключения элементов, создающих противодействующий момент, создание пло-, ской, компактной конструкции. При протекании измеряемого тока через обмотку 8 рамки 7 и неподвижную катушку 4 на рамку 7 действует вращающий момент, пропорциональный углу поворота и квадрату тока, и противодействующий момент, пропорциональный кубу измеряемого тока. При этом рамка 7 поворачивается вокруг оси 9, установленной в подшипнике 10 качения. Необходимая конфигурация поля создается фланцем 5 с переменной шириной, фланцем 6 из упругого магнитомягкого материала, центральным сердечником 2, основанием 1 и цилиндром 3. Подшипник 10 установлен в отверстии 14 сердечника 2, а отсчет производится по положению указателя

13. Винты 11 и прокладки 12 позволяют регулировать прибор. 2 ил.

1465773

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при производстве серийных щитовых приборов ферродинамической системы.

Цель изобретения — повышение надежности и снижение габаритов амперметра эа счет исключения элементов, ( создающих противодействующий момент, создание плоской, компактной конструкции.

На фиг. 1 изображен ферродинами, ческий амперметр, внд спереди с по, перечным разрезом; на фнг. 2 - то же, 15 вид сверху.

Ферродинамический амперметр содер, жит замкнутый магнитопровод иэ ферромагнитного материала, выполненный ( в виде нижнего основания 1, на кото- 20 ром установлен центральный сердечник (сплошной цилиндр)2, и полого наружного цилиндра (кольца) 3 с большей, чем у сердечника 2 высотой. На сердечнике 2 размещена неподвижная ка- 25 тушка 4,,К магнитопроводу относятся такие два расположенных над сердечником 2, напротив друг друга, плоских фланца 30

5 и б, параллельных основанию 1. Один иэ них, фланец 5, выполнен заодно с наружным цилиндром 3 в ниде прилива на его верхнем торце и имеет линейно .изменяющуюся по окружности радиальную ширину, а фланец 6 выполнен в ви" де прикрепленной к торцу цилиндра 3 пластины из магнитомягкой резины с концентричным профилем внутренней стороны. 40

Подвижная рамка 7 с измерительной обмоткой 8, выполненная в форме полукруга, размещена параллельно плоскости центрального сердечника 2 н закреплена консольно на оси 9, уста- 45 новленной в отверстии сердечника в подшипнике 10 качения, Фланец 6 за-..креплен на торце цилиндра 3 с воэможностью регулировки высоты крепления, т.е. осевого зазора между фланцем 6 и плоскостью рамки 7. Для регулирования зазора применены регулировочиые винты 11 и прокладки 12.

На свободном конце оси 9 закреплен стрелочный указатель 13. Подшипник

10 установлен в отверстии 14 сердеч- ника 2 °

Ферродинамический амперметр работает следуюшим образом, Измеряемый.ток подается как в обмотку неподвижной катушки 4, так и в измерительную обмотку 8 рамки 7.

При этом угол отклонения рамки 7 пропорционален квадрату измеряемого значения тока, В начальном положении, при малом измеряемом токе рамка 7 устанавливается s nopøèníèêå 10 так, что ее диаметральная сторона проходит вдоль линии, соединяющей узкую сторону фланца 5 и диагонально расположенную сторону фланца б из магнитомягкой резины.

При подаче тока в измерительную обмотку 8 рамки 7 и в неподвижную катушку 4, под действием тока в неподвижной катушке 4 в магнитопроводе возникает магнитное поле, силовые линии которого (фиг. 1) эамьпсаются через основание 1, сердечник 2, цилиндр 3 и либо через фланец 5, либо через фланец 6 в разных местах катушки 4 вдоль ее периметра.

При измерении постоянного тока для создания укаэанных на фиг. 1 направлений тока в неподвижной катушке 4 и обмотке 8 соответствующим образом подбирается полярность. Это же подключение используется при измерений переменных токов. Вращающий момент

И, действующий на рамку 7, возникает за счет взаимодействия тока в ее правой (фиг. 1) диагональной части с полем, замыкающимся через рабочий зазор, в котором вращается рамка 7. Последняя втягивается под фланец 5. При этом вращающий момент

И кВ1 где I — величина тока в

ВР

Ф рамке 7; В " индукция магнитного поля в рабочем зазоре; k — коэффициент пропорциональности.

