Cơ cấu từ điện

Nguyên lý làm việc (Quan sát đoạn video sau)

Cho dòng điện cần đo I qua lò xo phản vào cuộn dây phần động, vì dòng điện nằm trong từ trường của nam châm NS nên sẽ chịu tác dụng của lực điện từ và sinh ra mô men quay là :

Mq = W.B.l .I.D = Kq.I

Trong đó : W là số vòng dây của phần động.               B là cường độ từ cảm.               l là chiều dài tác dụng của khung dây phần động.               D là chiều rộng của khung.Ta nhận thấy mômen quay tỉ lệ bậc nhất với dòng điện cần đo.Ở vị trí cân bằng mômen quay bằng mômen cản :

Kq.I = K. α

Góc quay của phần động

là độ nhạy của dụng cụ.

Cấu tạo :

Cơ cấu gồm 2 loại chính. Kiểu cuộn dây bẹt. Ở cơ cấu kiểu cuộn dây bẹt phần tĩnh là cuộn dây bẹt có dòng điện cần đo chạy qua, còn phần động là miếng sắt đặt lệch tâm có thể quay trong khe cuộn dây phần tĩnh 2. Kiểu cuộn dây tròn : phần tĩnh là cuộn dây tròn bên trong có gắn một miếng sắt, phần động cũng là miếng sắt được gắn trên trục. Ngoài ra còn có bộ phận cản dịu, lò xo phản, kim chỉ thị.

Nguyên lý làm việc (Quan sát đoạn video sau)

    Khi dòng điện cần đo I vào cuộn dây phần tĩnh, năng lượng từ trường tích luỹ ở cuộn dây 

Ở vị trí cân bằng M_q = M_c hay :

Đặc điểm của cơ cấu

    - Góc quay tỷ lệ với bình phương của dòng điện và thang đo chia không đều.     - Dụng cụ có thể đo được dòng điện xoay chiều và dòng điện một chiều vì khi thay đổi chiều dòng điện trong cuộn dây phần tĩnh các miếng thép luôn được từ hoá cùng cực tính.    Hình dáng miếng thép được chế tạo sao cho

Cấu tạo :

Cơ cấu gồm 2 cuộn dây, cuộn dây phần tĩnh có tiết diện lớn, ít vòng dây và thường chia làm hai phân đoạn.Cuộn dây phần động là một khung dây có số vòng nhiều và tiết diện nhỏ. Ngoài ra còn có kim chỉ thị, bộ phận cản dịu.

Nguyên lý làm việc (Quan sát đoạn video sau)

    Khi cho dòng điện cần đo I₁ và I₂ vào cuộn dây phần tĩnh và phần động, năng lượng từ trường tích luỹ trong lòng cuộn dây :

Trong đó L₁, L₂ là điện cảm của cuộn dây không phụ thuộc vào góc quay α, M là hỗ cảm của hai cuộn dây, M thay đổi khi phần động quay.Mômen quay :

Đặc điểm

    - Mômen quay tỷ lệ với tích số của hai dòng điện. Thường dòng điện qua cuộn dây phần động tỷ lệ với điện áp cần đo, dòng điện qua cuộn dây phần tĩnh tỷ lệ với dòng điện tải tiêu thụ, dụng cụ có thể dùng để đo công suất.    - Độ nhạy của dụng cụ thấp vì hỗ cảm giữa hai cuộn dây nhỏ.    - Chịu ảnh hưởng nhiều của từ trường ngoài.    - Độ chính xác cao vì không có tổn hao trong lõi thép.    - Khả năng quá tải kém vì cuộn dây phần động kích thước nhỏ.    - Cấu tạo phức tạp đắt tiền.    Để tăng độ nhạy người ta chế tạo cơ cấu sắt điện động, trong đó cuộn dây phần tĩnh có lõi sắt từ, làm tăng từ thông của cuộn dây và do đó tăng mômen quay.

Cấu tạo:

Quan sát đoạn video

Nguyên lý làm việc:

Mômen quay được tính bằng biểu thức:

M q = K.f.Φ u .Φ i .sinψ = K p U I cosφ = K p .P

Vì từ thông Φ_u tỷ lệ với điện áp U và Φi tỷ lệ với dòng điện tải I, mặt khác vì Ψ = 900 - φ nên ta có mômen quay tỷ lệ với công suất P tải tiêu thụ.Khi đĩa nhôm quay trong từ trường của nam châm vĩnh cửu sẽ sinh ra mômen cản tỷ lệ với tốc độ quay :MC = KC.nKhi M_q = M_c đĩa quay với tốc độ đều Kp.P = KC.nTích phân 2 vế phương trình trên trong khoảng thời gian từ t₁ đến t₂ ta có :

hay là :

Trong đó A là điện năng tiêu thụ; N là số vòng quay của đĩa trong khoảng thời gian từ t₁ đến t₂ ;

Đặc điểm của cơ cấu

- Số vòng quay của phần động tỷ lệ với điện năng tiêu thụ nên cơ cấu được chế tạo làm công tơ đo điện năng.- Độ chính xác thấp vì khi làm việc dòng điện xoáy trong đĩa nhôm gây tổn hao công suất.- Cơ cấu phụ thuộc vào tần số.