Villamosságtan | Felsőoktatás » Eszközök, amelyeknek működtetője az áramra ható erő mágneses térben

Eszközök, amelyeknek működtetője az áramra ható erő mágneses térben (az állandó mágnesű műszer és a motorok) A Deprez műszer: A Deprez-műszerrel egy patkó alakú állandó mágnes, valamint a mágnes sarkai között elhelyezkedő lágyvas saruk és ugyancsak lágyvas henger segítségével homogén, sugárirányú mágneses teret hozunk létre a légrésben. A légrésben a henger közepén átmenő tengely körül forgó téglalap alakú tekercs helyezkedik el. Ebbe vezetjük a mérendő áramot Mágneses térben, árammal átjárt vezetőre erő hat. A mágneses tér iránya az északi pólustól a déli pólus felé mutat. A tekercs ezen darabjára a jobbkézszabály értelmében lefelé mutató erő hat. A tekercs másik oldalán ellenkező irányú az erő Az erők által létrehozott nyomaték, mely a tekercset igyekszik elforgatni: M1 = I * l B 2 r N = k1 I Ez arányos a tekercsben folyó árammal. A tekercs tengelyéhez egy spirálrugó csatlakozik, mely

nyomatéka az áram által létrehozott nyomatékkal ellenkező irányú: M2 = - c *  A tekercs egyensúlyának feltétele: k1 I - c *  = 0 Tehát a kitérés arányos a lengőtekercsen folyó árammal. Az egyenirányítós Deprez műszer: A Deprez műszer működési elvéből következően egyenáramú műszer. Következő tulajdonságai miatt azonban igen elterjedten alkalmazzák egyenirányítóval együtt váltóáramú jelek mérésére. Az állandó mágnesű műszer kitérítő nyomatéka egyenáram esetén: M1 = k1 I Ha az áram értéke az idő függvényében változik: M = k1 i Egy diódával egyenirányított váltóáram időfüggvényét mutatja az ábra: Az ábra alapján felírhatjuk az áram időfüggvényét: 0 < t < T/2 esetén i = I max * sin (2 / T) t T/2 < t < T esetén i = 0 Az állandó mágnesű műszer forgótekercse nagy tehetetlenségű ahhoz, hogy az áram gyors változását követni tudja. Ehelyett a várható kitérítő

nyomaték átlagának megfelelő kitérést fog adni. A műszer kitérése:  = (k 2 / c) * I eff = k 3 I eff Tehát az egyenirányítós Deprez műszer kitérése arányos a mérendő áram effektív értékével. Egyenáramú motorok: A motorok villamos energia felhasználásával mechanikai energiát állítanak elő. Működésük alapelve: árammal átjárt vezetőre mágneses térben erő hat. Ha a generátor modell keretébe a keféken keresztül áramot bocsátunk, motor modellt kapunk. Az ábrán az erők nyomatékot adnak, mely hatására a keret elfordul. A nyomaték nagysága a keret helyzetének függvényében változik, a semleges zónában zérussá válik. Ezen a ponton a keret a tehetetlensége miatt jut át. A semleges zónán átjutva a kommutátor segítségével megváltozik a keretben folyó áram iránya, az erők iránya és az előzővel azonos irányú nyomaték hatására a forgómozgás folytatódik. Hasonlóan működik egy sok tekerccsel ellátott

dobarmatúra is. Természetesen itt nem lesz a nyomaték sosem 0, mert mindig csak néhány tekercs kerül a semleges zónába. Így a motor nyomatéka közel állandó értékű. A motor nyomatéka a gerjesztés és az armatúraáram függvénye: M = k  Ia Motoroknál is mágneses térben vezető mozog, tehát feszültségnek kell indukálódnia. Ha a forgásirány és a mágneses tér iránya alapján meghatározzuk ennek a feszültségnek az irányát, azt találjuk, hogy éppen ellentétes a kefékre kapcsolt feszültséggel (Lenz törvény). Az indukált feszültség: Ui = C * n  és I a = (U k – U i ) / R a Tételezzük fel, hogy a motor terheletlen állapotban olyan sebességgel forog, hogy U i0 feszültség keletkezik, és a forgórész árama I 0 . Ha a motort terheljük, fordulatszáma és a feszültség is csökken, azaz nő az áram, ami nagyobb nyomatékot jelent. A motor bekapcsolásakor, akikor a feszültség 0, igen nagy áram léphet fel a

forgórészben, ami károsodást okozhat a tekercselésben és a tápláló hálózat szempontjából is káros. Ezért a forgórész ellenállását megnövelik sorbakapcsolt ellenállások segítségével. Ennek az indító ellenállásnak az értékét aztán fokozatosan csökkentik, amikor a motor felpörög. Ha az egyenáramú motor forgórész áramára felírt összefüggést rendezzük, és mindkét oldalt beszorozzuk I a -val, azt kapjuk, hogy U k I a = U i I a + Ra I a 2 A baloldalon a hálózatból felvett teljesítmény szerepel, Ra I a 2 tag a motor tekercseiben Joule hővé alakuló rész, míg U i I a tag a motor által leadott teljesítménynek fele meg. Az egyenáramú motorok szerkezete megegyezik az egyenáramú generátorok szerkezetével. Ah egy egyenáramú generátorra fezültséget kapcsolunk, az motorként működik. Megkülönböztetünk külső-, párhuzamos-, soros-, és vegyes gerjesztésű motorokat