Задача 3.1

В повітряному проміжку довжиною l _п=5 мм магнітного кола з електротехнічної сталі марки 1213, довжина середньої магнітної лінії якого l _с=180 мм, магнітний потік складає Ф = 0,3×10^-4 Вб (рис. 3.1). Визначити намагнічуючу силу котушки, яка приєднана до джерела постійного струму.

Рис. 3.1.Схема магнітного кола до задачі 3.1.

Розв¢язання

Вважаємо, що переріз повітряного проміжку дорівнює перерізу стального осердя S _п= S _с=4 см² = 4×10^{-4 м2}.

Магнітна індукція сталі та повітряного проміжку:

В _п= В _с= = = 0,075 Тл.

Напруження магнітного поля: для сталі визначаємо по таблицям довідників H _c= 2500 A/м; для повітряного проміжку

H _п= 0,8×10⁶× B _п=0,8×10⁶×0,075= 0,06×10⁶ А/м.

Намагнічуюча сила котушки

F=Iw = H _с l _c+ H _п l _п=2,5×10³×0,18+0,06×10⁶×5×10^-3 = = 750 А.

3.3. Магнітні кола зі змінними магніторушійними силами

Якщо котушку з магнітопроводом підключити на синусоїдну напругу то виникнуть такі процеси:

,

напруга u викликає струм i у котушці, який збуджує магнітний потік Ф, а він утворює ЕРС самоіндукції . Напруга буде урівноважена цією ЕРС, тобто

Звідки

Тобто магнітний потік буде також змінюватися по синусоїдному закону. Оскільки , одержимо амплітуду магнітного потоку

Таким чином, відбувається циклічне перемагнічування магнітопроводу в зв’язку з чим будуть втрати електроенергії та магнітопровід буде нагріватися. Для зменшення нагрівання магнітопровід виготовляють з тонких листів електротехнічної сталі. Будуть також втрати електроенергії на нагрів котушки, оскільки вона виготовлена проводом, який має активний опір.

4. Електричні вимірювання

Для вимірювання в електричних колах застосовують прилади безпосередньої оцінки та порівняння (перші – показують числове значення вимірюваної величини, у других – вимірювана величина порівнюється із зразковою мірою).

Прилади класифікують:

- за точністю (різні класи точності);

- за принципом дії (різні вимірювальні механізми);

- за видом вимірюваної величини (струм, напруга, потужність);

- за видом струму (постійний, змінний) та інші.

4.1. Похибки вимірювання

Значення DА = А_В – A_Д – абсолютна похибка,

– відносна похибка,

де А_В, А_Д – виміряне та дійсне значення вимірюваної величини.

Значення – основна зведена похибка,

g_{пр max} – клас точності приладу,

де А_ном – номінальна величина приладу, що відповідає кінцевому значенню робочої частини шкали.

Амперметри, вольтметри та ватметри мають такі класи точності:

0,05; 0,1; 0,2; 0,5 – лабораторні прилади;

1,0; 1,5; 2,5; 3,0; 4,0; – технічні прилади.

Число, що вказує клас точності, визначає найбільшу допущену абсолютну похибку у відсотках по відношенню до номінальної величини приладу, або до робочої частини шкали приладу.

4.2. Вимірювальні механізми

Основною частиною приладів є вимірювальний механізм. Він перетворює електричну величину в кут повороту рухомої частини приладу. На шкалі приладу нанесені умовні позначення вимірювального механізму (табл. 1).

Таблиця 1. Назва та умовні позначення приладів

Назва	Умовне позначення	Назва	Умовне позначення
Магнітоелектричний		Індукційний
Електромагнітний		Електростатичний
Електродинамічний		Вібраційний
Феродинамічний		Тепловий

Магнітоелектричні. Це прилади з рухомою рамкою і магнітом. Застосовують у колах постійного струму для вимірювання струмів і напруг (амперметри, вольтметри).

Електромагнітні. Вони ґрунтуються на взаємодії магнітного поля, що створює нерухома обмотка з вимірювальним струмом, і феромагнітного осердя, що закріплене на осі зі стрілкою. Застосовують частіше у колах змінного

струму (амперметри, вольтметри).

Електродинамічні. Вони грунтуються на взаємодії струмів у двох різних обмотках, з яких одна нерухома, а друга рухома і зв¢язана зі стрілкою. Їх частіше використовують у ватметрах, фазометрах та частотомірах.

Індукційні. Вони грунтуються на взаємодії біжучого магнітного поля, що збуджений змінними струмами, зі струмами у диску приладу. Використовують у колах змінного струму для лічильників електричної енергії.

Є ще електростатичні, вібраційні, теплові та інші прилади. Існує велика кількість цифрових приладів, в яких неперервні величини спочатку перетворюють в цифрові, а потім вимірюють. Для величин, які швидко змінюються, використовують осцилографи.