книги из ГПНТБ / Попов В.С. Электрические измерения (с лабораторными работами) учебник

П родолжение табл. 1-4

Приборы п вспомогателыгые части

Магнитоэлектрический прибор ( I категория защи­ щенности от магнитных полей)

Электростатический прибор ( I категория защи­ щенности от электрических полей)

5. Обозначения рода топа

Постоянный ток

Переменный ток

Трехфазный ток

6. Обозначения класса точности, положенияприбора и пр.

Вертикальное положение шкалы

Наклонное положение шкалы под углом к гори­ зонту, например 60°

Измерительная цепь изолирована от корпуса и испытана напряжением, например 2 кВ

Генераторный зажпм

Зажим, соединенный с корпусом

Зажим для заземления

30

Кроме того, электроизмерительные приборы подразде­ ляют по следующим признакам: по роду тока; по прин­ ципу действия в зависимости от системы (табл. 1-4); по степени точности (§ 1-4, ж); по степени защищенности от внешних полей; по условиям эксплуатации; по устойчи­ вости к механическим воздействиям; по характеру при­ менения; по способу монтирования.; по форме корпуса; по защищенности; по"габаритным размерам.

По роду тока приборы делят на приборы постоянного

мых помещениях при температуре окружающей среды 10—35 °С и при влажности до 80% при 30 °С.

Группа Б — приборы для работы в закрытых неотап­ ливаемых, помещениях при температуре окружающей среды от —30 до + 4 0 °С и влажности до 90% при + 3 0 °С.

Группа В — приборы для работы в полевых и морских условиях. Группа Вг — при температуре от —40 до + 5 0 °С и группа В2 — при температуре от —50 до + 6 0 °С и влаж­

По устойчивости к механическим воздействиям раз­ личают приборы обыкновенные, тряскопрочные, вибро­ прочные, ударопрочные, тряскоустойчивые и виброустой­ чивые. Тряскопрочными, вибропрочными и ударопроч­ ными считаются приборы, способные выполнять свои функции во время тряски или вибраций.

По характеру применения различают приборы ста­ ционарные (рис. 1-14) и переносные (рис. 1-15).

По способу монтирования приборы делят на приборы утопленного и выступающего монтажа.

По защищенности корпусами приборы делят на обык­ новенные, пылезащищенные, брызгозащищенные, водо­ защищенные, газозащищенные, герметические и взрывобезопасные.

По габаритным размерам различают приборы миниа­ тюрные (до 50 мм), малогабаритные (50—100 мм), средние (100—200 мм), большие (свыше 200 мм).

31

Общие технические требования на электроизмеритель­ ные приборы даны в ГОСТ 1845-59.

Заводские обозначения электроизмерительных прибо­ ров состоят из трех элементов: 1) буквы, обозначающей систему прибора; 2) одной или двух цифр, обозначающих завод-изготовитель; 3) цифры, указывающей номер кон­ структивной разработки. Различным системам присвоены

электронная и транзисторная; Ц — выпрямительная; Э — электромагнитная; Н — самопишущие приборы; Р — при­ боры сопротивления и шунты.

Цифры, соответствующие некоторым из заводов: 1 — ленинградский завод «Вибратор»; 3 — Краснодарский за­ вод электроизмерительных приборов; 5 — киевский за­ вод «Точэлектроприбор»; 42 — Чебоксарский завод элект­ роизмерительных приборов и т. п.

б) Схема работы прибора

Большинство электроизмерительных приборов непо­ средственной оценки состоит из двух основных частей: измерительной цепи и измерительного механизма.

32

тором происходит одно из ряда преобразований измеряе­ мой величины.

И з м е р и т е л ь н а я ц е п ь п р и б о р а — это совокупность всех преобразовательных элементов при­ бора, обеспечивающая выполнение всех преобразований сигнала измерительной информации (измеряемой вели­ чины).

И з м е р и т е л ь н ы й м е х а н и з м — это часть конструкции измерительного прибора, состоящая из эле­ ментов, взаимодействие которых вызывает их взаимное перемещение.

Измерительная цепь или один из ее преобразователь­ ных элементов, находясь иод воздействием измеряемой величины х, вырабатывает сигнал измерительной инфор­ мации, вспомогательную величину у, однозначно завися­ щий от измеряемой величины, т . е .

y = F(x).

Воздействие сигнала (у) на измерительный механизм вызывает взаимодействие его элементов и перемещение его подвижпой части.

Вбольшинстве показывающих приборов подвижная

часть поворачивается на угол а, зависящий от сигнала у,

мерителя некоторое количество энергии, так что на нее будет действовать вращающий момент М. Под действием этого момента подвижная часть будет поворачиваться до тех пор, пока он не уравновесится противодействующим моментом МпР , создаваемым обычно пружинами прибора и зависяпщм от угла поворота подвижной части.

На рис. 1-6 в качестве примера показан измеритель­ ный механизм электромагнитной системы. Ток, проходя по неподвижной катушке, намагничивает сердечник 3 и втягивает его внутрь катушки, вызывая поворот под­ вижной части.

