Конструктивные элементы электромеханических измерительных приборов.

Электротехнические измерения

 (базовый курс)

 

Часть II

 

Учебное пособие

Специальность 15.02.07

“Автоматизация технологических процессов и производств”

                                        (для всех форм обучения)

 

Пермь, 2016

Составитель: кандитат технических наук доцент Хлыбов Александр Борисович

Рекомендовано  предметной  цикловой  комиссией электротехнических  дисциплин

Протокол №7  от 9 марта 2016г.

 

Оглавление

Конструктивные элементы                                                                                                    2

Основные понятия и определения                                                                                            2

Конструктивные элементы                                                                                                    4

Конструктивные схемы и принцип действия электроизмерительных приборов магнитоэлектрической и электромагнитной систем                                                     7

Магнитоэлектрические приборы                                                                                          7

Электромагнитные приборы                                                                                                 10

Конструктивные схемы и принцип действия электроизмерительных приборов электродинамической и индукционной систем. Самопишущие и регистрирующие приборы.                                                                                                                                  11

Электродинамические приборы                                                                                            11

Индукционные приборы                                                                                                        13

Самопишущие и регистрирующие приборы                                                                       14

Электронные измерительные приборы                                                                            16

Особенности электронных измерительных приборов                                                        16

Электронно-лучевой осциллограф                                                                                        17

Электронный вольтметр                                                                                                         19

Электронный генератор                                                                                                         20

Мультиметры                                                                                                                          21

 

 

Конструктивные элементы электромеханических измерительных приборов.

Основные понятия и определения.

Электрические величины – напряжение, ток, сопротивление, мощность –не воспринимаются непосредственно органами чувств человека. Как же судить о работе той или иной электрической установки, как предвидеть поведение той или иной системы и определить вход параметров за допустимые границы? Для этого необходимо использовать специальные измерительные средства – электроизмерительные приборы (ЭИП). Практические любая физическая величина (перемещение, скорость, давление, температура, и др.) сравнительно сравнительно просто с помощью соответствующих преобразователей может быть преобразована в электрическую, а значит, ЭИП способны отображать поведение самой физической величины.

В подразделение  приведены методы измерения напряжения, тока, мощности и сопротивления, основные показатели электроизмерительных приборов, определены понятием их систем. В данной главе рассмотрим конструктивные схемы и принцип действия ЭИП различных систем, познакомимся со структурными схемами основных электронных приборов, методами измерения неэлектрических величин 

Измерение - это определение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств.

Все технические средства можно подразделить на меры и измерительные приборы.

Меры служат для воспроизведения величины заданного размера(эталонные сопротивление, емкость, индуктивность).

Измерительные приборы – Это средство измерения, которое предназначено для выработки информации в форме, допустимой для непосредственного восприятия. Это может быть отклонение стрелки, положение луча осциллографа или же сигнал на соответствующие, регулирующие устройство.

Приборы, используемые для измерения электрических величин (тока, напряжения, мощности, энергии, сопротивления), называются электрическими приборами.

Измерительные приборы (ИП) подразделяться на аналоговые и цифровые.

Аналоговые ИП – это приборы, в которых показания являются непрерывной функцией измеряемой величины (стрелочные, лаповые вольтметры, электронно-лучевые и электромеханические осциллографы).

Цифровые ИП – это приборы, вырабатывающие дискретные сигналы измеряемой информации, показания которых представлены в цифровой форме.

По виду измерительной информации приборы подразделяются на следующие:

· Показывающие (допускается только отсчет показаний);

· Регистрирующие (имеет место регистрация показаний);

· Самопишущие (запись на диаграммах);

· Печатающие (запись с помощью печатанья);

· Интегрирующие (счетчик энергии).

По способу сравнения с мерой Измерительные приборы подразделяются на приборы прямого действия и приборы сравнения.

