Was ist ein Moving Iron Instrument?
Definition des Moving Iron Instruments
Ein Moving Iron Instrument ist eine Art von Messgerät, das die magnetischen Eigenschaften von Eisen nutzt, um elektrische Größen zu messen.
Arten von Moving Iron Instruments
Es gibt zwei Haupttypen, Anziehung und Abstoßung, die auf den magnetischen Wechselwirkungen von Eisenteilen mit einem Magnetfeld basieren.
Aufbau eines Moving Iron Instruments
Der grundlegende Aufbau eines Anziehungs-Moving-Iron-Instruments wird unten dargestellt.
Ein dünner Weicheisendiskus ist exzentrisch vor einer Spule angeordnet. Dieses Eisen neigt dazu, sich nach innen zu bewegen, also vom schwächeren zum stärkeren Magnetfeld, wenn Strom durch die Spule fließt. Ältere Anziehungs-Moving-Iron-Instrumente verwendeten Schwerkraftsteuerung, moderne Versionen verwenden jedoch jetzt Federsteuerung. Die Einstellung des Gleichgewichtsgewichts erzielt eine Nullabweichung des Zeigers.
Die Dämpfung in diesen Instrumenten wird durch Luftreibung erreicht, typischerweise durch eine bewegliche Piston in einer Luft-Spritze, wie in der Abbildung gezeigt.
Theorie des Anziehungs-Moving-Iron-Instruments
Angenommen, es fließt kein Strom durch die Spule, dann steht der Zeiger bei Null, und der Winkel, den die Achse des Eisendiskus mit der Linie senkrecht zum Feld bildet, ist φ. Nun, aufgrund des Stroms I und der entsprechenden magnetischen Feldstärke, wird das Eisenteil um einen Winkel θ abgelenkt. Die Komponente von H in Richtung der abgelenkten Eisendiskusachse ist Hcos{90 – (θ + φ) oder Hsin (θ + φ). Die Kraft F, die auf den Diskus in Richtung der Spule wirkt, ist daher proportional zu H2sin(θ + φ), und somit auch proportional zu I2sin(θ + φ) bei konstanter Permeabilität. Wenn diese Kraft an einer Entfernung l vom Drehpunkt auf den Diskus wirkt, dann ist das Abweichungsdrehmoment,
Da l konstant ist.
Wobei k eine Konstante ist.
Da das Instrument durch Schwerkraft gesteuert wird, ist das Steuerdrehmoment
Wobei k’ eine Konstante ist.
Im stationären Zustand gilt:
Wobei K eine Konstante ist.
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