برای ابزارهای اندازه گیری کنترل شده فنری : گشتاور کنترل که یک ثابت دیگر می باشد.
برای ابزارهای اندازه گیری با گرانش کنترل شده : گشتاور کنترل که یک ثابت است . به دلیل انحراف حالت ماندگار.
از فرمول گشتاور انحراف واضح است که مقیاس ابزار اندازه گیری ، یکسان و یکنواخت نیست. در ضمن ، تأثیر اشباع خمیدگی منحنی B –M نزدیک به مبداء ونیروی جاذبه بین قطبی در نوکهای مقابل میله ها نیز پیچیدگی بیشتری می افزاید بنابراین ، طراحی ابزارهای اندازه گیری آهنی متحرک ، بیشتر نوعی تجربه عملی است تا موضوعی که صرفاً محاسباتی باشد. از تأثیرات اشباع در ابزارهای اندازه گیری با آهن های هیپومتال اجتناب شده است. و به علت داشتن نفوذ بیشتری بالای از میومتال گشتاور کافی ای ، با مقادیر کلی از چگالی شماره می تواند حاصل شود. در ضمن شکل دهی آهن ها ، به طوری توسته یافته است که حالا یک مقیاس یکسان و یکنواخت عملی ، از انحراف در مقیاس کل تا اغراض برابر با حدود 5٪ جریان برای انحراف در مقیاس کل، امکان پذیر است. برای شدت جریان پایین تر از این مقدار و مقیاس به طور فزاینده ای ، محدود می شود و بخش از این عمل به علت این آمپر می باشد که گشتاور انحراف متناسب با تولید توان قطب می باشد و بخشی به علت اثرات شکل منحنی B – H در نزدیکی مبداأ می باشد، که منجر به مقادیر بسیار کم 1 می شود.
فرمول بالا از نظر تئوری مناسب و مفید است ، همانطور که نشان می دهد که گشتاور آنی با مجزور مقدار آنی جریان متناسب است. بنابراین جهت انحراف به جهت ریزش جریان وابسته نیست و یک دوم گشتاور انحراف با یک دوم مجزور جریان متناسب است برای مثال انحراف توسط مقدار rm های جریان مشخص می شود.
فرمول ریاضی دیگری نیز برای گشتاور ممکن است بر حسب القاگری مغناطیسی (inductance) ابزار اندازه گیری بدست آید.
ما را خود القایی متقابل با انحراف کلی زاویه دار ѳ رادیان قرار دهید و تغییر در القاگری dl را متقابل با تغییر کوچک در زاویه Dѳ انحراف ، به علت تغییر در شدت جریان تغییر در انرژی میدان مغناطیسی =
هم چنین ، اگر گشتاور انحراف باشد، قادر در طول حرکت آهن ، انجام می شود.
به دلیل تغییر در انرژی کار انجام شده DW , DE =
بنابراین گشتاور متناسب با مجزور شدت جریان ابزار و نرخ تغییر القاگری با انحراف می باشد. به دلیل اینکه محاسبه ما برای مقادیر متفاوت انحراف مسئله پیچیده ای است ، در اعمال کردن این نتیجه در طراحی ابزارهای اندازه گیری به مشکل برخورد می کنیم. در ضمن انحنای غیر قابل اجتناب منحنی B – H برای آهن، پیچیدگی و مقادیر نهایی بین مقادیر محاسبه شده و مقادیر اندازه گیری شده گشتاور را مطرح می کند و هر مقدار L که توسط یک متر ac اندازه گیری شده است باید مقدار متوسطی در محدوده ای از مقادیر مضاعف (park to park) شدت جریان ، باشد. اما ممکن است تئوری بالا که در مورد هر نوع از ابزارهای آهن متحرک(moring iron instrument ) اعمال می شود ، مورد توجه قرار نگیرد. در نوع جاذب، افزایش القاگری با افزایش انحراف ، به علت تغییر گسترده ای است که آهن در آن سیم پیچ شده است. در نوع دافع ، آن به علت ، افزایش شاره تولید شده توسط کاهش تأثیر مغناطیسی شدن یک آهن به دیگری ، هنگامیکه 2 آهن از یکدیگر دور می شوند ، می باشد. یک ابزار جاذب ، معمولاً القاگری کمتری به نسبت ابزار دافع خواهد داشت و بنابراین ولت مترها در محدوده وسیعتری از فرکانس ، دقیق خواهند بود و احتمال بیشتری از استفاده شنت ها با آمپرمترها وجود دارد.
