Аналоговые электромеханические приборы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Аналоговые электромеханические приборы

Аналоговые электроизмерительные приборы

Аналоговые - электромеханические и электронные. Аналоговыми называют измерительные приборы, показания которых являются непрерывной функцией изменения измеряемой величины.

Электромеханические измерительные приборы - приборы прямого действия. Они просты, надежны и удобны в эксплуатации. Их разнообразие и характеристики (том числе точностные) удовлетворяют требованиям широкого спектра технических измерений.

Общие элементы электромеханических приборов

Несмотря на разнообразие электромеханических приборов, в их конструкциях можно выделить много общих элементов и сборочных единиц.

Структурная схема прибора

Измерительная цепь осуществляет количественное или качественное преобразование электрической величины Х в электрическую У, удобную для измерения.

Измерительный механизм преобразует У в механическую величину б, угловую или линейную.

Значение отсчитывается по шкале отсчетного устройства. Оно градуируется в единицах измеряемой величины Х.

Измерительная цепь представляет собой совокупность резисторов, индуктивностей, емкостей и иных элементов.

Измерительная цепь состоит из подвижной и неподвижной частей.

Подвижная часть измерительного механизма изображена схематически на рис.2.

Рис. 2 Измерительный механизм

Важно, чтобы зависимость б = f(Х) была линейной и постоянной при изменяющихся внешних условиях.

Измерительный механизм также содержит несколько общих частей: подвижную и неподвижную части, участвующие в создании момента М_ВР, неподвижную соединительную часть (обойму или стойку) с установленными на ней деталями опор, успокоителя и др. Некоторые детали подвижной части ИМ выполняют свое назначение совместно с деталями, входящими в неподвижные части ИМ. К ним относятся: опоры подвижной части, успокоители, отсчетные устройства и элементы, служащие для создания М _ВР.

Для получения требуемого времени успокоения в ИМ имеется специальный конструктивный элемент - успокоитель, создающий момент успокоения.

В электромеханических приборах применяются воздушные, магнитоиндукционные и жидкостные успокоители.

Из воздушных успокоителей распространены крыльчатые успокоители которые применяются в тех приборах, в которые нежелательно вводить магнитное поле, например в переносных электромагнитных и электродинамических.

В магнитоиндукционных успокоителях момент успокоения создается за счет взаимодействия магнитного потока постоянного магнита с вихревыми токами, индуцированными в секторе успокоителя или каркасе рамки при их движении в магнитном поле магнита. Примером таких успокоителей является секторный магнитоиндукционный успокоитель (рис. 4,б).

В магнитоэлектрических приборах момент успокоения возникает от токов, индуцированных в обмотке рамки и в алюминиевом каркасе (для каркасной рамки). Для ИМ с каркасными рамками основная часть успокоения приходится за счет каркаса рамки.

Отсчетные устройства служат для визуального отсчитывания значений измеряемой величины. В электромеханических показывающих приборах они состоят из шкалы и указателя.

Шкала, а также все надписи и знаки, характеризующие прибор, наносятся на основание шкалы (циферблат). Шкалы и циферблаты нормированы ГОСТ 5365--83.

Шкалы по форме делятся на прямолинейные, дуговые и круговые (угол дуги более 180°), а по соотношению длин делений в пределах одной шкалы - на равномерные и неравномерные. В равномерных шкалах деления (промежутки между соседними отметками) имеют одинаковую длину. В неравномерных отношение длины наибольшего деления к наименьшему (коэффициент неравномерности шкалы) превышает 1,3.

В современных приборах для повышения точности отсчета широко используют многошкальные отсчетные устройства, позволяющие увеличить длину шкалы, число ее делений, длину деления, уменьшить цену деления.

Указателем называется часть ОУ, положение которой относительно отметок шкалы определяет показание прибора. В зависимости от конструкции указателя приборы разделяются на стрелочные и со световым указателем.

Стрелочные просты по конструкции, но имеют малую чувствительность из-за малой длины стрелки и меньшую точность отсчета. В переносных приборах для устранения погрешности от параллакса применяют зеркальные шкалы и трубчатые стрелки с ножевидным концом.

Световой указатель - это указатель в виде луча света, образующий на шкале световое пятно с индексом, по которому производят отсчет показаний. Путем многократного отражения от зеркал можно получить большую длину светового луча и этим увеличить чувствительность прибора. В ОУ со световым указателем погрешность от параллакса отсутствует.

