Общим термином электромеханические приборы обозначают средства измерений, структурная схема которых представлена на рис. 1. Эта схема включает в себя измерительную схему ИС, измерительный механизм ИМ и отсчетное устройство ОУ.
К электромеханической группе принадлежат измерительные приборы магни- тоэлектрической, электромагнитной, электродинамической, электростатической и индукционной систем. Приборы этих систем часто входят в состав и других, более сложных, средств измерений. По физическому принципу, положенному в основу построения и конструктивному исполнению, эти приборы относятся к группе аналоговых средств измерения, т.е. средств измерения, показания которых являются непрерывной функцией измеряемой величины.
Измерительная схема (рис. 1) представляет собой совокупность сопротивлений, индуктивностей, емкостей и иных элементов электрической цепи прибора и имеет своей основной задачей преобразовать измеряемую физическую величину Х в некоторую новую величину У, под воздействием которой происходит перемещение a подвижной
частиизмерительногомеханизма, отсчитываемое с помощью отсчетного устройства.
Такимобразом, если выполняется зависимость
a= f (X), топрибор может быть
|
важно, чтобы параметры схемы и
измерительного механизма не изменялись при изменении внешних условий,
например, температуры окружающей
среды, частоты питающего тока и других факторов.
Рис. 1. Структура электромеханических приборов
В большинстве электромеханических приборов выходным перемещением a является угловое перемещение стрелки. Реже встречаются конструкции приборов с линейным перемещением указателя. Рассмотрим работу электромеханического прибора
с угловым перемещением стрелки. Подвижная часть измерительного механизма с угловым перемещением изображена на рис. 2 и представляет собой ось 1 со стрелкой 2, вращающуюся в подпятниках 3. Возможный угол поворота стрелки ограничен упорами
4; шкала прибора – 5.
Рис. 2. Подвижная часть измерительного механизма электромеханического прибора
При подаче на вход измерительной схемы прибора измеряемой величины возникает вращающий момент, описываемый выражением
МВР =
f 1 (X).
Чтобы каждому значению измеряемой величины X соответствовало определенное отклонение стрелки a необходимо уравновесить вращающий момент Мвр противодействующим моментом Мпр, противоположным вращающему и возрастающим
по мере увеличения угла поворота подвижной части. В большинстве
электроизмерительных приборов противодействующий момент создается плоской спиральной пружинкой 6, для которой справедливо соотношение
MПР = W a,
где W – коэффициент, зависящий от свойств материала и размеров пружины. При совместном воздействии вращающего и противодействующего моментов положение равновесия, т. е. установившееся отклонение стрелки определяется из условия
МВР
= МПР, тогда:
a= f 1(X) = F (X).
W
Решение этого уравнения представляет собой градуировочную характеристику прибора.
Подвижная часть измерительного механизма представляет собой колебательную
систему.Длятогочтобыстрелкаприборанеиспытываласлишкомдолгихколебанийв
электромеханических приборах, применяются успокоители, создающие момент успокоения, пропорциональный скорости перемещения стрелки
где Р – коэффициент успокоения.
Мусп
= Р d a,
dt
Различают воздушные, жидкостные и магнитоиндукционные успокоители. В воздушных успокоителях (рис. 3, а) на оси 2 подвижной части укреплено легкое алюминиевое крыло 1, которое движется в закрытой камере 3. Зазор между краями крыла
и стенками камеры очень маленький, поэтому при движении крыла повышается давление воздуха в одной части камеры и уменьшается в другой, и так создается тормозное усилие.
Действие жидкостного успокоителя поясняет рис. 3, б, где показаны два металлических диска, а между ними в зазоре около 0,1 мм находится вязкая жидкость 2, которая не выливается в любом положении. Диск 1 укреплен на подвижной, а диск 3 – на неподвижной части прибора. Взаимному движению дисков препятствуют силы сцепления жидкости с дисками.
В магнитоиндукционные успокоители входит постоянный магнит 2 и алюминиевая пластинка 1, укрепленная на оси 3 подвижной части прибора (рис. 3, в). Пластинка находится в постоянном магнитном поле, поэтому при движении в ней индуктируются вихревые токи. Силы, противодействующие движению, создаются, согласно правилу Ленца, в результате взаимодействия того же магнитного поля с вихревыми токами.
а) б) в)
|
|
Рис. 3. Воздушный успокоитель (а); жидкостный успокоитель (б);
магнитоиндукционный успокоитель (в)
