книги из ГПНТБ / Быков М.А. Электрические измерения электрических величин [учеб. пособие]

§ 2. ОБЩИЕ ЭЛЕМЕНТЫ УСТРОЙСТВА ПРИБОРОВ

ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЙ И ЭЛЕКТРОТЕПЛОВОЙ ГРУПП

Рассмотрим ряд деталей и узлов, входящих в конструкцию

вреждений, воздействия пыли и влаги. Обычно корпус делает­ ся пластмассовым или металлическим, иногда деревянным. По форме корпуса приборы делятся на круглые, прямоугольные, секторообразные.

Шкала служит для отсчета числового значения измеряе­ мой величины. Это алюминиевая пластина, покрытая нитро­ лаком, или чертежная бумага с нанесенными тушью деления­ ми. В приборах высокого класса точности шкала часто дела­

так как устраняет погрешность от параллакса, т. е. от положе­ ния глаза наблюдателя.

Приспособление для отсчета имеет несколько модификаций. В большей части приборов отсчет производится с помощью

стрелки, укрепленной на подвижной оси. Стрелки имеют обычно крепьевидную или пожевидную фор­ му и выполняются из дюр­ алюминия (иногда из стекла).

В приборах высокой чувствительности нашел применение световой от­ счет, где в качестве стрел­ ки используется световой луч. Основные части уст­ ройства для светового от­

Рис 111-1 счета изображены па рис.

Луч света от источника 1 проходит через конденсаторную линзу 2, диафрагму с нитью 3 и попадает на зеркальце 4, ук­ репленное на подвижной оси прибора. Отражаясь от зеркаль­ ца, луч падает на шкалу 5, образуя световое пятно с резкой темной вертикальной полосой в середине.

6J

Применение светового отсчета позволяет повысить чувст­ вительность прибора, т. е. увеличить угол отклонения луча, приходящийся на единицу измеряемой величины. Действитель­ но, если зеркальце под действием измеряемого тока повернет­ ся на угол ex, то световой «зайчик» на шкале переместится на угол 2(х (так -как угол падения луча равен углу отражения и, следовательно, общий угол увеличится вдвое).

Увеличение длины светового луча также приводит к уве­ личению чувствительности измерения: чем больше расстояние от зеркальца до шкалы, тем большее отклонение светового «зайчика» соответствует одному и тому же углу «, так как длина луча эквивалентна длине стрелки. Световой отсчет зна­ чительно удорожает прибор и усложняет условия его эксплуа­ тации, что ограничивает его применение.

В последнее время получают распространение приборы с цифровым отсчетом. В этих приборах результат измерения по­ является в цифровой форме на застекленном табло. Такой ме­ тод отсчета прост, точен, отличается быстротой и отсутствием субъективной погрешности.

Однако следует иметь в виду, что цифровые приборы ха­ рактерны не только новым видом шкалы; это принципиально новые приборы, очень сложные по устройству и дорогие, отли­ чающиеся от всех других как принципом построения, так и способом получения показаний.

Крепление подвижной части измерительного механизма

внутри прибора осуществляется по одному из приведенных

вижная часть механизма укрепляется на оси, представляющей собой чаще всего легкую алю­

циальную оправу «камнем» 3, изготовленным из очень твер­ дого материала, такого, как корунд, агат и др.

Камень имеет тщательно отшлифованное углубление в ви­ де кратера.

6!

Радиус закругления кернов и расточка подпятников исчис­ ляются десятками микрон. Для того чтобы ось могла свободно поворачиваться между подпятниками, положение последних регулируется, для чего винт подпятника снабжен тонкой резьбой.

К р е п л е н и е на р а с т я ж к а х (рис. ІІІ-З)

В случае крепления на растяжках подвижная часть меха­ низма (на рисунке изображена только рамка /) подвешена на тонкой ленточке 2, называемой «растяжкой», и оттягивается вниз такой же ленточкой 2' с применением амортизационных пружин 3 и 3'. Материалом для растяжек служат специаль­ ные сплавы, такие, как оловянно-цинковая бронза и многие другие, обладающие прочностью, эластичностью, малыми удельным сопротивлением и температурным коэффициентом.

Приборы с креплением на растяжках более чувствительны, чем приборы с креплением на опорах, более устойчивы к виб­ рациям и, самое главное, не имеют трения в опорах, т. е. в точках соединения с корпусом.

У приборов самой высокой чувствительности, например гальванометров, рамка подвешивается на одной металличе­ ской или кварцевой нити, как это показано на рисунке. Здесь /—это токоподводящая нить, на которой подвешивается под­ вижная часть прибора — рамка 2,

62

Вторая металлическая нить 3 диаметром в несколько мик­ рон, практически не обладающая упругостью (и к тому же обычно свитая в многовитковую цилиндрическую спираль), не влияет на положение подвижной части прибора и служит только для подведения тока. На подвижной части прибора — рамке или подвеске—укреплено зеркальце 4.

