Общие детали и узлы электроизмерительных приборов
Если для определения времени служат часы, для измерения длины, площади и объема служат соответственно линейные, квадратные и кубические меры, для измерения веса служат весы и т. д., то для измерения электрических величин применяются специальные электроизмерительные приборы. Электроизмерительные приборы нашли себе широкое применение для рациональной эксплуатации, контроля и защиты электрических установок в различных отраслях народного хозяйства.
В электроизмерительных приборах различают подвижную и неподвижную части прибора. Проявление электрического тока, например его тепловые, магнитные и механические действия, положены в основу взаимодействия подвижной и неподвижной частей прибора. Возникающий вследствие этого вращающий момент поворачивает подвижную часть прибора вместе с указателем (стрелкой). Несмотря на разнообразие электромеханических приборов, в их конструкциях можно выделить много общих элементов и сборочных единиц.
Все приборы содержат несколько общих частей:
подвижную и неподвижную части (отсчетное устройство);
неподвижную соединительную часть (обойму или стойку) с установленными на ней деталями опор (устройство для крепления подвижной части);
успокоителя (демпфера);
устройства для создания противодействующего момента.
Корпуса служат для размещения элементов и деталей ИЦ, ИМ и ОУ и для защиты их от внешних воздействий (механических повреждений, загрязнений и т. п.). По конструкции корпуса электромеханических приборов можно разделить на две основные группы: корпуса щитовых и корпуса переносных приборов. Большинство из них изготовляется из пластмассы. Применяются также стальные, алюминиевые и комбинированные конструкции корпусов.
Отсчетное устройство
Отсчетные устройства служат для визуального отсчитывания значений измеряемой величины и состоят из указателя, жестко связанного с подвижной частью измерительного механизма и неподвижной шкалы.
1. Шкала представляет собой совокупность отметок, которые расположены вдоль какой-либо линии и изображают ряд последовательных чисел, соответствующих значениям измеряемой величины. Шкала, а также все надписи и знаки, характеризующие прибор, наносятся на основание шкалы (циферблат). Шкалы и циферблаты нормированы ГОСТ 5365—83.
По начертанию шкалы бывают:
– прямолинейные (горизонтальные, вертикальные);
– дуговые (при дуге до 180 градусов включительно);
– круговые (при дуге более 180 градусов).
По соотношению длин делений в пределах одной шкалы:
равномерные (в равномерных шкалах расстояния между соседними отметками равны между собой. Эти шкалы обеспечивают большую точность градуировки и отсчета);
неравномерные. В неравномерных отношение длины наибольшего деления к наименьшему (коэффициент неравномерности шкалы) превышает 1,3.
По характеру расположения отметок различают шкалы:
односторонние относительно нуля, двусторонние и безнулевые.
По характеру градуировки различают шкалы:
именованные (градуируется в единицах измеряемой величины);
неименованные (градуируется в делениях).
Именованную шкалу имеют приборы низкого класса точности (щитовые 1,5; 2,5; 4). В приборах высокого класса точности (0,1;0,2;0,5) применяются многопредельные (неименованные) шкалы – одна шкала на несколько пределов.
Числовое значение измеряемой величины равно произведению числа делений, прочитанных по шкале, на цену деления (постоянную) прибора.
Цена деления – значение измеряемой величины, соответствующее одному делению шкалы.
C – цена деления;
– предельное значение измеряемой
величины (в приборах с нулевой шкалой);
–
число делений.
– чувствительность.
Наибольшее обозначенное на шкале прибора значение величины, которое прибор может измерить непосредственно, называется номинальным показанием прибора. При производстве электрических измерений обычно (показание прибора отличается от действительного значения измеряемой величины.
В современных приборах для повышения точности отсчета широко используют многошкальные отсчетные устройства, позволяющие увеличить длину шкалы, число ее делений, длину деления, уменьшить цену деления.
2. Указателем называется часть ОУ, положение которой относительно отметок шкалы определяет показание прибора. В зависимости от конструкции указателя приборы разделяются на:
стрелочные (механические);
световые (со световым указателем).
Стрелки бывают:
копьевидными (низкий класс точности, щитовые приборы);
ножевидные;
нитевидные.
Копьевидные стрелки делаются из алюминия и стекла. Их основной недостаток – это погрешность параллакса. Для того, чтобы устранить эту погрешность применяют ножевидные и нитевидные стрелки в сочетании с зеркальной шкалой.
Стрелочные указатели просты по конструкции, но имеют малую чувствительность из-за малой длины стрелки и меньшую точность отсчета. В переносных приборах для устранения погрешности от параллакса применяют зеркальные шкалы и трубчатые стрелки с ножевидным концом.
Световой указатель - это указатель в виде луча света, образующий на шкале световое пятно с индексом, по которому производят отсчет показаний. Путем многократного отражения от зеркал можно получить большую длину светового луча и этим увеличить чувствительность прибора. В ОУ со световым указателем погрешность от параллакса отсутствует.
Световое отсчётное устройство: 1 — источник света; 2 — оптическое устройство, содержащее нить или «копье» 3; 4 — зеркало, укрепленное на подвижной части измерительного механизма; 5 — шкала с проектируемым на неё изображением нити.
Принцип действия световых отсчетных устройств следующий: на оси подвижной части закрепляется зеркальце, освещаемое специальным осветителем; луч света, отраженный от зеркальца, попадает на шкалу и фиксируется на ней, например, в виде светового потока с темной нитью посредине; при повороте подвижной части световой указатель перемещается по шкале.
Световой отсчет позволяет существенно увеличить чувствительность прибора, во-первых, вследствие того, что угол поворота отраженного луча вдвое больше угла поворота зеркальца, а, во-вторых, потому что длину луча можно сделать весьма большой. Кроме того, при световом отсчете уменьшаются масса и особенно момент инерции подвижной части. Это позволяет расширить пределы измерений в сторону малых величин и улучшает условия успокоения прибора.
Высокая чувствительность за счет:
отсутствия массы;
увеличения длины указателя за счет введения системы зеркал;
угол падения равен углу отражения, что ведет к росту чувствительности;
отсутствие погрешности параллакса.