15. Электромеханические приборы и их общие свойства.

Электромеханические приборы относятся к классу приборов непосредственной оценки и состоят из двух частей: измерительного преобразователя и измерительного механизма. В измерительном преобразователе измеряемая величина преобразуется в электрическую, удобную для измерения измерительным механизмом. Измерительный механизм электромеханического прибора работает на принципе преобразования энергии электромагнитного поля измеряемой величины в механическую энергию, т.е. в перемещение стрелки в приборе. Измерительные механизмы различаются способом преобразования электромагнитной энергии в механическую. Наибольшее распространение в телекоммуникационных системах нашли следующие системы измерительных механизмов:

1. магнитоэлектрические, основанные на взаимодействии поля постоянного магнита и одного или нескольких контуров с электрическим током;

2. электромагнитные, основанные на взаимодействии поля соленоида с сердечником из магнитомягкого материала;

3. электродинамические, основанные на взаимодействии подвижных и неподвижных контуров с токами;

4. электростатические, основанные на взаимодействии электрически заряженных тел.

Каждый измерительный механизм электромеханического прибора состоит из подвижной и неподвижной частей, на которые действуют механические силы, пропорциональные значению измеряемой электрической величины. Они создают вращающий момент относительно оси подвижной части, под влиянием которого она совершает угловое перемещение. Для отсчета измеряемой величины необходимо, чтобы каждому значению измеряемой величины и, значит, действующему моменту соответствовало определенное отклонение подвижной части. Для этого в измерительном механизме создается противодействующий момент, направленный навстречу действующему и возвращающий подвижную систему в равновесие. На основании анализа процессов, протекающих в измерительном механизме, получают соотношения для установившегося режима работы электромеханического прибора в виде уравнения шкалы.

Под действием измеряемого сигнала стрелка измерительного прибора отклоняется, прибор откликается, обеспечивая Uотк. Величина Uотк определяется значением измеряемого сигнала Uвх и свойствами измерительного механизма А. Напряжение, в котором прибор отградуирован (Uград), связано с напряжением отклика с помощью коэффициента градуировки : c = Uград / Uоткл

16. Приборы магнитоэлектрической системы. Достоинства, недостатки и область применения.

Приборы магнитоэлектрической системы конструктивно представляют собой постоянный магнит и контур с током, выполненный в виде катушки. Они откликаются на постоянную слагаемую сигнала и градуируются также в этих значениях, т.е. коэффициент градуировки с=1 .

Достоинства: 1- высокая чувствительность, 2- хорошая защищенность от внешних магнитных полей, 3- малое собственное потребление энергии, 4- приборы могут быть выполнены высокого класса точности.

Недостатки:1- прибор измеряет только постоянную составляющую сигнала, 2- прибор боится перегрузок.

Область применения - микро- и миллиамперметры в цепях постоянного тока, а с преобразованиями и в цепях переменного тока.

Из анализа характеристик рассмотренных электромеханических приборов следует, что приборы магнитоэлектрической системы по сравнению с другими приборами обладают рядом существенных достоинств, однако для применения их в цепях переменного тока необходимо преобразование переменного тока в постоянный.

В качестве преобразователей переменного тока в постоянный могут использоваться:

1 - термопреобразователи, такие приборы называются термоэлектрическими;

2 - полупроводниковые диоды, такие приборы называются выпрямительными.

Измерительный механизм прибора магнитоэлектрической системы состоит из двух частей.

Неподвижная часть состоит из постоянного магнита 1, его полюсных наконечников 2 и неподвижного сердечника 3. В зазоре между полюсными наконечниками и сердечником существует сильное магнитное поле.

Подвижная часть измерительного механизма состоит из легкой рамки 4, обмотка которой навивается на алюминиевый каркас, и двух полуосей 5, неподвижно связанных с каркасом рамки. Концы обмотки припаяны к двум спиральным пружинам 6, через которые в рамку подводится измеряемый ток. К рамке прикреплены стрелка 7 и противовесы 8.

В зазоре между полюсными наконечниками и сердечником устанавливается рамка. Ее полуоси вставляются в стеклянные или агатовые подшипники.

При прохождении тока по обмотке рамки последняя стремится повернуться, но ее свободному повороту противодействуют спиральные пружины. И тому углу, на который рамка все же развернется, оказывается, соответствует определенная сила тока, который протекает по обмотке рамки. Иными словами, угол поворота рамки пропорционален силе тока. Фиксируют угол поворота рамки по стрелке, которая к рамке жестко прикреплена. Так как угол поворота стрелки пропорционален силе тока, то шкала измерительного прибора магнитоэлектрической системы равномерная.

У амперметров и вольтметров измерительные механизмы в принципе одинаковы. Их отличие заключается лишь в электрическом сопротивлении рамок. У амперметра сопротивление рамки значительно меньше, чем у вольтметра.