Корпуса служат для размещения элементов и деталей ИЦ, ИМ и ОУ и для защиты их от внешних воздействий (механических повреждений, загрязнений и т. п.). По конструкции корпуса электромеханических приборов можно разделить на две основные группы: корпуса щитовых и корпуса переносных приборов. Большинство из них изготовляется из пластмассы. Применяются также стальные, алюминиевые и комбинированные конструкции корпусов.

Корректоры

Принцип действия основных типов электромеханических измерительных приборов

электромеханический прибор успокоитель измерительный

Магнитоэлектрическая система

Рис. 5 Механизм магнитоэлектрического прибора 1 - ось; 2 - пружины; 3 - рамка; 4 - полюсные наконечники; 5 - указатель; 6 - сердечник

Приборы этой системы предназначены для измерения силы тока и напряжения в цепях постоянного тока. Схема отклоняющего механизма магнитоэлектрического прибора показана на рис.5.

Прямоугольная рамка с витками изолированного провода (3), по которым проходит измеряемый ток, находится в кольцевом зазоре. За счет постоянного магнита с полюсными наконечниками (4) и цилиндрического сердечника (6) в зазоре создается радиальное магнитное поле. Рамка удерживается в зазоре и может вращаться за счет осей (1). При отсутствии тока, рамка с прикрепленными к ней указателем (5) удерживается на нулевом делении шкалы двумя пружинами (2). В чувствительных приборах вместо осей и спиральных пружинок используются две ленточные растяжки. Измеряемый ток подводится к виткам через пружинки или растяжки. При протекании через витки измеряемого тока появляется вращающий рамку момент сил. Угол поворота б определяется равенством момента спиральных пружин и момента сил, обусловленного протеканием тока в рамке, и пропорционален измеряемому току, в котором и градуируется шкала прибора.

Электромагнитная система

Приборы электромагнитной системы предназначены для измерения силы тока и напряжения в цепях переменного и постоянного тока. Принцип действия приборов основан на взаимодействии магнитного поля неподвижной катушки (1), по которой протекает измеряемый ток, с подвижным ферромагнитным сердечником (2) специальной формы, соединенным со стрелкой. (Рис.2.) Сердечник закреплен эксцентрично на оси и может входить в щель катушки, поворачиваясь вокруг оси (3). Демпфер (4) препятствует колебаниям стрелки.

Рис. 2 Механизм электромагнитного прибора 1 - катушка; 2 - сердечник; 3 - ось; 4 - электромагнитный успокоитель

Магнитное поле катушки пропорционально току. Намагниченность железного сердечника пропорциональна магнитной индукции и возрастает с увеличением тока. В результате можно приближенно считать, что в электромагнитном приборе вращающий момент пропорционален квадрату тока. Противодействующий момент, создаваемый пружиной, пропорционален углу поворота подвижной части прибора. Равновесие достигается при равенстве вращающего и противодействующего моментов.

Шкала прибора градуируется в действующих значениях синусоидального тока.

Таким образом, показания приборов электромагнитной системы определяются квадратом тока и на зависят от его направления (т.к. при любом направлении тока через катушку сердечник будет втягиваться в нее). Это позволяет использовать приборы электромагнитной системы в цепях постоянного и переменного тока. За счет специальной формы сердечника удается большую часть шкалы сделать близкой к равномерной, но нелинейный участок в начале шкалы - неизбежность.

Электростатическая система

Устройство приборов электростатической системы основано на взаимодействии двух заряженных проводников, которыми обычно являются два плоских электрода (1,2), один из которых подвижен. Стрелка закреплена на оси (3) и удерживается на нуле пружиной (4). При подаче на электроды напряжения между пластинами возникает сила электростатического взаимодействия. Вращающий момент силы притяжения пластин уравновешивается моментом силы упругости пружины. Таким образом, угол отклонения подвижной части б:

Рис. 3 Электростатический механизм

Аналогично прибору электромагнитной системы при подаче переменного напряжения угол отклонения оказывается пропорционален действующему значению напряжения. Показания электростатических вольтметров практически не зависят от частоты и формы кривой измеряемого напряжения; кроме того, эти приборы обладают очень большим входным сопротивлением. Для расширения пределов измерения электростатических вольтметров применяют емкостные делители.

Электродинамическая система

Электродинамический измерительный прибор: 1 и 2 -- неподвижная и подвижная катушки; 3 -- ось; 4 -- пружина; 5 -- стрелка; 6 -- шкала

Размещено на Allbest.ru