از سوی دیگر ، ابزارهای دافع ، برای تولیدات اقتصادی در کارخانه مناسب هستند و یکنواختی تقریبی ، آسانتر در آنها فراهم می شود بنابراین آنها به نسبت نوع جاذب ، متداولتر هستند. شکل مقیاس، گشتاور انحراف ابزار اندازه گیری آهن متحرک، همانطور که در بالا استنتاج شد توسط فرمول زیر ارائه می شود.
برای کنترل فنری ، گشتاور کنترل
به دلیل موازنه
بنابراین انحراف زاویه ای متناسب با مجزور شدت جریان می باشد و ابزار یک پاسخ مربعی یا مجزور (squar law) دارد.
اگر هیچ اشباعی وجود نداشته باشد، تغییر القاگری با زاویه انحراف یکنواخت و یکسان است ( برای مثال ثابت است ) و ابزار یک پاسخ کاملاً مربعی دارد.
برای همچنین ابزاری ، مقیاس می تواند به راحتی طرح بندی شود، چون مقدار اندازه گیری متناسب با مجزور مجزور. ریشه انحراف زاویه ا ی می باشد . اما در ابزار آلات حقیقی ثابت نیست و معمولاً تابعی است از موقعیت زاویه ای آهن متحرک و مقیاس منحرف شده از مجزور یا مربع در یک روش وابسته به طریقی که در آن القاگری مغناطیسی با زاویه انحراف تغییر پیدا می کند. وابسته است. همانطور که قبلاً ذکر شده توسط انتخاب آهن هایی با ابعاد و شکل مناسب و موقعیتهای مرتبط با یکدیگر و مرتبط با سیم پیچ ، این تغییر قابل کنترل است. بنابراین ساخت ابزاری با مقیاسی به یکنواختی و یکسان بودن خیلی نزدیک در گستره بزرگتری از طول آن یک عمل متداول است. از بحث های بالا این نکته مشخص می شود که یک مقیاس خطی کامل می توانست کسب شود، اما به واسطه معادله گشتاور خواهیم فهمید که مقیاس ابزار اندازه گیری آهنی متحرک تنها می تواند ، در اندازه محدودی تغییر پیدا کند.
بنابراین بخشی از مقیاس نزدیک به صفر هرگز نمی تواند گسترش یافته یا یکنواخت شود، چون این عمل به این احتیاج دارد که مقدار اولیه ، بی نهایت باشد.
برای مثال ، طراحی و ساخت، ابزار آهن متحرک بمنظور داشتن مقیاس خطی از محدوده بالاتر تا بخشی از مقیاس کل و مقیاس مربعی از این نقطه تا صفر امکان پذیر است. تغییر مورد نیاز ، برای دادن مقیاس این چنین در شکل(a) 5.21 نمایش داده شده است. مقیاس های معمولی برای ابزارهای اندازه گیری آهن متحرک ، در شکل 5.21(b) نمایش داده شده اند.
در عمل ممکن است که x را به کوچکی 10 درصد از مقیاس کل انحراف زاویه ای قرار دهیم تا بخش بزرگتری از مقیاس خطی باشد.
محدوده های عملی برای ابزارهای اندازه گیری آهن متحرک.
