9 Ноября 2011.

Тема: Аналоговые электромеханические приборы.

• Конструктивные особенности устройств стрелочных приборов;

• Причины возникновения аддитивной и мультипликативной погрешностей в стрелочных приборах;

• Принципы работы электростатических приборов.

Аналоговыми – называют приборы, показания которых является непрерывной функцией измеряемой величины.

В аналоговых электромагнитных приборах непосредственной оценки электромагнитная энергия преобразуется в механическую энергию углового перемещения. Приборы строятся по следующей схеме:

ИЦ

ИМ

ОУ

ИЦ – измерительная цепь;

ИМ – измерительный механизм;

ОУ – отчетное устройство.

ИЦ обеспечивает преобразование измеряемой величины в промежуточную величину. ИЦ содержит пассивные и активные элементы электроники (резисторы, конденсаторы, диоды, катушки). Различные измеряемые цепи позволяют использовать один и тот же измерительный механизм при измерении разнородных величин: сопротивления, напряжения, тока, меняющихся в широких пределах. В ИМ происходят два преобразования: 1) первом преобразуется электромагнитная энергия в моменты сил, возникающий момент называется вращающий, в общем виде: , α – угол вращения. То есть при первом преобразовании ОУ должно вращать по кругу.2) Для преобразования моментов перемещения используют, в основном, упругие элементы типа спиральных пружинок, в которых момент преобразуется в угловое перемещение. Называется противодействием , m – удельный противодействующий момент, зависящий от свойств.

|Мвр|=|Мпр| Основное уравнение преобразования ЭМ приборов:

В ИМ первый преобразователь преобразует электромагнитную в переменную силу и момент с помощью второго преобразователя преобразует в угловой момент перемещения.

По способу преобразования ИМ делятся:

• Электромагнитные;

• Магнитоэлектрические;

• Электродинамические;

• Электростатические;

• Индукционные.

Рассмотрим принципы действия.

1. В электромагнитных ИМ вращающий момент возникает в результате взаимодействия магнитного поля и подвижной катушке, по обмотке которой течет измеряемый ток, с ферримагнитным сердечником, представляющим подвижную часть отчетного устройства:

I – постоянный ток/действительное значение переменного тока.

Шкала прибора квадратичная, однако, с помощью специальной формы катушек и сердечников получают квазилинейную шкалу от 10% до 100% диапазона показаний. В диапазоне от 0 до 10 % магнитные взаимодействия настолько слабы, что не обеспечивается требуемая точность.

При поверке поверяются погрешности только для оцифрованных показаний, между ними погрешность может превышать класс точности.

Знак угла поворота не зависит от направления протекаемого тока. Прибор измеряет как переменный, так и постоянный ток. ИЗ принципа действия электромагнитных приборов вытекает понятие действующего значения переменного тока.

Действующим называется такое значение переменного тока, которое вызывает такой же угол отклонения, как переменный ток данного значения.

Среднюю геометрическую мощность за период обычно измеряют электромагнитные приборы.

Достоинства:

• Простота и надежность;

• Хорошая перегрузочная способность;

• Возможность измерения переменного и постоянного тока.

Недостатки:

• Большое собственное сопротивление;

• Невысокая мощность;

• Малая чувствительность;

• В лияние внешних полей, температуры, частоты, переменного тока, вариаций показаний.

О бозначение:

2. Магнитоэлектрические ИМ.

В них вращающий момент создается в результате взаимодействия постоянного магнитного поля, создаваемого постоянным магнитом, с магнитным полем проводника с током. Обычно выполнен в виде рамки.

Магнитоэлектрические механизмы имеют направление, определяемое направлением постоянного электрического тока. Уравнение преобразования:

Показания прибора и угол поворота зависят от значений постоянного тока или от значений постоянной составляющей тока. Измерительные механизмы магнитоэлектрических систем позволяют последовательно измерять токи меньше 50мА, для измерения больших токов используются ЭЦ, включающие в себя шунты.

Шунт – манданиновый резистор, сопротивление которого слабо зависит от температуры, включенный параллельно измерительному механизму.

Для преобразования амперметра в вольтметр необходимо последовательно ИМ включить добавочное сопротивление :

Д остоинства:

• Обладают наибольшей чувствительностью;

• Слабочувствительны к внешним электрическим полям.

Недостатки:

• Сложная конструкция;

• Влияние температуры;

• Слабая перегрузочная способность.

О бозначение:

3. Электродинамические ИМ.

В них вращающий момент возникает в результате взаимодействия магнитных полей подвижной и неподвижной катушек, по обмоткам которых течет измеряемый ток. Уравнение преобразования:

m_1,2 – взаимная индукция; I_1,2 – действующие значения постоянного тока, протекающего по катушкам, φ – сдвиг фаз токов.

Электродинамический ИМ содержит две цепи тока, поэтому является множительным устройство и обладает фазочувствительностью. Данная особенность позволяет применять приборы системы для измерения φ и активной мощности.

В амперметрах катушки включаются последовательно при измерении тока меньше 0.5А, и параллельно при измерении тока больше 0.5А. При последовательно соединении угол поворота определяется таким же выражением, как в приборе электронных систем. В вольтметрах последовательно включается добавочное сопротивление. В ваттметрах одна катушка – амперметр, подключается к нагрузке; вторая катушка подключается параллельно нагрузке и амперметру, или в ее цепь включается добавочное сопротивления.

Достоинства:

• Возможность измерения мощности, фазы, косинуса φ;

Недостатки:

• Малая чувствительность;

• Недопустимость перегрузки;

• Значительная потребляемая мощность;

• В лияние температуры, частоты, внешнего магнитного поля.

У словное обозначения: