Устройство аналоговых электроизмерительных приборов

↑

⇐ ПредыдущаяСтр 13 из 24Следующая ⇒

Независимо от назначения и принципа действия, каждый электроизмерительный прибор состоит из следующих частей:

· корпус;

· измерительный механизм;

· шкала с делениями;

· корректор;

· вывод;

· зажим.

Измерительный механизм – главная часть каждого измерительного прибора. Он состоит из подвижной системы с указательной стрелкой и успокоителем, пружин для создания противодействующего момента и неподвижной системы. Название измерительного механизма определяет систему приборов. Успокоителем называется приспособление для уменьшения времени колебаний подвижной части измерительного механизма, возникающих при включении прибора. Чаще всего применяются воздушные и электромагнитные успокоители [https://mchsnik.ru/articles/2229-tema-6-elektroizmeritelnye-pribory-i-izmerenija.html].

Шкала прибора может быть равномерной и неравномерной. Цена деления шкалы прибора определяется отношением верхнего предела шкалы к количеству делений.

Корректор служит для установки стрелки прибора в нулевое положение.

2.1.4.1. Магнитоэлектрические приборы (Рисунок 1). Работают на принципе взаимодействия магнитного поля неподвижного постоянного магнита с током, проходящим по подвижной катушке. Измерительный механизм прибора состоит из подковообразного магнита с полосными наконечниками, неподвижного стального цилиндра, подвижной катушки, стрелки и спиральных пружин. Вращающий момент, действующий на подвижную часть измерительного механизма, и угол поворота стрелки пропорциональны измеряемому току.

Рисунок 1 ¾ Устройство прибора магнитоэлектрической системы

В приборах на большие токи используются шунты ((устройство, которое позволяет электрическому току (либо магнитному потоку) протекать в обход какого-либо участка схемы, обычно представляет собой низкоомный резистор, катушку или проводник)). Амперметры с шунтом представляют собой милливольтметры, измеряющие падение напряжения на шунте (Рисунок 2,а). Для построения вольтметра на базе магнитоэлектрического механизма измеряемое напряжение должно быть преобразовано в пропорциональный ему ток. Для этого последовательно с измерительным механизмом включают добавочный резистор  (Рисунок 2,б). Значение сопротивления для измерения напряжения U определяется по формуле:

где:

·  – ток полного отклонения;

·  – сопротивление механизма.

Амперметры и вольтметры имеют линейные шкалы и часто используются как образцовые приборы. Наличие логометра (показывающий электроизмерительный прибор, положение подвижной части которого зависит от отношения двух токов) в омметре (Рисунок 2,в) исключает влияние источника питания на показания прибора.

Рисунок 2 ¾ Схемы магнитоэлектрических приборов: а – амперметров; б – вольтметров; в – омметров

2.1.4.2. Электромагнитные приборы (Рисунок 3). Работа этих приборов основана на принципе взаимодействия магнитного поля, создаваемого измеряемым током с подвижным стальным сердечником. Измерительный механизм прибора состоит из катушки с узкой щелью внутри, сердечника в виде лепестка из мягкой стали, которой поворачиваясь вокруг оси, может выходить в щель катушки. С осью связаны стрелка, поршень воздушного успокоителя и спиральная пружина, создающая противодействующий момент.

Рисунок 3 ¾ Электромагнитный измерительный механизм

Электромагнитные механизмы используются как амперметры, вольтметры, фазометры, частотомеры для технических измерений.

Схемы амперметра и вольтметра с использованием электромагнитного механизма показаны (Рисунок 4).

Рисунок 4 ¾ Схемы электромагнитного амперметра (а) и вольтметра (б)

2.1.4.3. Электродинамические приборы. Работа этих приоров основана на принципе взаимодействия двух проводников с током. В приборах имеются две катушки: подвижная и неподвижная. Неподвижная катушка состоит из двух одинаковых частей, соединенных последовательно. Подвижная катушка закреплена на одной оси с указательной стрелкой, крылом воздушного успокоителя и двумя спиральными пружинами.

Рисунок 5 ¾ Электродинамический измерительный механизм

На рисунке приведены схемы ваттметра и амперметра электродинамической системы (Рисунок 6).

Рисунок 6 ¾ Схемы электродинамического ваттметра (а) и амперметра (б)

2.1.4.4. Индукционные приборы применяются только при переменном токе в качестве ваттметров и счетчиков электрической энергии. Приборы этой системы характеризуются применением нескольких неподвижных катушек, создающих вращающееся или бегущее магнитное поле, которое индуктирует токи в подвижной части прибора и вызывает ее движение.

Индукционный механизм, показанный на рисунке, представляет собой вращающийся диск из немагнитного металла 1, магнитопроводы обмоток тока и напряжения 2, 3, тормозной магнит 4 и счетный механизм с устройством передачи вращения от диска 5 (Рисунок 7).

Рисунок 7 ¾ Индукционный механизм

2.1.4.5. Тепловые приборы. Принцип действия тепловых приборов основан на удлинении металлической нити (сплав платины с иридием или серебром) при нагревании ее током, которое затем преобразуется во вращательное движение подвижной части прибора. Тепловые приборы боятся перегрузки, точность приборов невелика, показания приборов зависят от температуры окружающей среды [3].

На рисунке показана принципиальная схема теплового электроизмерительного прибора с двумя подобранными по параметрам тепловыми преобразователями тока (Рисунок 8). При подаче на вход схемы напряжения переменного тока Vас на выходе термопары преобразователя ТС1 возникает напряжение постоянного тока, усилитель А создает постоянный ток в нагревательной проволочке преобразователя ТС2, при котором термопара последнего дает такое же напряжение постоянного тока, и обычный прибор постоянного тока измеряет выходной ток.

Рисунок 8 ¾ Принципиальная схема теплового электроизмерительного прибора

С помощью добавочного резистора описанный измеритель тока можно превратить в вольтметр. Поскольку тепловые электроизмерительные приборы непосредственно измеряют токи лишь от 2 до 500 мА, для измерения токов большей силы необходимы резисторные шунты (устройство, которое позволяет электрическому току (либо магнитному потоку) протекать в обход какого-либо участка схемы, обычно представляет собой низкоомный резистор, катушку или проводник) [6].

Познавательные статьи:



Алгоритмические операторы Matlab

Конструирование и порядок расчёта дорожной одежды

Исследования учёных: почему помогают молитвы?

Почему терпят неудачу многие предприниматели?