1) آمپرمترها ، یک آمپرمتر آهنی متحرک ممکن است، برای هر شدت جریان مطلوب با مقیاس کل، با وجود محدودیتها ، توسط پیچاندن سیم پیچ با سیم جریان حمل کننده ظرفیت و دورهای کافی برای ارائه آمپر دورهای مورد نیاز برای عمل دستگاه ، طراحی شده باشد. محدودیت در قسمت انتهایی با شدت جریان کم ، به دلیل این است امپرانس ( مقاومت ظاهری) سیم پیچ به اندازه ای زیاد می شود که اضافه کردن ابزار در مدار تغییر ایراد آوری در شرایط ایجاد می کند.
آمپرانس آمپرمترها با محدوده پایین، برای مقادیر زیر 10 Ma دارای ایراد می باشد محدوده شدت جریان بالا به علت سختی پیچاندن یک سیم پیچ کوچک، از سیم خیلی کلفت، می باشد. مقدار گرمایی که باید پراکنده شود و اندازه قطبهای اتصال که باید پشتیبانی شود نیز بر سایز تأثیر می گذارد. در ابزارهایی با پنل کوچک ماکزیمم شدت جریان ، 100A می باشد ، در حالیکه در ابزارهای قابل حمل ( پرتابل) بزرگ ماکزیمم نرخ دهی ، 200A می باشد. در بعضی از سوئیچ برد آمپرمترهای بزرگ ، نرخ دهی شدت جریان ممکن است به بزرگی 150A باشد.
در مورد آمپرمترهای ac آهن متحرک ، برای نرخ دهی و درجه بندی های بالای شدت جریان وسایل دیگر استفاده می شوند. استفاده از شنت ، همانطور که معمولاً با ابزارهای سیم پیچ مغناطیسی پایدار ، استفاده می شود، برای ابزارهای آهنی متحرک ، رضایت بخش نیست. دلیل این است که حرکت ابزار آهنی متحرک به نسبت آمپرمترهای Dc ، کمتر حساس است و به نسبت آمپرمترهای dc ، افت ولتاژ بیشتر در شنت نیاز دارد. این بدان معناست که پراکندگی بیشتر گرما در شنت ، مقاومت بخشهای مختلف ابزار را افزایش داده و سبب ایجاد اشتباهاتی در دقت آن می شود. دلیل دیگر برای عدم استفاده از شنت و احتمال ایجاد خطا در فرکانس می باشد، ساختار شنت طوری است که القاگری مغناطیسی آن پایین است ، در حالیکه القاگری سیم پیچ نسبتاً بالا می باشد.
بنابراین امپرانس شنت ، عملاً در طول محدوده ای از فرکانس ها ، یکسان باقی می ماند، در حالیکه امپرانس سیم پیچ ، با تغییر در فرکانس به طور قابل ملاحظه ای تغییر می کند. بنابراین اگر ابزار اندازه گیری برای ایجاد فرکانس به غیر از آن فرکانس که برای آن کالیبره شده است، به کارگرفته شود ، خطای قابل توجه ای به وجود خواهد آمد.
چون بیشتر ابزارهای آهن متحرک برای اندازه گیری های ac مورد استفاده قرار می گیرند، بنابراین عمل استاندارد ای است تا مبدل ( ترانسفورماتور) با ابزار 5 –A برای اندازه گیری شدت جریانهای بالا استفاده کرد. بحث های جزئی تر در مورد استفاده از ترانسفورماتور در فصل بعدی انجام خواهد شد.