Несмотря на разнообразие измерительных механизмов, которые рассмотрены в гл. 2, познакомимся в общих чер­ тах с устройством их подвижной части.

У большинства приборов измерительный механизм имеет ось 1 (рис. 1-16), заточенные концы которой (керны) располагаются в опорах — подпятниках. На оси укреп­ ляется указательная стрелка — указатель 2, один конец спиральной пружины 4 и рабочий элемент 5, который

вданном случае представляет собой стальной сердечник,

ау других механизмов — катушку, диск и т. д. Второй конец пружины крепится на поводке корректора 5, ко­ торый дает возможность перед измерением установить стрелку прибора на нулевом делении шкалы. Грузики в предназначены для уравновешивания подвижной части

1-4). Например, в магнитоэлектрической системе вращающий момент создается взаи­ модействием магнитного поля постоянного магнита и элект­ рического тока; в электромагнитной системе момент соз­ дается взаимодействием магнитного поля, созданного током и сердечником из ферромагнитного материала; в тепловой системе используется тепловое действие тока. Каждой системе измерителя присущи определенные свой­ ства, а следовательно, определенная область-применения.

Некоторые измерительные механизмы применяются совместно с измерительными преобразователями, напри­ мер с термопреобразователем, преобразующим перемеиный ток в постоянный; с выпрямительным полупровод­ никовым преобразователем; с электронным преобразова­ телем и др. Устройство, состоящее из измерительного механизма и преобразователя, получает существенно но­ вые, отличные от измерителя свойства и новые области применения, вследствие чего ГОСТ 1845-59 некоторым

34

мерителя и полупроводникового выпрямительного пре­ образователя; электронной — состоящей из магнитоэлект­ рического или электростатического измерителя и элект­ ронного преобразователя (табл.' 1-4)..

в) Установившееся положение подвижной части

Противодействующий момент у большинства стрелоч­ ных приборов создается пружинами, а при малых вращаю­ щих моментах — растяжками или подвесом, на которых крепится подвижная часть (рис. 1-17, а ж б). Применение растяжек позволяет повысить чувствительность и умень­ шить мощность потерь прибора, ус­ транить погрешность от трения.

Противодействующий момент, соз­ данный пружинами, растяжками или подвесом, пропорционален углу за­ кручивания или, что то же, углу поворота подвижной части

т. е. угол поворота подвижной части зависит от измеряе­ мой величины.

В простейшем случае, например для приборов магни­ тоэлектрической системы, вращающий момент, как пра­

При этом

и угол поворота подвижной части пропорционален изме­ ряемой величине.

Величина

называется чувствительностью прибора. Она численно равна угловому (или линейному) перемещению указа­ теля, соответствующему единице измеряемой величины. Например, чувствительность амперметра к току Si равна 20 делениям на ампер.

Величина

называется постоянной прибора. Она численно равна из­ меряемой величине, соответствующей перемещению ука­ зателя на одно деление шкалы прибора. Таким образом, определение измеряемой величины по прибору произво­ дится путем умножения постоянной Сх на угол поворота подвижной части или, как принято говорить, на отсчет, т. е. число, прочитанное у отметки шкалы, которым опре­ деляется угол поворота.

Таким образом,

Точка пересечения А графиков вращающего и противо­ действующего моментов (рис. 1-18) определяет положение

который стремится вернуть подвижную часть в положе­ ние равновесия.

Если подвижная часть повернута от положения равно­ весия в сторону нарастающих значений, т. е. Да > 0

36

>0. В этом случае устанав­

ный в сторону, противоположную ее движению. По опыт­

37

Сказанное пллюстрируется рис. 1-20, на котором даны графики вращающего и противодействующего мо­ ментов. При наличии трения в опорах и изменении из­ меряемой величины от 0 до хх или от номинального значе­ ния до хх подвижная часть не дойдет до положения at

При малых моменте трения и угле трения устанавлива­

а следовательно, от массы подвижной части, от материала и качества обработки подпятников и кернов, от состояния

38

д) Отсчетное устройство

Шкалой прибора называется часть отсчетного устрой­ ства, состоящая из совокупности отметок й поставленных у некоторых из них чисел отсчета, соответствующих ряду последовательных значений измеряемой величины.

Технические приборы имеют обычную (незеркальную) шкалу и копьевидную стрелку (рис. 1-16).

Приборы класса точности 0,5 и выше снабжаются ножевидной стрелкой и зеркальной шкалой (рис. 1-21). У такой шкалы делается дугообразный вырез, с нижней

в его корпусе. Луч от лампы 1, пройдя оптическую си­ стему 2 и диафрагму 3, после отражения в зеркале 4 подвижной части попадает на шкалу 5, давая изображе­ ние светлого пятна, на фоне которого резко вырисовы­ вается тень стрелки, укрепленной в отверстии диафраг­ мы. Поворот подвижной части вызывает перемещение по шкале «теневой» стрелки.

В некоторых приборах па шкалу проектируется тене­ вая линия после многократного отражения луча, что эк­ вивалентно удлинению стрелки до 1—1,5 м. Оптическая

39