Герасимов В.Г. (ред). - Электрические измерения и основы электроники (1998) (529641), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Корректор служит для установки на нуль стрелки невключенного прибора. Он состоит из винта 9 с эксцентрично расположенным пальцем 8, вилки 7 с поводком 4. Для уравновешивания подвижной части служат грузики-противовесы 10. Ось 2 заканчивается кернами, опирающимися на подпятники 1. Жестко с осью закреплена стрелка 3, В приборах со спиральными противодействующими пружинами для создания момента успокоения чаще применяют воздушные успокоители. Онн представляют собой закрытую камеру. в которую помещается легкое алюминиевое крыло, жестко связанное с подвижной частью измерительного механизма.
При перемещении воздуха из одной части камеры в другую через зазор (между камерой и крылом) тормозится движение крыла, создавая момент успокоения. Отсчетное устройство имеет шкалу и указатель На шкалу нанесены отметки в виде коротких черточек. соответствующих определенным значениям измеряемой величины.
Интервал между соседними отметками шкалы называют делением. Шкалы могут быть равномерными и неравномерными. Область между начальным и конечным значениями называют диапазоном показаний прибора. Значение измеряемой величины отсчитывается с помощью указателя — стрелки, жестко закрепленной с подвижной частью измерительного механизма. В зависимости от характера физических явлений. положенных в основу создания вращающего момента, различают магнитоэлектричсские, электромагнитные, электродинамнческие, индукционные и электростатические измерительные механизмы или преобразователи. Аналогичное на- 17 звание в зависимости от вида используемого преобразователя имеют электро м ехя н и ческие измерительные приборы.
Основными характеристиками электроизмерительных приборов являются: погрешность, вариация показаний, чувствительность, потребляемая энергия, время установления показаний и надежность. Вприацггя ггоказсгнгггг прибора — наибольшая разность показаний прибора при одном и том же значении измеряемой величины. Она определяется при плавном подходе стрелки к выбранной отметке шкалы и движении стрелки один раз от начальной. а второй раз от конечной отметки.
Причиной вариации является в основном трение в опорах подвижной части прибора. Чувсгггвигннгьносгггь 5 прибора — отношение приращения перемещения указателя Ла к приращению измеряемой величины Л х Ло~ (1.12) Лх Если чувствительность постоянна (шкала равномерная), то ее можно определить как 5 = а/л . Величина, обратная чувствительности (с =1/5'), называется ценой деления (постоянной) прибора Она равна числу единиц измеряемой величины, приходящихся на одно деление шкалы. Например, при 5=10 дел/В постоянная с = 0,1 В/дел.
Погггрвблявма«энергия — энергия, которую потребляет прибор при включении его в цепь. Она влияет на режим работы цепи, что в конечном счете приводит к увеличению погрешности измерения. Поэтому малое потребление энергии является достоинством прибора. Время усггганов гения ггокс(зангги — промежуток времени с момента начала воздействия измеряемой величины до момента, когда указатель займет положение, отличающееся от установившегося значения нс более, чем на 1,5''0. Время установления показаний для большинства аналоговых измерительных приборов не превышает 4 с.
Наг)в.жггосгггь способность электроизмерительных приборов сохранять заданные характеристики при определенных условиях работы в течение заданного времени Количественной мерой надежности является среднее время безотказной или исправной работы прибора. Мягнитоэлектрические механизмы и приборы. Магнигггоэлвкпгрическии механизм (рис.
1,7) состоит из цилиндрического постоянного магнита 3 и магнитопровода 2 В рабочем зазоре между сердечником постоянного магнита и магнитопроводом образуется равномерное радиальное магнитное поле с магнитной индукцией В. Подвижная катушка 1, выполненная из тонкого изолированного провода, помещена в рабочий 18 Рис 1 7 Мы~озлектрический измерительный механизм зазор и укреплена на осях. Концы обмотки электрически соединены со спиральными пружинами.
При наличии тока 1 в катушке на активную длину 1 витка катушки действует сила К равная согласно закону Ампера, где и — число витков катушки. Под действием пары таких сил, действующих на обе акгивные стороны катушки, создается вращающий момент М =2Е' — = Л1Ьи1= Вхв1 =Фи1='У1, Ь 2 (1 13) где Ь и к — соответственно ширина и площадь катушки (х = ЬГ)' Ф вЂ” магнитный поток; 'У вЂ” потокосцепление катушки. Из последнего выражения видно.
что вращающий момент прямо пропорционален току. С учетом выражения М =М угол поворота также Вр Пя пропорционален току 1: ас = Ь' 1, (1.14) 19 где Б =Ч'/Р— чувствительность измерительного механизма по току— *1 величина постоянная. М а г н и т о э л е к т р и ч е с к и е и р и б о р ы. в которых используются магнитоэлектрические измерительные механизмы. применяют для измерения постоянных токов (амперметры). напряжений (вольтметры), сопротивлений (омметры) и т.д. Магнитоэлектрические амперметры и вольтметры имеют высокую точность. равномерную шкалу„обладают малым потреблением энергии от объекта измерения. К недостаткам этих приборов относятся. непригодность к работе в цепях переменного тока, чувствительность к перегрузкам и зависимость показаний от окружающей температуры.