3 ولت مترها: زمانی که ابزارهای اندازه گیری آهن متحرک به عنوان ولت مترهای ac استفاده می شوند. مقاومتهای سری برای گسترش محدوده مقیاس ولتاژها تا v750 به کار گرفته می شوند. این مشابه با مقاومتهای سری یا چند برابر کننده ولتاژ استفاده شده با ولت مترهای سیم پیچ متحرک مغناطیسی پایدار ، می باشد. به دلیل توان مصرف شده در مقاومت ها و همچنین به علت مشکلات نارسانایی ولتاژ بالا عملی نیست که مقدار مقاومتهای اهمپک بالاتر، برای اندازه گیری ولتاژهای ac که تا 750 V افزایش پیدا می کنند را به کار گرفت. بنابراین برای اندازه گیری ولتاژهای ac که تا 750V افزایش می یابد، مبدل ولت با ولت متر 150V استفاده می شود. مبحث جزئی تر در مورد استفاده از مبتدل ولت، در فصل بعدی ارائه می شود.
خطاها در ابزارهای اندازه گیری آهنی متحرک . دلایل خطاها در ابزارهای آهنی متحرک به خطاهای مشترک بین ac و dc و خطاهایی که تنها در اندازه گیری های ac رخ می دهند، ممکن است تقسیم شود. خطاهایی که معمولاً در ابزارهای آهنی متحرک رخ می دهند ممکن است تحت عناوین زیر دسته بندی شوند: 1) اصطکاک 2) درجه حرارت 3) میدان مغناطیسی مرز ( stray magnetic field) 4) بسامد مغناطیسی (mystresis) 5) فرکانس 6) شکل فرم
چهار خطای اول به طور مشترک در ابزارهای ac و dc تأثیر می گذارند. در حالیکه دو خطای آخر تنها بر مدارات ac اثر می گذارند.
الف) خطای مشترک در ac و dc
1) خطای اصطکاک ، بررسی کلی خطای اصطکاک قبلاً در شکل 5.12 ملاحظه شده است. خطای اصطکاک در ابزارهای آهنی متحرک کاملاً کوچک است و علت نسبت سنگینی بالای گشتاور می باشد. وقتیکه ابزار در مدارات ac به کار گرفته می شود، این خطا کاهش می یابد که این به علت لرزش آرام ایجاد شده توسط تناوب شماره (alternation of flux) در حرکت آهن ، می باشد
2) خطای درجه حرارت ، بررسی کلی خطای درجه حرارت قبلاً در شکل 5.12 مورد بررسی قرار گرفته است.
تغییر در درجه حرارت ممکن است به دلایل زیر ایجاد شود:
1) انبساط اجزا 2) تغییر در نفوذ پذیری آهن و 3) تغییر در مقاومت سیم پیچ.
انبساط بخشهای ابزار متحرک آهنی به علت افزایش درجه حرارت، بر خطای اصطکاک توسط تغییر در شدت مجاز (setting) مرتبط با مجوز تأثیر می گذارد و این اثر می تواند توسط فراهم آوردن طراحی مکانیکی کاهش یابد انبساط فنر کنترلی همچنین ممکن است بر علائم ابزار اثر بگذارد. خطای ایجاد شده توسط فنر کنترلی ممکن است ، 0/04 درصد در تغییر هر سانتی گراد درجه حرارت ، باشد.
دومین تغییر ، تغییر نفوذ پذیری مغناطیسی ، معمولاً برای تأثیر جدی بر علائم ابزار خیلی کوچک است در بعضی آهن ها ، با این وجود ، زنگ زدگی ممکن است دلیل گرمایش پیاپی باشد . مگر اینکه مواد قبلاً زنگ زده باشد و بنابراین نفوذ پذیری مغناطیسی ممکن است کاهش یابد و خطای بسامد مغناطیسی افزایش یابد.
