evtiheeva_n_n__izmerenie_yelektricheskih _i_neyelektricheskih (1024281), страница 8
Текст из файла (страница 8)
При установке на подвесе подвижная часть подвешивается на металлической или кварцевой нити. Такой способ крепления применяется в особо чувствительных приборах. Противодействующий момент может быть создан упругими силами или теми же электромагнитными силами, что и вращающий. В последнем случае прибор называется логометром. Устройство для создания упругого противодействующего момента при установке на опорах представляет собой спиральную пружину, внешний конец которой прикреплен к неподвижной части, а внутренний— к оси подвгохной части измерительного механизма.
Противодействующий момент М возникает из-за закручивания пружины при вращении Р' подвижной чассй. В других случаях М „появляется из-за упругости рас'ле„ тяжек или подвеса. Если бы противодействующего момента не было, вращающий момент М, созпанньй электромагнитными силами при вр' подаче измеряемой величины на вход прибора, нечем было бы уравновесить и стрелка двигалась бы до упора. При наличии пружины стрелка останавливается в положении, при котором вращающий момент уравновешивается противодействующим. Услокоитель предназначен для того, чтобы в процессе достижения установившегося положения стрелка не испытывала слишком долгих колебаний. Применяются воздушные, жидкостные и магнитоиндукшюнные успокоители. В воздушных успокоение достигается торможением алюминиевого крылышка нли поршенька, жестко связанного с подвижной частью внутри особой воздушной камеры.
Жесткостное успокоение использует эффект трения между различными слоями вязкой жидкости при движении в ней подвижной системы или ее части, В магнитошщукционных успокоителях торможение осуществляется взаимодействием магнитных полей магнита и токов, индуцированных в проводящих частях подвижной системы при их движении в поле этого магнита. Услокоители каждого вида имеют свои достоинства и недостатки. Так, воздушный и жидкостный успокоители не создают электрических или магнитных полей, влияющих на показания приборов, но относнтель. но сложны в изготовлении и настройке, тогда как магнитоиндукционные просты и допускают легкую регулировку, но могут применяться только тогда, когда порождаемые ими поля не сказываются на результатах измеревяй.
Корректор предназначен для установки стрелки в нулевое положение, нз которого по разным причинам она может оказаться смещенной при невключенном приборе, уравнение преобразования измерительного механизма электромеханнческого прибора. Положение подвижной части прибора относительно неподвижной в Установившемся режиме можно определить из условия равенства вращающего н противодействующего моментов, действующих на подвижную часть; (2.1) ар пр' Согласно законам механики выражение для вращающего момента имеет вид М =ИЩа, (2.2) где и — угол поворота подвижной части;ьь' — электрокинетическая энергия, т.е.
запас энергии электромагнитного поля в измерительном механизме. Значение вращающего момента зависит как от измеряемой величины Х так и от параметров измерительного механизма Л, т.е. Мар = р(х, ц. Противодействующий момент, создаваемый упругим элементом, описывается выражением (2.3) (2.4) М =йа пр где й' — удельный противодействующий момент, характеризующий упругость упругого элемента. Таким образом, при равновесии имеет место равенство ~р(Х Л) = Ь'а, (25) а = М /й' = р(Х, Л)/1У. (2.6) Ургвнение (2.б) называется уравнением преобразования механизма прибора, оно связывае~ показания прибора со значением измеряемой величина( и характеризует свойства измерительного прибора в целом. Здесь и далее для простоты не проводится различия между углом а и показанием прибора, хотя в действительности отсчетное устройство пр:образует угол а в пропорциональное ему линейное перемещение. 2.2.
МАГНИТОЭПЕКТРИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ Принцип действия. В приборах магнитоэлектрической системы используется взаимодействие поля постоянного магнита с катушкой (рамкой), по которой протекает ток. Конструктивно измерительный механизм может быть выполнен либо с подвижным магнитом, либо с подвижной катушкой. На рис.
2,2 показана конструкция прибора с 35 подвижной катушкой. Постоянньй магнит 1, магнитопровсд с полюсными наконечниками 2 и неподвижный сердечник 3 составляют магнитную систему механизма. В зазоре между полюсными наконечниками и сердеч:- ником создается сильное равномерное радиальное магнитное поле, в котором находится подвижная прямоугольная катушка (рамка) 4, намотанная медным или алюминиевым проводом на алюминиевом каркасе (нли же без каркаса). Катушка закреплена между полуосями 5 и б.
Спиральные пружины 7 и 8 предназначены для создания противодействующего момента. Одновременно они используются для подачи измеряемого тока от выходных зажимов в рамку. Рамка жестко соединена со стрелкой 9. Дпя балансировки подвижной части имеются передвижные врузики на усиках 10. Уравнение преобразования можно полу впь, если подставить в формулу (2.6) выражение для вращающего момента Ма, действующего на подвижную часть магнитоэлектрического механизма.