Магнитоэлектрические приборы имеют высокую чувствительность и потому широко используются в качестве нулевых индикаторов при измерениях в мостовых и компенсационных цепях постоянного тока. Их применяют также в качестве лабораторных и щитовых приборов на электростанциях и других электрических предприятиях. Магнитоэлектрические приборы в сочетании с различными преобразователями переменного тока в постоянный служат для измерения в цепях переменного тока. К таким приборам относятся выпрямительные и термоэлектрические приборы. В ы п р я м и т е л ь н ы е п р и б о р ы образованы сочетанием магнитоэлектрического измерительного механизма и выпрямительного устройства (рис.
1.8, а). Они преобразуют переменный ток в пульсирующий. Подвижная часть измерительного механизма обладает, как отмечалось, инерцией и поэтому реагирует на среднее значение пульсирующего тока. В случае измерения синусоидального тока при использовании двухполупериодного выпрямителя (рис. 1.8, б) на подвижную часть измерительного механизма действует вращающий момент где У вЂ” действующее значение синусоидального тока. Шкалу выпрямительного прибора градуируют в действующих значениях синусоидального тока 1 (или синусоидального напряжения О) и уравнение шкалы имеет вид и=5,— 1, (1.15) Ср где К = 1/1 =1,11 — коэффициент формы синусоиды.
ср ср Действующее значение несинусоидальных токов и напряжений этими приборами измерить нельзя, Можно измерить средние значения„ но при этом показание прибора А нужно разделить на 1,! 1: пр 1, = А„рЛ,11 и У =А„р/1,11. Выпрямительные приборы часто выполняют в виде комбинированных многопредельных приборов: в одном приборе сочетаются амперметр н вольтметр, каждый на несколько пределов измерения. Преимуществами выпрямительных приборов являются высокая чувствительность (наименьшие пределы измерения 0,25 — 0,3 мА и 0,3 В), малое собственное потребление энергии, широкий частотный диапазон (1О 20 кГц). К недостаткам следует отнести неравномерность шкалы в начале (до 15'о предела измерения), невысокую точность (высший класс точности 1,О), непригодность для измерений в цепях несинусоидального тока.
20 Рис 1 9 Электрическая схема термоэлектрического прибора Рис 1 8. Электрические схемы выпрямигельных приборов и = с, ут, (1 16) Т е р м о э л е к т р и ч е с к и е п р и б о р ы представчяют собой сочетание магнитоэлектрического механизма и одного нли нескольких термопрсобразоватслсй На рис. 1.9 пока гана схема ~разбора с одним тсрмопреобразователем: в нем измерительный механизм подключен к холодным концам термопары. рабочие концы которой (горячий спай) подсоединены к нагревателю, включаемом) в цепь и ~мсрясмого тока! ТермоэДС, образующаяся на холодных концах тсрмопары. пропорциональна квадрату действующего значения тока, нагрсвающсго проволоку нагревателя. Шкала термоэлектрического прибора проградуирована непосредственно в действующих значениях тока или напряжения Термоэлектрические приборы используют в качестве амперметров и вольтметров в широком частном диапазоне (от 1(1 Гц до 1(Н1 МГц) Преимуществами термоэлектрических приборов являются негависимость показаний от формы кривой тока или напряжения.
пригодность для измерений постоянных и переменных токов. К основным недостаткам относятся небольшой срок службы, большое собственное потребление энергии и малая перегрузочная способность. Электромагнитные механизмы и приборы. Э л е кт р о м а г н и тн ы й м е х а н и з м (рис 1 1()) состоит из неподвижной катушки 1 и укрепленной на оси 4 подвижной пластинки 2 из магнитномягкого материала. При наличии в катушке тока 1, создается магнитное поле.
которое намагничивает ферромагнитную пластинку. и она втягивается внутрь катушки. Возникающий при этом вращающий момент пропорционален квадрату тока М =с! ~. Противодействующий момент М = 1с а создаетВр Пр ся спиральной пружиной 3. С учетом равенства М = М вр пр где с и с — постоянные коэффициенты. Часто квадратичную шкалу ! выравнивают, подбирая соответствующую форму ферромагнитной пластинки. Э л е к т р о м а г н и т н ы е п р и б о р ы, построенные на базе электромагнитных измерительных механизмов, применяют для измерения в цепях постоянного и переменного тока в качестве амперметров и вольтметров.
Они являются одними из самых распространенных щитовых приборов для измерений в цепях переменного тока (просты по устройству, не имеют токоподвижных частей, сравнительно хорошо переносят перегрузки). Недостатками этих приборов являются невысокая точность, большое собственное потребление энергии, ограниченный частотный диапазон, чувствительность к внешним магнитным полям. Выпускают щитовые амперметры классов 1,0; 1,5; 2,5 на токи до 300 А при прямом включении и до ! 5 кА с наружными трансформаторами тока. Щитовые вольтметры тех же классов точности выпускают на напряжении до б00 В с прямым включением и до 750 кВ с трансформаторами напряжения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