سومین تغییر، تغییر مقاومت سیم پیچ ، خیلی جدی است . اگر سیم پیچ کاملاً با مس پیچانده شود ، مقاومت تقریباً 0.4 در صد در هر سانتی گراد افزایش در درجه حرارت، افزایش خواهد یافت. در آمپرمترها یک افزایش این چنینی یا در عمل هر افزایش .جائیکه کل جریان از طریق سیم پیچ عبور می کند. اهمیتی ندارد و همانطور که سادگی دسترسی میدان جریان مدار یک سؤال می باشد ، افزایش در مقاومت سیم پیچ آمپرمتر ، صرفاً بر افت مقاومت کم آمپرمتر ، بدون تغییر اثر مغناطیسی برای جریان، داده شده و اثر می گذارد. با این وجود مطلوب است که توسط نگه داشتن مقاومت سیم پیچ در پایین ترین مقدار، انعتاف توان در ابزار سیم پچ را به حداقل رساند. اما تغییر در مقاومت سیم پیچ ابزار به طور جدی بر علائم ولت متر ، تأثیر خواهد گذاشت . اگر تفاوت سیم پیچ ابزار ، به علت افزایش درجه حرارت بالا رود، جریان در گردش برای یک پتانسیل متفاوت ارائه شده در قطبهای (Terminal) ابزار افت کرده و باعث شود ابزار مقادیر را پایین تر بخواند. همانطور که قبلاً ذکر شد ، خطا توسط نگه داشتن اتلافات توان به حداقل مقدار ممکن کاهش می یابد.
تهویه و خنک سازی و توسط پیچاندن سیم پیچ مقاومت سری از مواد به درجه حرارت خیلی کم مقاومت مانند منگانین و پیچاندن سیم پیچ عامل از مس مقاومتی که در مقایسه با سیم پیچ سری خیلی کم می باشد.
یک ولت متر آهنی متحرک به علت ضعیف شدن فنر تمایل به خواندن بالای مقادیر دارد ( تقریباً 0/04 درصد در هر افزایش درجه سانتیگراد و به علت افزایش در مقاومت بخش مس مواد ابزار مقادیر را (0/4 در صد در هر افزایش درجه سانتیگراد) با افزایش درجه حرارت، پایین تر، می خواند می توان مواد را طوری متناسب کنیم که این 2 اثر یکدیگر را خنثی کنند .
3) خطای میدان مغناطیسی معرز به علت ضعف میدان مغناطیسی جاری و در مورد ابزار آهنی متحرک و اگر در مقابل خطاهای ایجاد شونده توسط میدان خارجی محافظت نشود و این خطاها می توانند خیلی جدی باشند. تأثیرات میدانهای خارجی به سختی قابل تشخیص هستند و میزان خطاهای ایجاد شده به نیروی تداخل جهت آن به محور سیم پیچ ابزار و شکل و موقعیت آهن ها در ابزار بستگی دارد. خطاهای این چنینی توسط استحفاظ از ابزار با کمک روکش استیل و باشد، مگر قبلاً زنگ زده باشد و بنابراین نفوذ پذیری مغناطیسی ممکن است کاهش یابد و خطای بسامد مغناطیسی افزایش یابد.
سومین تغییر، تغییر مقاومت سیم پیچ ، خیلی جدی است. اگر سیم پیچ کاملاً بامس پیچانده شود مقاومت تقریباً 0/4 درصد در هر سانتی گراد افزایش در درجه حرارت ، افزایش خواهد یافت. در آمپر مترها یک افزایش این چنینی یا در عمل در افزایش ، جاییکه کل جریان از طریق سیم پیچ عبور می کند. اهمیتی ندارد و همانطور که سادگی دسترسی به میدان جریان مدار یک سؤال می باشد، افزایش در مقاومت سیم پیچ آمپر متر و صرفاً بر افت مقاومت کم آمپرمتر ، بدون تغییر اثر مغناطیسی برای جریان داده شده و اثر می گذارد. با این وجود، مطلوب است که توسعه نگه داشتن مقاومت سیم پیچ در پایین ترین مقدار ، انعتاف توان در ابزار سیم پیچ را به حداقل رساند. اما تغییر در مقاومت سیم پیچ ابزار به طور جدی بر علائم ولت متر، تأثیر خواهد گذاشت.
