12-12-2014_17-49-14 / Лекция 8

Аналоговые электромеханические измерительные приборы

Отсчётное устройство аналоговых ЭИП чаще всего состоит из указателя, жёстко связанного с подвижной частью ИМ, и неподвижной шкалы. Шкала представляет собой совокупность отметок (штрихов, чёрточек), которые расположены вдоль какой-либо линии и изображают ряд последовательных чисел, соответствующих значениям измеряемой величины. Указатели бывают стрелочные (механические) и световые.

Числовое значение измеряемой величины равно произведению числа делений, прочитанных на шкале на цену деления прибора (если последняя постоянна).

Цена деления – значение измеряемой величины, соответствующее одному делению шкалы.

Магнитоэлектрические измерительные приборы

Работа магнитоэлектрических измерительных приборов основана на взаимодействии катушки с током и магнитного потока постоянного магнита. Один из взаимодействующих элементов подвижный (катушка с током или постоянный магнит). Наиболее распространены приборы с подвижной рамкой.

Магнитоэлектрические измерительные приборы

Постоянный магнит 1, магнитопровод с полюсными наконечниками 2 и неподвижный сердечник 3 составляют магнитную систему механизма. В зазоре между полюсными наконечниками и сердечником создаётся сильное радиальное магнитное поле, в котором находится подвижная прямоугольная рамка 4, на которую намотан тонкий медный или алюминиевый провод на алюминиевом каркасе (или без каркаса). Рамка закреплена между

полуосями 5. Спиральные пружинки б,

предназначенные для создания противодействующего момента, одновременно используются для подачи измеряемого тока в рамку. Рамка жёстко соединена со стрелкой 7. Для балансировки подвижной части имеются передвижные грузики 8.

Магнитоэлектрические измерительные приборы

Отклонение подвижной части измерительного механизма линейно растёт с увеличением тока I, т.е. приборы магнитоэлектрической системы имеют линейную, равномерную шкалу (разумеется, это относится к измерениям постоянных токов).

где S -чувствительность измерительного механизма к току, зависящая от параметров измерительного механизма.

Для измерения переменных токов (напряжений) их предварительно выпрямляют с помощью встроенных мостов.

Магнитоэлектрические измерительные приборы

Достоинства:

-высокая чувствительность – до 3 10-11 А;

-высокая точность – до класса 0,05;

-малое потребление мощности от измеряемой цепи - 10-5 Вт.

Недостатки:

-сравнительная сложность изготовления и ремонта;

-недопустимость даже кратковременных перегрузок.

Магнитоэлектрические приборы применяют в качестве амперметров, вольтметров и гальванометров.

Электромагнитные измерительные приборы

В электромагнитных приборах для создания вращающего момента используют действие магнитного поля катушки с током на подвижный ферромагнитный лепесток, эксцентрично насаженный на оси прибора.

Электромагнитные измерительные приборы

1 - катушка; 2- сердечник, укреплённый на оси прибора; 3 -

воздушный успокоитель; 4 -спиральная пружинка, создающая противодействующий момент.

При появлении тока в катушке сердечник стремится расположиться в месте с наибольшей концентрацией поля, т. е. втягивается в зазор катушек. Подвижная часть механизма поворачивается до тех пор, пока вращающий момент не уравновесится противодействующим моментом, создаваемым пружиной.

Электромагнитные измерительные приборы

где L - индуктивность катушки.

Шкала прибора квадратичная, т.е. в начале она сжата, а в конце – растянута. Поскольку α зависит от I2, то знак угла поворота не зависит от направления тока в катушке. Следовательно, электромагнитные приборы пригодны для измерений как постоянного, так и переменного тока.

Электромагнитные измерительные приборы

Достоинства:

-простота конструкции и надёжность;

-устойчивость к перегрузкам.

Недостатки:

-малая чувствительность (здесь и далее, когда речь идёт о чувствительности электромеханических приборов, она сравнивается с чувствительностью магнитоэлектрических приборов, как наиболее чувствительных);

-значительное потребление мощности от измеряемой цепи (до 1 Вт);