Ферродинамический амперметр

(51)4 С 01 й 5/О ГОСУДАРСТВЕННЫЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР ОМИТЕТТНРЫТИЯМ 8 ЖОЮгщяЖП .Б, Д ЗОБР ВИДЕТЕЛЬСТВУ 272/24-214.873.89, Бюл.новский по(54) ФЕРРОДИНАИИЧЕСКИЙ 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 сче 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 цилинд" а ром 3. Подшипник 10 установлен в отверстии 14 сердечника 2, а отсчет производится по положению указателя 13. Винты 11 и прокладки 12 позволя- С ют регулировать прибор, 2 ил.Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при производстве серийных щитовых приборов ферродинамической системы.Цель изобретения - повьппение надежности и снижение габаритов амперметра за 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, 15вид сверху,ферродинамический амперметр содер, жит замкнутый магнитопровод иэ Ферромагнитного материала, выполненныйв виде нижнего основания 1, на котором установлен центральный сердечник(сплошной цилиндр 2, и полого наружного цилиндра (кольца) 3 с большей,чем у сердечника 2 высотой. На сердечнике 2 размещена неподвижная катушка 4К магнитопроводу относятся такиедва расположенных над сердечником 2,напротив друг друга, плоских Фланца 305 и б, параллельных основанию 1, Одиниэ них, Фланец 5, выполнен заодно снаружным цилиндром 3 в ниде приливана его верхнем торце и имеет линейно.изменяющуюся по окружности радиальную ширину, а Фланец 6 выполнен в ви"де прикрепленной к торцу цилиндра 3пластины из магнитомягкой резины сконцентричным профилем внутреннейстороны. 40Подвижная рамка 7 с измерительнойобмоткой 8, выполненная в Форме полукруга, размещена параллельно плоскости центрального сердечника 2 н закреплена консольно на оси 9, установленной в отверстии сердечника вподшипнике 10 качения, фланец б за-креплен на торце цилиндра 3 с воэможностью регулировки высоты крепления, т,е. осевого зазора междуФланцем 6 и плоскостью рамки 7. Длярегулирования зазора применены регулировочиые винты 11 и прокладки 12.На свободном конце оси 9 закрепленстрелочный указатель 13. Подшипник10 установлен в отверстии 14 сердеч-ника 2ферродинамический амперметр работает следуюшим образом,Измеряемый.ток подается как в обмотку неподвижной катушки 4, так ив измерительную обмотку 8 рамки 7.При этом угол отклонения рамки 7пропорционален квадрату измеряемогозначения тока, В начальном положении, при малом измеряемом токе рамка 7устанавливается в подшипнике 10 так,что ее диаметральная сторона проходит вдоль линии,соединяющей узкуюсторону Фланца 5 и диагонально расположенную сторону Фланца б из магнитомягкой резины,При подаче тока в измерительнуюобмотку 8 рамки 7 и в неподвижнуюкатушку 4, под действием тока в неподвижной катушке 4 в магнитопроводевозникает магнитное поле, силовые ли. нии которого (фиг. 1) замыкаютсячерез основание 1, сердечник 2, цилиндр 3 и либо через Фланец 5, либочерез фланец б в разных местах катушки 4 вдоль ее периметра.При измерении постоянного тока длясоздания указанных на фиг. 1 направлений тока в неподвижной катушке 4и обмотке 8 соответствующим образомподбирается полярность. Это же подключение используется при измеренийпеременных токов, Вращающий моментИВ , действующий на рамку 7, возникает за счет взаимодействия тока вее правой (Фиг, 1) диагональной части с полем, замыкающимся через рабочий зазор, в котором вращаетсярамка 7, Последняя втягивается подфланец 5, При этом вращающий моментИкВ 1 где 1 - величина тока вВРФрамке 7; В " индукция магнитного поля в рабочем зазоре; 1 - коэффициентпропорциональности.Индукция В определяется током внеподвижной катушке 4, который выбирают равным току в рамке 7, Коэффициент пропорциональности К зависитот магнитных характеристик магнитопровода, зазоров и т.п., но главнымобразом определяется площадью перекрытия диаметральной стороны рамки 7с фланцем 5 переменной ширины.В результате коэффициент пропорциональности Ы зависят от угла Ы поворота рамки 7. Таким образом, вращающий момент И Вр = 4 1Противодей. ствующий момент М р создается за счетвзаимодействия тока в левой диагональной стороне рамки 7 с магнитным полем под фланцем 6, За счет вращающего момента правая диагональная часть рамки 7 втягивается под фланец 5, однако одновременно левая часть диагональной стороны рамки заходит под фланец 6, причем момент на5 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: Мр= В 1 (коэффициент пропорциональности постоянен и учитывается во вращающем моменте).Величина индукции обратно пропорциональна 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 2 О выполнен из магнитомягкой резины, величина этого зазора изменяется при изменении тока в неподвижной катушке 4, Чем больше величина тока в катушке 4, тем сильнее фланец 6 притягивается 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 ка, как и в известии ферродинамических приборах с механическим .противодействующим моментом, создавае" мым например спиральной пружиной.РЕгулировка прибора осуществляет 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 начальном положении вращающий момент, втягиваю щий рамку 7 под фпанец 5, бып больше противодействующего момента.Начальной регулировкой несложно добиться того, чтобы при изменении тока в диапазоне измерения поворот 1 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 про-. тиводействующего момента уменьшается).Таким образом, с помощью указанной регулировки можно добиться совпадения диапазона измеряемого токас углом размаха шкалы, определяемымконструкцией прибора,Прибор имеет плоскую дискообразную форму с диаметром около 60 ммн высотой не более 25 мм, Угол размаха шкалы можно довести до 180 О.Прибор имеет повышенную надежностьи виброустойчивость, что обусловленоотсутствием в подвижной части элементов с низкой надежностью "и виброустойчивостью: растяжек, керновыхопор, моментных спиральных пружин. Вкачестве опор применяют виброустойчивые малогабаритные подшипники качения,Формула изобретенияФерродинамический 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 щ и й с я тем, что, с целью повьг шения надежности и снижения габаритов, магнитопровод. выполнен в виде полого цилиндра с 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, в осевом отверстии которого расположена опора оси, выполненная в виде подшипника качения.1465773орректор В. Гирняхред Л.Олийныкасарда РедактоЗакаэ 939/44 Тираж 711 Подписное ВНИЯПИ Государственного комитета по иэобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113 О 35, Иосква, Ж, Раушская наб д 4/5 Проиэводственно-иэдательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина,10