اگر مقاومت سیم پیچ ابزار ، به علت افزایش درجه حرارت بالا رود، جریان در گردش برای یک پتانسیل متفاوت ارائه شده در قالبهای (Terminal) ابزار افت کرده و باعث می شود ابزار مقادیر را پایین تر بخواند. همانطور که قبلاً ذکر شد. خطا توسط یا ورقه استیل کشیده شود روی روکش و کاهش می یابند.
4) خطای بسامد مغناطیسی : این نوع جدی از خطا در ابزار آهنی متحرک می باشد، بخصوص وقتی که در مدارات dc استفاده می شود به علت بسامد مغناطیسی آهن سیستم عامل مقادیر خوانده شده ، وقتیکه مقادیر نزولی شدت جریان یا ولتاژ اندازه گیری می شود، به نسبت زمانیکه مقادیر صعودی مورد توجه قرار می گیرند و بالاتر هستند. این خطا ممکن است به روشهای زیر کاهش یابد، توسط صعودی توجه کردن بخشهای آهن به قدری که خودشان را مغناطیسی کنند یا توسط انتخاب مقادیر پایین برای چگالی شماره پایین زیانه آور است و وقتیکه ابزار با ac به علت مسطح شدن منحنی B – H در نوک پایین ، استفاده می شود. معمولاً سازش و مصالحه ایجاد می شود. بسامد مغناطیسی ممکن است خطای 2 یا 3 در حدی ایجاد کند که ممکن است 0/05 در صد نیز توسط آلیاژهای نیکل – آهن، کاهش یابد. تأثیر دیگر بسامد مغناطیسی و خطایی است که به علت تغییر موقعیت قطب ها در آهن متحرک در هنگام حرکت ایجاد می شود.
ب) خطاهایی که در ac فقط رخ می دهد.
1) خطاهای فرکانس تغییر در فرکانس ، ممکن است بعلت تغییر در آکتانس ( مقاومت واکنش ) سیم پیچ عامل و همچنین به علت تغییرات در شدت جریانهای فوکوی (eddy curents) ایجاد شده در بخشهای فلزی ابزار ، نزدیک به بخش فعال ، باشد. شدت این جریانهای نوکو و نتیجتاً تأثیر آنها در میدان مغناطیسی ابزار اندازه گیری و با فرکانس تغییر می کند. تغییر در آکتانس سیم پیچ ابزار اندازه گیری و به علت تغییر در فرکانس ، باعث خطای جدی ای تنها در مورد ولت مترها می شود، چون تغییر در راکتانس سیم پیچ . به طور کاملاً وابسته به بار خارجی سیم پیچ آمپرمتر. شلرش جریان را تغییر نمی دهد ، بلکه صرفاً یک تغییر کوچک در افت ولتاژ ابزار ایجاد می کند. خطای فوتو در آمپر مترها و ولت مترها به طور مساوی تأثیر می گذارد.
شدت جریان ابزار برای ولتاژ اعمال شده V توسط فرمول زیر ارائه می شود.
که در این فرمول R مقاومت ابزار 2 مقاومت سری یا swamping غرق شده و L القاگری مدار سیم پیچ می باشد. وقتی فرکانس تغییر می کند، شدت جریان ولتاژ اعمال شده تغییر می کند و بنابراین همتایی در انحراف (deflection) و L القاگری مدار سیم پیچ می باشد . وقتی فرکانس تغییر می کند، شدت جریان برای ولتاژ اعمال شده تغییر می کند و بنابراین همتایی در انحراف (deflection) ایجاد می شود.
اگر wl در مقایسه با (R+r) خیلی کوچک باشد ، بنابراین ممکن است فرمول زیر را بنویسیم.
که T ثابت زمانی مدار ابزار و w برابر با 2m فرکانس زمانی است. بنابراین همتای مرتبط با خواندن ولت متر برابر با می باشد.
