MIERNIK ELEKTROMAGNETYCZNY

1. Budowa ustroju

Częścią nieruchomą ustroju elektromagnetycznego jest cewka nawinięta na sztywnych karkasach do której doprowadzony z obwody zewnętrznego mierzony prąd o natężeniu I. Częścią ruchomą jest rdzeń stalowy poruszający się w polu magnetycznym cewki do którego jest przytwierdzona wskazówka odzwierciedlająca ruch rdzenia względem cewki. Skojarzony z cewką strumień magnetyczny zmienia się wraz ze zmianą położenia rdzenia względem cewki co jest powodem indukowania się siły elektromagnetycznej indukcji.

2. Wyprowadzenie wzoru na odchylenie organu ruchomego

Jeżeli w czasie dt przez cewkę płynie prąd o natężeniu powodując na cewce o rezystancji R spadek napięcia na cewce U to oznacza że do obwodu ustroju została z zewnątrz doprowadzona energia równa:

dAd = U * J * dt

Z drugiego prawa Kirchhoffa wynika że suma napięć w obwodzie jest równa iloczynowi prądów i rezystancji

U + E_t = I * R

 - strumień magnetyczny   L * I

L - indukcyjność własna

Energia dostarczona do obwodu zostaje zużyta na:

a) odchylenie organu ruchomego E_odch = M * d

b) wydzielenie się ciepła w obwodzie E_ciepl = R I² dt

c)na przyrost energii magnetycznej skojarzonej z tym układem

Zatem energia zużyta w tym układzie wyraża się wzorem

Momentowi napędowemu M przeciwdziała moment zwracający M_z równy k *  i w momencie równowagi M = M_z

Dla prądu przemiennego wyprowadzony wzór na moment napędowy stanowi wartość chwilową tego momentu

Odchylenie organu ruchomego jest proporcjonalne do wartości średniej momentu napędowego w przypadku prądu przemiennego

Miernik elektromagnetyczny wyskalowany prądem stałym będzie wskazywał przy prądzie przemiennym wartość skuteczną. Wskazania miernika przy prądzie stałym i przemiennym różnią się nieco a przyczyną tego jest niedoskonałość materiałów magnetycznych.

Wniosek:

Odchylenie organu ruchomego miernika elektromagnetycznego jest wprost proporcjonalne do kwadratu wielkości mierzonej:

---