Instrumentul magnetoelectric

INSTRUMENTUL MAGNETOELECTRIC

Instrumentul magnetoelectric creeazǎ cuplul activ din interactiunea campului magnetic dat de un magneti permanent, cu care este prevǎzut dispozitivul, si curentul electric care circulǎ prin bobina aparatului, proportional cu mǎrimea de mǎsurat.  In Fig. 3.1. se prezintǎ o schitǎ a unui instrument magnetoelectric, cu magnet permanent in formǎ de potcoavǎ. In figurǎ se prezintǎ si elementele auxiliare ale instrumentului: resoartele spirale, acul indicator, bobina mobilǎ fixatǎ pe un cilindru feromagnetic, corectorul de zero, piesele polare pentru concentrarea campului magnetic.

Fig. 3.1. Instrumentul magnetoelectric.

Dacǎ I este curentul continuu care strǎbate bobina instrumentului, A este aria bobinei, w este numǎrul de spire si B este inductia magneticǎ dintre cele douǎ piese polare (din zona bobinei), atunci diferentiala fluxului magnetic total care strǎbate bobina are expresia:

(3.14)

in care Φ_o este fluxul magnetic total prin bobinǎ, iar A = ab este suprafata activǎ a bobinei (a este lungimea tǎlpii polare si b este lǎtimea bobinei). Energia magneticǎ inmagazinatǎ in dispozitiv este W_m = Φ_oI si conform teoremei (3.2), cuplul activ care se exercitǎ asupra bobinei mobile are expresia:

(3.15)

Pe de altǎ parte cuplul rezistent al instrumentului are expresia (3.3). In regim stabilizat cele douǎ cupluri sunt egale si avem:

(3.16)

In concluzie, deviatia α a instrumentului magnetoelectric este proportionalǎ cu curentul care trece prin bobina acestuia, scara dispozitivului fiind liniarǎ. Se defineste sensibilitatea instrumentului mǎrimea S, definitǎ de relatia:

(3.17)

si constanta de curent C_I a dispozitivului, ca fiind inversul sensibilitǎtii sale:

(3.18)

Instrumentele magnetoelectrice de tip logometric contin douǎ bobine rigide una fatǎ de cealaltǎ, una sigurǎ cuplul activ si cealaltǎ cuplul rezistent. In Fig. 3.2. se prezintǎ schita unui dispozitiv magnetoelectric de tip logometric.

Fig. 3.2. Schema unui instrument magnetoelectric de tip logometric (cu bobine incrucisate).

Echipajul mobil este constituit de douǎ bobine coaxiale, dispuse sub un anumit unghi. Cele douǎ cadre bobinate creeazǎ cupluri electromagnetice care      actioneazǎ in sens contrar si la a cǎror egalitate se stabileste pozitia de echilibru. Dispozitivul nu are nevoie de cuplu antagonist mecanic, el fiind realizat pe cale electrica. Echipajul mobil nu are o pozitie preferentialǎ (de zero); el poate ocupa orice pozitie, in echilibru indiferent.

La trecerea celor doi curenti prin cele douǎ bobine ale logometrului, se produc douǎ cupluri antagoniste M₁ = w₁B₁A₁I₁, M₂ = -w₂B₂A₂I₂, care dupǎ egalare conduc la relatia:

(3.19)

din care rezultǎ cǎ indicatia logometrului este proportionalǎ cu raportul curentilor prin cele douǎ bobine.

Dispozitivele magnetoelectrice cunosc cele mai rǎspandite utilizǎri cum ar fi: galvanometrele cu oglindǎ, cu o mare sensibilitate (curenti de ordinul          10^-7 - 10^-11 A), galvanometrele cu ac indicator cu curenti in domeniul (10^-5-10^-7) A, care pot fi etalonate ca miliampermetre, microampermetre, ampermetre, milivolmetre, voltmetre, de c.c sau de c.a. dacǎ sunt prevazute cu redresoare. Logometrele magnetoelectrice se utilizeazǎ la constructia ohmmetrelor (cu douǎ sau trei bobine) sau a frecventmetrelor (varianta cu douǎ bobine). Aparatele magnetoelectrice au polaritatea bine precizatǎ, bornele fiind marcate cu simbolurile "+" si "−".