بنابراین ، می بینیم که خطا بستگی به ثابت زمانی دارد که نسبت القاگری مغناطیسی به مقاومت ابزار می باشد. از این برای کاهش خطای فرکانس لازم است که ثابت زمان ابزار و باید به اندازه ای که با L کوچک و R بزرگ امکان پذیر است. کم شود. حلا در کل هم L و R هم R به ابعاد سیم پیچ بستگی دارد ، هر چه فضای بیشتری توسط هر دور (turn) احاطه شود ، خود القاگری مغناطیسی بیشتر می شود ، همچنین اگر طول سیم افزایش یابد، R نیز افزایش می یابد. اما در صورتیکه مقاومت تنها به نسبت طول خود افزایش یابد ، القاگری مغناطیسی متناسب با مجذور تعداد دورها افزایش می یابد. بنابراین توسط کاهش ناحیه احاطه شده توسط یک دور و همچنین و کاهش دورها به خطای کمی در فرکانس خواهد داشت. ثابت زمانی برای ولت مترهای این چنینی معمولاً در مرتبه 0005 می باشد .
به علت تأثیرات فرکانس که در بالا به آنها اشاره شده یک ولت متر در فرکانس که در آن مورد استفاده قرار می گیرد. باید کالیبره شود. دقت خطای مجاز یک ابزار اندازه گیری تجاری معمولی ممکن است بین 26Hz تا 126 هرتز باشد. چندین متد برای جبران خطای اندازه گیری فرکانس وجود دارد. یکی از این مترها همانطور که در شکل 5.22 نمایش داده شده است استفاده از یک خازن مناسب . C ، در موازات مقاومت (swanping resistance) r می باشد.
این نکته قابل نشان دادن است که امپرانس کل موارد اگر ظرفیت خازن به طور موازی متصل شده با مقاومت swanp ، برابر با باشد ، مستقل از فرکانس است. امپرانس کل و مدار ابزار برابر است با :
برای استقلال از فرکانس این باید برابر با R+r باشد. از هم ارزی عبارت حقیقی و فرض داریم .
این تنها در حالیکه در مقایسه با کل خیلی کوچک است و صحت دارد، برای مثال زمانی که فرکانس خیلی بالا نیست.
تأثیر در بخشهای انباشته فلزی در میدان جاری سیم پیچ و تحت شرایط خاص و باعث خطا در علایم (indication) ابزار اندازه گیری می شود یا همانطور که این توسط شاره و جریانهای نوکوی منتج شده قطع می شوند که تأثیر مغناطیسی شدن می باشد.
بنابراین در نمودار عمودی نشان داده شد . در شکل 5.23 اگر محور شدت جریان باشد، نیرویی برق رانی (emf) القا شده در آهن متحرک به علت چرخش آن در شاره ، Ee برابر با Mwl باعث افت جریان به اندازه 90 درجه می شود که M القاگری متقابل بین سیم پیچ و مدار جریان فوتو می باشد و فرکانس زمانی می باشد . اگر Re مقاومت جریان فوکو باشد و Xe راکتانس آن باشد . پس جریان فوکو، توسط فرمول زیر ارائه می شود.
یک جزء جریان فوکو ien ، اب جریان امین 1 مخالفت می کند و بنابراین شاره جاری و هم چنین گشتاور عامل کاهش می یابد.
در فرکانس های پایین چون در فرکانسهای پایین و در فرکانس های بالا ، چون در فرکانس های بالا بنابراین متوجه می شویم که خطای ایجاد شده به علت جریان فوکو در فرکانس های پایین به عنوان مجزور شدت جریان متغییر است و در فرکانسهای بالا نیز مقدار ثابتی است برای کاهش خطای جریان فوکو، بخشهای فلزی به اندازه ممکن دور از میدان قرار داده می شوند.
