可動鉄片式計器

この計器は最も原始的な測定およびリレー装置の形態の一つです。可動鉄型計器は主に2種類があります。吸引型と反発型です。
磁石に近い位置に鉄片を置くと、その鉄片は磁石によって引き寄せられます。この吸引力は磁場の強さによります。電磁石を使用する場合、コイルを通る電流を増減させることで磁場の強さを簡単に調整できます。
これにより、鉄片に対する吸引力も増減します。この単純な現象に基づいて、吸引型可動鉄計器が開発されました。

2つの鉄片を並べて、それらに磁石を近づけると、鉄片は互いに反発します。これは外部磁場によって同じ側面に誘導された同じ極性によるものです。
磁石の磁場強度が増すと、この反発力も増します。電磁石の場合、磁場の強さは磁石への入力電流を制御することで簡単に調整できます。したがって、電流が増えると鉄片間の反発力も増し、電流が減ると反発力も減ります。この現象に基づいて、反発型可動鉄計器が構築されました。

可動鉄計器の構造

吸引型可動鉄計器の基本的な構造は以下の通りです
コイルの前にソフトアイアンの薄い円盤が偏心して取り付けられています。コイルに電流が流れるとき、この鉄は弱い磁場から強い磁場へと内側に向かって動きます。従来の吸引型可動鉄計器では重力制御が使用されていましたが、現在はより現代的な計器ではスプリング制御に置き換えられています。指針のゼロ点を達成するためにバランスウェイトを調整します。この計器には空気摩擦によって必要なダンピング力が提供されます。図は、エアシリンジ内の移動ピストンによってダンピングが達成される典型的なダンピングシステムを示しています。

吸引型可動鉄計器の理論

コイルに電流がないとき、指針がゼロにあり、鉄円盤の軸と磁場に対して垂直な線との間の角度がφであるとします。現在、電流Iと対応する磁場の強さにより、鉄片は角度θに偏向します。偏向した鉄円盤軸方向のHの成分はHcos{90 – (θ + φ)またはHsin (θ + φ)となります。このとき、コイルに向かって鉄円盤に作用する力FはH2sin(θ + φ)に比例します。したがって、力は一定の透磁率の場合、I2sin(θ + φ)にも比例します。この力が支点からの距離lで円盤に作用すると、偏向トルクは、


lは一定です。

ここで、kは定数です。
この計器は重力制御されているため、制御トルクは

ここで、k’は定数です。
定常状態では、

ここで、Kは定数です。

可動鉄計器のビデオプレゼンテーション

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