Проектирование электромагнитного прибора
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
Введение
Под электромагнитным механизмом (ЭММ) понимают любое устройство, работа которого основана на взаимодействии ферромагнитного подвижного элемента с магнитным полем, создаваемым подвижной обмоткой. ЭММ состоит из двух основных узлов: электромагнита и исполнительного механизма (исполнительного органа, механизма нагрузки). ЭММ является по существу преобразователем энергии электромагнита в механическую энергию исполнительного механизма.
Приборы электромагнитной системы применяются для измерений в цепях переменного и постоянного тока главным образом в качестве щитовых амперметров и вольтметров переменного тока благодаря своим высоким эксплуатационным качествам: простоте конструкции и дешевизне, надежности в эксплуатации, обусловленной простотой и прочностью деталей и узлов измерительного механизма, высокой термической устойчивости к длительной перегрузке, широкому диапазону пределов измерений.
Для точных измерений тока и напряжения созданы электромагнитные приборы высокой точности (классов 0,5; 0,2 и 0,1), которые по основным техническим характеристикам (точности, пригодности применения на постоянном и переменном токе, частотному диапазону, потребляемой мощности) практически не уступают приборам электродинамической системы.
В настоящее время применяется большое число различных типов электромагнитных приборов, которые различаются по назначению, конструкции ИМ, форме катушек и сердечников и т. д.
1. Принцип действия измерительного механизма
электромагнитной системы
В наглядном виде прибор электромагнитной системы можно представить в виде:
Рис. 1. - Электромеханический чувствительный элемент
электромагнитной системы:
1 - катушка; 2 - сердечник; 3 - ось; 4 - подпятник; 5 - стрелка-
указатель; 6 - шкала прибора - отiетное устройство; 7 - упоры;
- противовесы; 9 - спиральная пружина; 10 - корректор;
- регулировочный винт; 12, 13 - демпфирующее устройство -
успокоитель
Принцип действия измерительного механизма электромагнитной системы на рис. 1 основан на взаимодействии магнитного поля, создаваемого проводником с током, с ферромагнитным сердечником. При приложении к катушке 1 электрического напряжения (U~ номинальное не более 60 В) по ней начинает протекать ток (I номинальный не более 3 А), который создает внутри неё электромагнитное поле. Поле действует на ферромагнитный сердечник 2, который, совершая вращательное движение под действием момента Мвр, втягивается внутрь катушки. Сердечник, в свою очередь, жестко связан с осью 3, которая, будучи закреплённой в опорах 4, увлекает за собой при повороте оси стрелку-указатель 5. Стрелка-указатель ведет отiет измеряемой величины по проградуированной шкале 6 (максимально отклоняясь от положения равновесия на 60) и, при снятии приложенного напряжения, возвращается при помощи спиральной пружины 9 в исходное положение. Спиральная пружина соединена с корректором 10, который позволяет регулировать стрелку-указатель, если она при снятии приложенного напряжения не устанавливается в ноль.
Конструктивно электромагнитные ИМ различаются формой намагничивающих (рабочих) катушек, а также числом и формой ферромагнитных сердечников. В нашем случае применяется прямоугольная катушка. Механизмы с такой катушкой используются в лабораторных и щитовых приборах.
Сердечники в этих механизмах выполнены из железоникелевых сплавов (пермаллоев) с малой коэрцитивной силой, что обеспечивает совпадение показаний электромагнитных приборов на постоянном и переменном токе. Сердечник имеет форму усеченного диска и эксцентрично закреплен на подвижной оси.
Одним из недостатков электромагнитной системы измерительного механизма является сильное влияние внешних магнитных полей. Это объясняется тем, что собственное магнитное поле не велико. Для снижения этого влияния применяют экранирование измерительного механизма. Сердечники и экраны изготавливают из магнитомягких материалов. Действие экрана заключается в том, что внешнее магнитное поле, дойдя до экрана, не проходит сквозь него, а начинает распространяться по экрану. Т.е. поле распространяется по среде с малым магнитным сопротивлением. Экран выполняется из пермаллоев, и в результате действие внешних магнитных полей внутри экрана сильно ослабляется.
Структурная схема механизма:
Рис. 2. - Общая схема электромеханического прибора
Передаточные отношения механизма
Передаточное отношение по напряжению:
1 град/В
Передаточное отношение по току:
20 град/А
. Раiет амперметра
Найдем диаметр обмоточного провода катушки индуктивности. Исходя из заданного тока = 3 А, а также плотности тока =3 А/мм2.
1,13 мм
По ГОСТ 7262-78 из номинального ряда выбираем медный провод марки ПЭВ-1 диаметром 1,18 мм (d=1,18 мм) с изоляцией типа 1, эмалированный высокопрочными лаками ВЛ-931, поэтому удовлетворяющий условиям всеклиматичности. Диаметр с изоляцией dи=1,25 мм первой категории качества.
Выбираем следующие размеры плоской катушки:
высота обмоточной стороны катушки a = 25 мм,
ширина обмоточной стороны катушки b =10 мм,
длина обмоточной стороны катушки c = 20 мм,
тогда внутренний диаметр обмотки (периметр):
d0 = 22 мм,
а внешний диаметр обмотки зададим исходя из D0 = 1.5тАж.1.6*d0, примем D0 = 34 мм, средний диаметр обмотки
Dср =(D0+d0)/2=28 мм.
Размер окна катушки