4.2. Основные характеристики электромеханических приборов.

К основным характеристикам электромеханических приборов относятся: точность, диапазон измерений, чувствительность, время успокоения, надежность, собственное потребление мощности и др.

Показателями точности электромеханических приборов кроме основной погрешности являются также вариация показаний и невозвращение указателя к отметке механического нуля.

Вариация показаний определяется как разность показаний прибора (при одном и том же значении измеряемой величины) при плавном подходе указателя к испытуемой отметке сначала со стороны начальной, а затем конечной отметки шкалы. Причиной появления вариации может служить трение в опорах подвижной части. Для большинства приборов вариация не должна превышать абсолютного значения допускаемой основной погрешности.

Невозвращение указателя к отметке механического нуля определяется при плавном подводе указателя к этой отметке от наиболее удаленной от нее отметки шкалы. Причиной невозвращения к нулю является упругое последействие растяжек или спиральных пружин.

Временем успокоения подвижной части измерительного механизма называется промежуток времени, прошедший с момента изменения измеряемой величины до момента, когда отличие показаний прибора от установившегося его показания не превысит 1 % от длины шкалы. Значение времени успокоения для большинства электромеханических приборов не должно превышать 4 с (для электростатических и термоэлектрических - 6 с).

4.3. Магнитоэлектрические приборы

Основной функциональной частью магнитоэлектрического прибора является измерительный механизм.

4.3.1. Устройство и принцип действия магнитоэлектрического им

Принцип действия магнитоэлектрических механизмов основан на взаимодействии магнитных полей постоянного магнита и катушки (рамки), по которой протекает ток.

Рассмотрим устройство и работу магнитоэлектрического механизма с механическим противодействующим моментом. Конструктивно магнитоэлектрический механизм выполняется либо с подвижной катушкой, либо с подвижным магнитом. Конструкция с подвижной катушкой показана на рис. 4.2.

Магнитная система измерительного механизма состоит из постоянного магнита 1, магнитопровода с полюсными наконечниками 4, сердечника 3. Между полюсными наконечниками находится катушка (рамка) 2, по которой протекает ток I. Рамка соединена со стрелкой 5, перемещающейся по шкале 6. При прохождении тока I по рамке 2, помещенной в равномерное, постоянное магнитное поле с индукцией В, создается вращающий момент М_ВР, действующий на подвижную часть магнитоэлектрического механизма. Выражение для определения вращающего момента представляется как

М_ВР = dW_e/d = d(I)/d = d(BnSI) /d = BnSI, (4.4)

где  - потокосцепление магнитного поля постоянного магнита с рамкой; В - магнитная индукция в воздушном зазоре между полюсными наконечниками; n - число витков рамки; S - активная площадь рамки;  - угол поворота рамки.

Противодействующий момент создается пружинками (на рис. 4.2 не показаны). Из равенства М_ВР = М_ПР можно получить следующее уравнение преобразования магнитоэлектрического измерительного механизма [8]:

 = BnSI/W = S_I I, (4.5)

где S_I = BnS/W - чувствительность магнитоэлектрического механизма к току.

Рассмотрим магнитоэлектрический логометрический измерительный механизм, в котором противодействующий момент создается электрическим способом. В таком механизме подвижная часть выполняется в виде двух жестко скрепленных между собой рамок 1 и 2, как показано на рис. 4.3. По обмоткам рамок протекают токи I₁ и I₂, которые создают моменты М₁ и М₂. Направления токов выбираются таким образом, чтобы моменты М₁ и М₂ действовали навстречу друг другу. Записав выражения для моментов в виде М₁ = S₁n₁F₁()I₁; М₂ = S₂n₂F₁()I_2.. Считая один из моментов вращающим, например, М₁, а второй М₂ - противодействующим, при установившемся

равновесии выражение для угла отклонения подвижной части можно представить в виде

 = F(I₁/I₂). (4.6)

Из данного выражения видно, что магнитоэлектрический логометр измеряет отношение токов. Логометрические измерительные механизмы очень часто используются в приборах для измерения сопротивления. Показания таких приборов не зависят от напряжения питания.

Рис. 4.2 Рис. 4.3