М определяется изменением энергии магнитного поля системы, состоящей из постоянного магнита и рамки с током 1, при вращении подвижной части: Мар = (ЩЬ, (2.7) причем Р= Ф1 = ВьтЯа1, где Ф вЂ” потокосцепление магнитного поля постоянного магнита с рамкой„по которой течет ток 1;  — магнитная индукция в воздушном зазоре; н — число випсов рамки; Я вЂ” ее площадь„угол поворота рамки а отсчитывается от плоскости, проходящей через центральные образующие наконечников постоянного магнита, Поскольку радиальное поле не зависит от угла а, имеем М = (г1 ч 1г1~)1 = Вно1, (2.8) Из (2.6) и (2.8) следует а = (Вит9/И')1 =51 (2.9) Согласно (2.9) упш отклонения подвижной части пропорционален току, протекающему по рамке. Коэффициент пропорциональности Зб (230) называется чувствительностью магнитоэлектрического механизма к току.
Чувствительность Я является постоянной величиной, зависящей ,лько от конструктивных параметров механизма, а не от значения измеряемого тока 1, поэтому шкала магнитоэлектрического прибора равномерна, Изменение направления тока ведет к изменению направления угла отклонения рамки. Из группы аналоговых приборов магнитоэлектрические приборы относятся к числу наиболее чувствительных и точных. Изменения температуры окружающей среды и внешние магнитные поля мало влияют на их работу. Равномерный характер шкалы и малое потребление энергии также являются достоинствами этих приборов.
Вследствие инерционности магнитоэлектрические приборы реагируют только на постоянную составляющую тока. Для измерений в цепях переменного тока требуется предварительное преобразование переменного тока в постоянный. Амперметры. Магнитозлектрический механизм, включенный непосредственно в измерительную цепь, позволяет измерять малые постоянные токи, не превышающие 20 — 50 мА. Превышение указанных значений может повести к повреждениям провода рамки и спиральной пружины. Таким образом, сам магнитоэлектрический механиэм может выступать только в роли микроамперметра или миллиамперметра. Для того чтобы измерять большие токи„используют измерительные цепи, включающие в себя шунты, представляющие собой маиганиновые резисторы, сопротивление которых мало зависит от температуры.
Обычно оно во много раз меньше сопротивления рамки ля магнитозлектрического измерительного механизма. Поэтому при включении шунта параллельно прибору (рис. 2.3) основная часть измеряемого тока 1 проходит через шунт, а ток 1„, проходящий через рамку измерительного механизма, не превышает допустимого значения. Отношение 11„= и, показывающее, во сколько раз измеряемый ток превышает дойустимое значение, называется коэффициентом шунтирования. Сопротивление шунта, которое необходимо выбрать для получения требуемого коэффициента шунтирования, нетрудно определить: 1 Я ш ш 1и1г ° 1 = 1 — 1 откуда следует11ю =1ги/(н 1).
Амперметры для измерения сравнительно небольших токов (до нескольких десятков ампер) имеют внутренние шунты, вмонтированные в корпус прибора. Измерение больших токов (до нескольких тысяч ампер) осуществляют при помощи наружных шунтов, которые имеют определенные номинальные падения напряжения (45, 60, 75, 100 и 300 мВ) и классы точности (0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5). Вольтметры. Схема вольтметра магнитоэлектрической системы приведена на рис.
2.4. Добавочный резистор Я в, включенный последовадоб' телыю с рамкой измерительного механизма„ограничивает ток полного отклонения 2т протекающего через нее, до допустимых значений. При этом падение напряжения на рамке У зависит от сопротивления рам.- а ки Л и обычно не должно превышать десятков мнлливолы. Остапа. н ная часть измеряемого напряжения У должна падать на добавочном сопротивлении.
Если необходимо получить верхний предел измерения напряжения, в гл раз превышающий значение У, то необходимо вклю. н' чить добавочиый резистор, сопротивление которого легко вычисляется на основании очевидных соотношений (рис. 2.4): У= У + У =1рг +1К я д а доб 1 н ~~н из которых следует доб н( )' Добавочные резисторы изготавливают из термостабильных материалов, например, из манганиновой проволоки. Онн могут быть внутренними, встроенными в корпус прибора (при напряжениях до 600 В), и наружнымн (при напряжениях 600 — 1500 В).
Добавочные резисторы имеют определенные номинальные токи (0,5, 1, 3, 5, 7,5, 15 и 30 мА) и классы точности (0,02; 0,05; О,1; 0,2; 0,5; 1). Омметры. Магнитоэлектрические механизмы также используются в приборах для измерения сопротивления на постоянном токе — омметрах. Схема омметра приведена на рис. 2.5. Ток, протекающий через микро- амперметр, зависит от сопротивления рамки мнкроамперметра Я н' сопротивления добавочного резистора В и сопротивления Я, котодоб х* рос нужно измерить. Если сопротивление рамки Л мало ло сравнению н стс б нЯ, то мОжнО записать доб х) ' Р гб Рис.
25 Отклонение а указателя прибора согласно уравнению (2.9) Таким образом, отклонение указателя прибора при условии постоянства напряжения Е является функцией Кх, и шкала может быль проградуирована в единицах Ри "7 сопротивления — омах. В процессе эксплуатации напряжение Е батареи изменяется и значение его может отличаться от того, при котором производилась градунровка шкалы. Поэтому перед каждым измерением ключом К замыкают накоротко зажимы, предназначенные для подключения неизвестного сопротивления Е, и изменением сопротивления Я устанав- х' лоб пинают стрелку на отметку О.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