2) خطای شکل موج ابزارهای آهنی متحرک ، ممکن است به طور جدی توسط شکل فرم هم به علت تغییر در فرم شماره شکل موج و در مورد ولت مترها تأثیر هارمونیک ها بر القاگری ، تحت تأثیر قرار گیرند. یک ابزار آهن که به صورت میانه و متعادل با آهن اشباع شده و در یک جریان موج سینوس کالیبر شده است و در یک موج جریان اوج (peaky carreat) استفاده شده است مقادیر خوانده شده را به طور قابل ملاحظه ای کمتر از مقادیر واقعی ارائه می دهد.
بر عکس و یک موج با واگ و اوج مسطح باعث می شود که مقادیر خوانده شده خیلی بالاتر از مقادیر واقعی باشند. این دلیل به اندازه مورد نیاز پایین دست یافت. در میر هارمونیک در هر مقیاس قابل توجه ای ، باعث خطای القاگری در ابزار اندازه گیری می شود و باعث م یوشد که ابزار مقادیر را خیلی کمتر از اندازه واقعی آنها نخواند.
مزایا و معایب ابزارهای آهنی متحرک
مزایا : 1) این ابزارها به خوبی مدارات dc نیز می توانند مورد استفاده قرار گیرند ، این به علت این امر است که گشتاور انحراف به مجذور شدت جریان وابسته است.
2) به علت ساختار ساده بخشهای متحرک و به این علت که هیچ جریانی به این بخشها هدایت می شود ، ابزارهای خیلی خوبی هستند.
3) بخشهای غیر متحرک و ثابت این ابزارها نیز ساده هستند.
4) به علت سادگی ساختار این ابزارها که در قسمت 2 و 3 توضیح داده شد این ابزارها هزینه کمتری در بردارند .
5 ) این ابزارها در مقابل گشتاور جاری ، بالا مقاومت می کنند.
6) این ابزارها به طور لحظه به لحظه می توانند بار اضافی را تحمل کنند.
7) این ابزارها قادر به ارائه دقیق در محدوده های دقت و درجه های صنعتی می باشند . دقت زیادی در مراحل و ابزارهایی که نیاز دارند که هم در مدارات dc و هم در dc درجه دقت صحیحی داشته باشند. مورد نیاز است.
ابزارهای آهن متحرک به علت مزایای بالا به طور گسترده ای در مدارات ac استفاده می شوند در ضمن ، آنها به طور زیادی در مواردی که دقت بالاتر ابزارهای اندازه گیری سیم پیچ متحرک یک نیاز اصلی و اساس نیست و مورد استفاده قرار می گیرند
معایب: 1) مقیاس این ابزارها یکسان و یکنواخت نیست.
2) مصرف نیرو برای محدوده ولتاژ کم، بالاتر است.
3) سختی فنر با افزایش دما ، کاهش می یابد.
4) خطاهایی به علت بسامد مغناطیسی در آهن سیستم عامل و به همین علت میدان مغناطیسی هرز ایجاد میشود .
5) تغییرات در فرکانس و شکل موج ، موجب خطای جزئی در اندازه گیری ac میشود.
6) کالیبره کردن مدارات acوdc به علت تاثیرات القاگری باید در فرکانسهایی که قرار است رد آن مورد استفاده قرار گیرند کالیبره شوند .
مثال 5.15
القاگری آمپرمتر آهن متحرک در میکرو هنری توسط فرمول زیر ارائه می شود
L=20+10₆ѳ-2ѳ2
کهѳ انحراف رادیان از موقعیت صفر می باشد . انحراف آمپر متر برای شدت جریان 10A را اگر ثابت فنر 8×10-6 باشد را محاسبه کنید .
مثال 5.16
القاگری آمپرمتر آهن متحرک توسط فرمول زیر ارائه میشود
L=(10+5ѳ-2ѳ2)µH
فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد
تعداد صفحات این مقاله 29 صفحه
پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید
دانلود مقاله گالوانومتر- آمپرمتر و ولت متر