Рис.1. Магазин сопротивлений Р33

В приборе прямого действия (рис.2,а)имеет место преобразование измеряемой величины в одном направлении, схема преобразования разомкнута. Например, измеряемое напряжение X преобразуется преобразователем П1 вэлектрический ток Y 1. Этот ток в измерительном приборе преобразуется в электромагнитный момент Y 2, под действием которого подвижны элемент вместе с указателем (стрелкой) перемешается на определённый угол Y 3, пропорциональный величине напряжения X. К приборам прямого действия относиться стрелочные амперметры, вольтметры, ваттметры, омметры.

Приборы сравнения осуществляет сравнение измеряемой величины  с заранее известной  (рис.2,б) Величина измеряется до тех пор, пока и соответственно угол отклонения указателя α не станут равные нулю. В этом случае

По такому принципу работает магазин сопротивлений (рис.1)

Рис. 2. Прибор прямого действия (а) и прибор сравнения (б); П1, П2, П3- Преобразователи

Для электромеханических измерительных механизмов всех систем вращающий момент Мвр возникает при протекании тока по обмоткам механизма или при включении его под напряжение.

Под действием момента подвижная часть стремиться повернуться до упора. Если же за счет, например, пружин, растяжек создать противодействующий момент Мпр, то подвижная часть остановиться, когда Мвр=Мпр. Чем больше измеряемая величина (ток), тем больше вращающий момент Мвр и больше угол отклонения α подвижной части. При этом Мпр = α, где  – жёсткость пружины.

Приборы, в которых момент Мпр создаться не механической пружиной, а за счет электрического противодействующего момента, называется логометрами.

Логометр представляет собой совмещение двух приборов, один из которых создает вращающий момент, а второй – противодействующий. Поэтому в обозначении логометра присутствует изображение двух подвижных элементов (например,

x – магнитоэлектрический логометр).

Конструктивные элементы

Все электромеханические приборы несмотря на конструктивные отличия имеют ряд общих узлов и деталей: опоры подвижной части, отсчетные устройства, корректоры, успокоители, балансирующие нагрузки, корпусы.

Подвижная часть (рамка, магнит или стальной сердечник) может быть установлена на растяжках (рис.3,а), подвесе(рис.3,б) или кернах (рис.3,в).

Отсчетное устройство состоит из шкалы с делениями и указателя – легкой алюминиевой стрелки. В зеркальных гальванометрах роль указателя выполняет световой луч.

Корректор служит для установки указателя на нуль перед началом измерения и представляет собой винт, выведенный на переднюю панель прибора. Обычно он связан со вторым концом спиральной пружины.

Успокоитель служит для гашения колебаний подвижной части. Он может быть    воздушным, жидкостным и магнитоиндукционным. В воздушном успокоители, как правило, вмести с под    

Рис.3.Виды опор подвижной части

 

Рис.4.Прибор с воздушным успокоителем:

системой в закрытой воздушной камере 1 (рис.4) перемещается легкое алюминиевое крыло 2, которое создаёт тормозящую силу. В жидкостном успокоителе между подвижной и неподвижной алюминиевыми пластинами, расстояние между которыми не более 0,1 мм, помещается капля вязкой жидкости, создающая сильное успокаивающее действие. Магнитоиндукционное успокоение основано на взаимодействии магнитного поля постоянного магнита с вихревыми токами, наводимыми в элементах подвижной части при её движении.               

 

Рис.5. Передняя панель электромеханического прибора

                                                        

Балансирующие грузики предназначены для балансировки подвижной части, т.е. для совмещения её центра тяжести с осью вращения. Грузики выполняются в виде навинчивающихся цилиндров 3 (см. рис.4)

Корпус прибора служит для защиты измерительного механизма от механических воздействий. На передней панели прибора наносится ряд обозначений (рис.5)

 

Конструктивные схемы и принцип действия электроизмерительных приборов магнитоэлектрической и электромагнитной систем.