Индукция В определяется током в неподвижной катушке 4, который выбирают равным току в рамке 7, Коэффициент пропорциональности k зависит от магнитных характеристик магнитопровода, зазоров и т.п., но главным образом определяется площадью перекрытия диаметральной стороны рамки 7 с фпанцем 5 переменной ширины.

В результате коэффициент пропорциональности k зависят or угла d поворота рамки 7. Таким образом, вращающий момент И = 4Х . Противодей. ствующий момент N „р создается sa счет взаимодействия тока s левой диагональной стороне рамки 7 с магнитным полем под фланцем 6. За счет вращаю1.465773 4 щего момента правая диагональная часть рамки 7 втягивается под фланец 5, однако одновременно левая часть диагональной стороны рамки заходит под фланец 6, причем момент на

5 эту сторону действует. в противоположную сторону. Так как ширина фланца 6 постоянна, то противодействующий момент определяется величиной тока в рамке 7 и индукцией в рабочем зазоре: M„<= B I (коэффициент пропорциональности постоянен и учитывается во вращающем моменте).

Величина индукции обратно пропорци-15 ональна величине воздушного зазора между торцом сердечника 2 н фланцем .

6, т.е. высоте рабочего зазора, в котором расположена левая диагональная часть рамки 7. Так как фланец 6 2О выполнен из магнитомягкой резины, величина этого зазора изменяется при изменении тока в неподвижной катупгке 4. Чем больше величина тока в катушке 4, тем сильнее фланец 6 притяги-25 вается к центральному сердечнику 2, причем сила притяжения пропорциональна квадрату тока.

Таким образом, величина зазора обратно пропорциональна квадрату то- ЗО ка, а индукция пропорциональна кубу измеряемого тока. Возникающий противодействующий момент в конечном итоге пропорционален четвертой степени измеряемого тока. Приравнивая выражения вращающего и противодействующего моментов, что "оответствует положению равновесия рамки 7, получают, что угол Ы поворота райки 7 пропорционален квадрату измеряемого то- 40 ка, как и в известныс ферродинамических приборах с механическим .противодействующим моментом, создаваемым, например спиральной пружиной.

РегУлиРовка прибора осуществляе 45 ся выставкой начального значения зазора между фланцем 6 и торцом центрального сердечника 2 с помощью прокладок 12 и винтами 11. При этом добиваются того, чтобы в качальном положении вращающий момент, втягиваю щий рамку 7 под фланец 5, бып больше противодействующего момента.

Начальной регулировкой несложно добиться того, чтобы при изменении тока в диапазоне измерения поворот

I рамки 7 происходил от узкого до широкого конца фланца 5 (это соответст- вует углу 150 ). .Для растягивания шкалы, т.е. увеличения угла поворота, необходимо постепенно увеличивать рабочий зазор. Тогда для компенсации определенной величины вращающего момента рамка 7 должна повернуться на больший угол (из-эа большого воздушного зазора крутизна нарастания противодействующего момента уменьшается).

Таким образом, с помощью указанной регулировки можно добиться совпадения диапазона измеряемого тока с углом размаха шкалы, определяемым конструкцией прибора.

Прибор имеет плоскую дискообразную форму с диаметром около 60 мм н высотой не более 25 мм. Угол pasмаха шкалы можно довести до 180О.

Прибор имеет повышенную надежность и виброустойчивость, что обусловлено отсутствием в подвижной части элементов с низкой надежностью "и виброустойчивостью: растяжек, керновых опор, моментных спиральных пружин. В качестве опор применяют виброустойчивые малогабаритные подшипники качения.

Формула изобретения

Ферродинамический амперметр, содержащий магнитопровод, центральный сердечник, на котором размещена неподвижная катушка, и рамку с указателем и осью с опорой, о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью повышения надежности и снижения габаритов, магнитопровод. выполнен в виде полого цилиндра е нижним основанием и двумя верхнимн фланцами в виде противолежащих кольцевых сегментов, первый из которык выполнен с изменяющейся шириной, а второй — иэ упругого материала и с возможностью осевого смещения, центральный сердечник выполнен с осевым отверстием и расположен на нижнем основании магнитопровода, а рамка выполнена в виде полукруга и размещена между фланцами и центральным сердечником, s осевом отверстии которого расположена опора оси, выполненная в виде подшипника качения.

1465773

Корректор Н. Гирняк

Редактор И. Касарда

Техред Л.Олийнык

Закаэ 939/44 Тираж 711 Подписное

ВНИЯПИ Государственного комитета по иэобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д..4/5

Проиэводственно-иэдательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина,101