Механизм для создания противодействующего момента

Для создания противодействующего момента в приборах непосредственной оценки используются механические или электромагнитные силы. В большей части приборов этого ти­ па противодействующий момент создается с помощью спи­ ральных пружинок 1, одна из которых изображена на рис. II1-5, изготовленных по форме спирали Архимеда, с постоян­ ным расстоянием между соседними витками.

Рис . ІП-5

Обычно таких пружинок две, причем кроме основного наз­ начения они используются для подведения тока к рамке. Од­ ним концом каждую из пружинок прикрепляют к оси прибо­ ра, другим—соответствующим образом к его корпусу.

При повороте оси пружинки закручиваются (или раскручи­ ваются), создавая противодействующее усилие.

Противодействующий момент, возникающий в системе, пропорционален углу закручивания, т. е. углу поворота под­ вижной части а.

Здесь W—удельный противодействующий момент пружинок (постоянное число, зависящее от их геометрических размеров, материала и упругих свойств).

G3

M а Г:Н и т о.и н д у к ц и о н н ы й у с п о к о и т е л ь (рис. III-7)

Алюминиевое крылыщко 1, соединенное с осью прибора 2, вращается в магнитном поле постоянного магнита 3. При пе­ ресечении крылышком магнитного поля постоянного магнита в крылышке не водятся токи, имеющие направление, при кото­ ром создаваемое ими собственное магнитное поле всегда проти­ водействует изменению поля, вызвавшего эти токи (правило Ленца). В качестве крылышка могут использоваться лепестки любой формы; вместо одного магнита — несколько.

ровки. Однако необходимая деталь успокоителя — постоянный магнит—вызывает появление в приборе значительных магнит­ ных полей рассеяния, что ограничивает его применение. Успо­ коители этого типа можно применять либо в приборах, где в создании вращающего момента не участвует постоянное маг­ нитное поле, либо в приборах, где собственное магнитное поле настолько интенсивно, что поле рассеяния успокоителя не мо­ жет заметно исказить его величину. (Чаще всего в приборах электростатической и тепловой систем).

Воздушные успокоители используются во всех приборах, собственное магнитное поле которых мало.

В приборах магнитоэлектрической системы (см. § 4, гл. III) успокоителем служит каркас подвижной рамки, который можно рассматривать как короткозамкнутый виток, переме­ щающийся в магнитном поле. Согласно закону Фарадея, в

замкнутом проводнике всегда образуется электрический ток, если меняется магнитный поток, сцепленный с контуром про­ водника. Взаимодействие возникшего тока с магнитным по­ лем вызывает усилие, противодействующее движению про­ водника.

§ 3. ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРИБОРОВ НЕПОСРЕДСТВЕННОЙ ОЦЕНКИ

Свойства и возможности приборов непосредственной оцен­ ки определяются рядом характеристик, к которым относятся такие, как точность прибора, чувствительность, равномерность его шкалы, собственная потребляемая мощность, время успо­ коения подвижной части механизма, влияние внешних факто­ ров на показания, простота конструкции, способность выдер­ живать перегрузки и др. Рассмотрим некоторые из них.

Погрешности измерительных приборов непосредственной оценки

Всякий электроизмерительный прибор, как бы точно он ни был изготовлен, измеряет с некоторой погрешностью. Это зна­ чит, что показания прибора всегда отличаются от действи­ тельного значения измеряемой величины. Чем больше погреш­ ность измерения, тем меньше его точность.

Источники погрешностей кроются как в самом приборе, так

нанесения отметок шкалы, так и от недостаточной точности ме­ ры, по которой производилась градуировка.

Вариацией показаний прибора называется наибольшая, по­ лученная экспериментально, разность между повторными по­ казаниями прибора, соответствующими одному и тому же дейст­ вительному значению измеряемой величины, определенными при неизменных внешних условиях, отнесенная к конечному (т. е. максимальному) значению шкалы в процентах.

Основными причинами появления вариации являются тре­ ние в опорах, оста точные деформации в подвесах и раетяж-

66

14.Класс точности при нормировании погрешности в процентах от длины шкалы, например 1,5

15.Измерительная цепь изолирована от корпуса и ис­ пытана напряжением, например 2 кв

16.Генераторный зажим (для ваттметров, фазометров, вариометров)

18.Внимание! Смотри дополнительные указания в пас­ порте и инструкции по эксплуатации

69