5.2 Измерительная цепь.
(Измерительные преобразователи)
1)Шунты и добавочные сопротивления .
Шунты предоставляют собой простейшие преобразователи тока в напряжение и предназначаются для расширения пределов измерения по току .
Шунты подключаются к измерительному механизму параллельно
–
–коэффициент
преобразования.
Сопротивление шунта должно быть в (n-1) раз меньше сопротивлений измерительного механизма .
Как правило шунты применяются на постоянном токе , значительно реже на переменном .
Добавочное сопротивление это -простейший преобразователь напряжения в ток , и предназначено для расширения пределов измерения приборов по напряжению
Добавочное сопротивление включается в схему последовательно
Добавочное
сопротивление должно быть больше в
(n-1)
раз чем .
, на нем должна падать часть напряжения .
2)Измерительные трансформаторы.
Измерительные трансформаторы предназначены для преобразования больших токов и напряжений в относительно малые токи и напряжения и гальванической развертки цепей :
измерительной и силовой.
Сушествует два вида измерительных трансформаторов :
-измерительный трансформатор тока (ИТТ)
-измерительный трансформатор напряжения (ИТН).
Режим работы ИТТ -режим короткого замыкания , режим холостого хода для ИТТ недопустим .
Режим работы ИТН -режим холостого хода
3) Выпрямительные элементы.
В измерительных цепях иногда содержатся полупроводниковые измерительные элементы.
Возможны 2 варианта построения цепи:
1) Однополупериодное выпрямление.
2) Двухполупериоднoе выпрямление.
где
–
средневыпрямленное значение
4) Термоэлектрические преобразователи.
Все предыдущие приборы использовались на низких частотах. Термоэлектрические преобразователи используются от 0 до сотен МГц.
Если
ток через нагревательный элемент
отсутствует, то
.
Если
ток не равен нулю, то
–коэффициент
пропорциональности
–коэффициент
теплоотдачи
–коэффициент
пропорциональности
5.3.1. Измерительный механизм магнитоэлектрической системы.
Основным
типом пропорционального измерительного
прибора является прибор магнитоэлектрической
системы, существенная часть которого
представляет собой катушку (рамку),
свободно вращающуюся в однородном поле
постоянного магнита. Для подвода тока
к этой рамке служат две спиральные
пружины с линейной характеристикой,
которые создают также вращающий момент,
пропорциональный углу поворота
. Если по обмотке рамки проходит ток
,
то он создает вращающий момент,
пропорциональный этому току и вызывающий
поворот рамки.
Таким
образом. в каждый момент времени
поворотная рамка находится под действием
двух противоположно направленных
вращающих моментов; один них (электрический)
пропорционален току
,
протекающему через обмотку, а другой
(создаваемый механически) пропорционален
углу поворота рамки
. Если ток
не изменяется во времени (имеет постоянное
значениеI),
то устанавливается стационарный угол
отклонения, пропорциональный току I
(указатель неподвижен). Если ток изменяется
во времени, то хотя возникающий
электрический момент изменяется
безинерционно вслед за силой тока,
устанавливающийся угол поворота
определяется передаточной функцией
механической системы.
,
где B
– индуктивность, S
– площадь рамки, w
– число витков,
I – сила тока.
–противодействующий
момент.
Отсюда:
,
где
– чувствительность по току
–уравнение
шкалы.
Угол
отклонения
обычно определяют при помощи механического
указателя - стрелки, перемещающейся по
шкале, проградуированной непосредственно
в единицах измеряемой электрической
величины. В специальных случаях вместо
механического указателя используют
световой луч, отражаемый от зеркальца,
закрепленного на поворотной катушке.
Конструкция:
шкала
стрелка
постоянный магнит
цилиндр из магнитномягкой стали
возвратные пружины и токоподводы к рамке (2 шт.)
рамка (вращающаяся катушка)
полюсные наконечники из магнитномягкой стали
Достоинства:
-высокая чувствительность ( можно измерить ток до 30 nA)
-высокая точность
Недостатки:
- использование только на постоянном токе
- сложность конструкции ( высокая стоимость)
- малая перегрузочная способность
На основе данной системы строятся амперметры и вольтметры.