Электромеханические измерительные механизмы

Условные обозначения, наносимые на корпус ЭИП
3. Изучить общий принцип работы электроизмери-тельных механизмов
4. Изучить конструкцию и принцип работы магнитоэлектрических, электромагнитных, электродинамических, электростатических и ферромагнитных механизмов

электроизмери-тельных механизмов

4. Электромагнитные механизмы

5. Электродинамические механизмы

6. Электростатические механизмы

электрического тока
электронные

Представляют собой сочетание электронного преобразователя и измерителя (аналогового или цифрового)

электронно-лучевые

Используют подводимую энергию электромагнитного поля для перемещения электронного луча в электронной трубке. Это перемещение пропорционально значению измеряемой величины

процессы

магнитоэлектрические

электромагнитные

электродинамические

электростатические

прибора

2.2. Принцип работы электроизмерительных механизмов

Если ЭИМ включить в цепь постоянного или переменного тока, то под действием вращающего момента, функционально связанного с измеряемой величиной, подвижная часть поворачивается по отношению к неподвижной. Вращающий момент для любой конструкции ЭИМ может
быть определен из общего уравнения динамики системы, согласно которому момент, действующий в системе, определяется через изменение энергии W:

Для обеспечения перемещения подвижной части пропорционально измеряемой величине в ЭИМ создается противодействующий момент МП. Противодействующий момент можно создать за счет механических или электрических сил.

закручивании пружины (растяжки, подвеса), пропорционален углу поворота α:

Под действием вращательного момента подвижная часть прибора поворачивается на угол α, при котором наступает равенство вращающего и противодействующего моментов МВ = МП, т. е. наступает равновесие подвижной части. Тогда с учетом формул можно определить угол поворота подвижной части:

Если противодействующий момент создается за счет электрических сил (подобно вращающему), то движение подвижной части прекращается при равенстве двух моментов противоположного направления. Обозначив соответственно M1 и М2 вращающий и противодействующий моменты, формулы можно записать в следующем виде:

и

При равенстве моментов M1 = M2:

механизмов

шкала

корпус

успокоитель

механический корректор

магнитоэлектрических механизмов основан на взаимодействии токов, протекающих в одном или нескольких контурах с полями одного или нескольких постоянных магнитов. Подвижными могут быть как контуры с током, так и постоянные магниты (первые получили большее распространение).

Принцип работы магнитоэлектрических механизмов механизмов

в зазоре;

S – площадь катушки;

ω – число витков катушки.

Из уравнения следует :

- угол отклонения подвижной части (стрелки) магнитоэлектрического механизма прямо пропорционален току;

- чувствительность механизма постоянна, следовательно, шкала равномерная

- магнитоэлектрический механизм реагирует на постоянный ток, а при включении в цепь переменного тока вследствие инерционности подвижной части стрелка будет совершать колебательные движения только на низких частотах.

погрешности измерений.

Недостатки: малая перегрузочная способность и сравнительная сложность (особенно ремонта).

Достоинства и недостатки

поля катушки с током и ферромагнитного сердечника. Подвижным элементом является ферромагнитный сердечник, перемещающийся в магнитном поле катушки, по обмотке которой протекает измеряемый ток. Электромагнитные механизмы могут выполняться с плоской , круглой катушками или с замкнутым магнитопроводом.

Принцип работы электромагнитных механизмов механизмов

Структура электромагнитного механизма
с плоской катушкой (а) и логометра (б)

- шкала электромагнитного механизма неравномерная, но подбором формы сердечника и места его расположения в катушке, т. е. изменяя множитель можно улучшить линейность шкалы (за исключением начального участка);

- отклонение подвижной части не зависит от направления тока в обмотке и механизм пригоден для измерений в цепях постоянного и переменного токов.

и сравнительно большая погрешность, зависящая от магнитного гистерезиса материала сердечника, температуры и влияния магнитных полей.

Достоинства и недостатки

неподвижных и подвижных контуров (катушек) с токами.

Принцип работы электродинамических механизмов механизмов

Структура электродинамического механизма (а),
его астатическая схема (б) и условное обозначение (в)

характер шкалы измерительного механизма зависит от произведения токов и от закона изменения взаимной индуктивности между неподвижными и подвижными катушками, т. е. от формы катушек и их взаимного расположения; меняя зависимость можно обеспечить равномерность шкалы;

- при одновременном изменении направления (знака) токов I1 и I2 не изменяется и направление отклонения стрелки механизма, поэтому электродинамические механизмы пригодны для измерений в цепях постоянного и переменного тока.

и напряжением на нагрузке, применение на постоянном и переменном токах.

Недостатки: сравнительно небольшая чувствительность, значительное потребление мощности, нелинейность шкалы, влияние температуры, частоты и внешних магнитных полей.

Достоинства и недостатки

в результате взаимодействий двух систем заряженных пластин, одна из которых является неподвижной.
Применяются две конструкции электростатических приборов.

Принцип работы электростатических механизмов механизмов

Устройство (а) и конструкция (б) электростатического измерительного
механизма, применяемого для измерений низких напряжений

применяемого для измерений высоких напряжений:

поворот подвижной части одинаков при постоянном и при переменном напряжении, имеющем действующее значение, равное значению постоянного напряжения;

- показание прибора не зависит от формы кривой измеряемого напряжения.

- зависимость угла поворота подвижной части от напряжения нелинейна;

малая чувствительность, неравномерность шкалы в пределах только 25 – 100 % и сильное влияние внешних электростатических полей, для защиты от которых измерительный механизм помещается в заземляемый металлический экран.

Достоинства и недостатки

прибора прямого действия состоит из неподвижной, соединенной с корпусом прибора, и подвижной частей. Неподвижная часть в зависимости от системы ЭИМ состоит из постоянного магнита, катушек или ферромагнитных элементов. Подвижная часть (рамки, катушки, сердечники) механически или оптически связана с отсчетным устройством.

Схема крепления подвижной части ЭИМ:

а – с внутренними кернами; б – на цапфах; в – с наружными кернами

а – на растяжках; б – на подвесе

назад

устройства, представляющая собой совокупность отметок и проставленных у некоторых из них чисел или других символов

назад

шкалу
и вспомогательные части ЭИМ

Начало таблицы

шкалу
и вспомогательные части ЭИМ

назад

Конец таблицы

или поршень 1, связанные с подвижной системой, перемещаются в закрытой камере 2 и тормозятся за счет сопротивления воздуха.

Структура успокоителей:
а – воздушного; б – магнитоиндукционного

Магнитоиндукционный успокоитель основан на взаимодействии вихревых токов, индуцируемых в подвижной пластине 1, с полем постоянного магнита 2. Согласно принципу Ленца это взаимодействие создает

назад