8.1.Физические основы работы
Структурная схема электромеханического прибора:
Измерительный механизм имеет:
◙ Неподвижную часть; ◙ подвижную часть. Для выполнения измерений необходимо создать: ◙ вращающий момент; ◙ противодействующий момент.
Назначение ИМ - преобразовать входную величину (ток, напряжение, мощность) в численное значение (число делений, число мм)
Принцип
действия
- Измерительная цепь преобразует
измеряемую величину (например, напряжение)
в величину, создающую вращающий момент
(например, ток).
Измерительный механизм преобразует этот ток в момент вращающий, зависящий от измеряемой величины, поворачивающий указатель (стрелку, луч света).
Измерительный механизм создает (например, пружиной) момент противодействия, зависящий от угла поворота.
Установившееся положение указателя наступит, когда моменты вращающий и противодействия равны. Оно оценивается количественно отсчетным устройством (шкалой
Математическая
модель:
перемещение подвижной части ИМ состоит
в ее повороте на угол
,
пропорциональный измеряемой величине:
Вращающий момент: МВ =М(х): ,
Где - энергия электромагнитного поля, сосредоточенная в измерительном механизме.
Момент противодействия: ,
Где - удельный противодействующий момент, зависящий от свойств упругости элемента.
Установившееся положение указателя наступит, когда МВ=- МПР М(х)= М()
Таким образом, уравнение преобразования электромеханических приборов в общем виде может быть представлено выражением:
.
По способу создания вращающего момента различают системы электромеханических приборов:
магнитоэлектрическая (МЭ);
электромагнитная (ЭМ);
электродинамическая (ЭД);
электростатическая (ЭС);
индукционная (И).
По способу создания противодействующего момента:
с механическим противодействующим моментом (спиральные пружины, упругие растяжки, подвес)
с электрическим противодействующим моментом (логометры)
Уравнение движения подвижной части прибора:
Мвр = Ми + Му + Мпр ,
– момент сил
инерции;
– момент успокоения;
.
Характер движения зависит от степени успокоения
при < 1 – колебательное движение (кривая 1);
при > 1 –апериодическое движение (кривая 3);
при = 1 –ускоренное (критическое) движение (2).
Частота
собственных колебаний подвижной части:
Для электромеханических приборов f0 < 10 Гц и характерно колебательное движение. Для быстрого затухания колебаний – магнитоиндукционные успокоители.
Подвижная часть реагирует:
при fX > f0 – на среднее значение вращающего момента, при fX < f0 – на мгновенное значение