Приборы магнитоэлектрической системы

ЭЛЕКТРОИЗМЕРЕНИЯ

Классификация электроизмерительных приборов

Электроизмерительные приборы классифицируют по различным признакам.

По роду измеряемой величины электроизмерительные приборы подразделяют на амперметры, вольтметры, ваттметры, счётчики электрической энергии, фазометры, частотомеры, омметры и т.д. Условное обозначение прибора по роду измеряемой величины (таблица 1) наносится на лицевую сторону прибора. Таблица 1

Наименование прибора	Условное обозначение
Амперметр	А
Вольтметр	V
Вольтамперметр	VA
Ваттметр	W
Варметр	Var
Микроамперметр	µА
Миллиамперметр, милливольтметр	MA, mV
Омметр	Ω
Мегаомметр	МΩ
Частотомер	Hz
Волномер	λ
Фазометр: измеряющий сдвиг фаз	φ
измеряющий коэффициент мощности	cos φ
Счётчик ампер-часов	Ah
Счётчик ватт-часов	Wh
Cчётчик вольт-ампер-часов реактивный	varh
Гальванометр
Осцилограф

На шкалах электроизмерительных приборов указывают также условные обозначения, отражающие род электрического тока, класс точности прибора, испытательного напряжения изоляции, рабочего положения прибора и т.д. (таблица 2). Таблица 2

Значение условного обозначения	Условное обозначение
Прибор постоянного тока
Прибор постоянного и переменного тока
Прибор переменного тока
Прибор трёхфазного тока
Рабочее положение шкалы горизонтальное
Рабочее положение шкалы вертикальное
Рабочее положение шкалы наклонное, под углом 60º к горизонту	60º
Прибор класса точности 0,5	0,5
Измерительная цепь изолирована от корпуса и испытана напряжением 3 кВ	3
Прибор испытанию прочности изоляции не подлежит	0

Электроизмерительные приборы бывают аналоговыми и цифровыми.

Аналоговыми называют измерительные приборы, показания которых являются непрерывной функцией измеряемой величины. Цифровыми называют измерительные приборы, показания которых выражены в цифровой форме.

В зависимости от вида получаемой измерительной информации приборы подразделяют на показывающие, регистрирующие, самопишущие, печатающие, интегрирующие, суммирующие.

Наибольшее распространение в электротехнической практике получили показывающие приборы, т.е. приборы непосредственной оценки, или прямого отсчёта. Приборы этого типа независимо от принципа действия и назначения состоят из двух основных частей: измерительной цепи и измерительного механизма. Простейшая измерительная цепь, например, вольтметра представляет собой индуктивную катушку с последовательно подсоединённым добавочным сопротивлением. При постоянном сопротивлении такой цепи через катушку проходит ток, пропорциональный измеряемому напряжению.

В простейшем амперметре измерительная цепь состоит из измерительной катушки, последовательно подключённой к электрической сети, в которой необходимо измерить ток.

Измерительный механизм предназначен для преобразования подводимой к нему электрической энергии в механическую энергию перемещения подвижной части прибора и связанной с ней стрелкой или другим указательным устройством, каждому положению которого соответствует определённое значение измеряемой величины. Одинаковый по конструкции измерительный механизм в сочетании с различными измерительными цепями можно применять для измерения различных электрических величин.

Перемещение подвижной части измерительного прибора происходит за счёт взаимодействия магнитных или электрических полей в электроизмерительном приборе, в результате которого возникает вращающий момент М_вр,пропорциональный значению измеряемой величины. Под действием М_вр подвижная часть измерительного механизма повернётся до упора, если этому не будет препятствовать противодействующий момент М_пр. Установившееся отклонение подвижной части измерительного механизма наступает при равенстве вращающего и противодействующего моментов: М_вр= М_пр.

Для создания противодействующего момента в современном электроприборостроении используются механические и электромагнитные силы. Приборы с электромагнитными противодействующим моментом называются логометрами, устройство и работа которых были рассмотрены в разделе «ПИРОМЕТРИЯ». Для создания механического противодействующего момента широко используют спиральные пружины из фосфорной бронзы (рис. 1, а).

Рис. 1

В более чувствительных приборах, например гальванометрах, иногда применяют подвесы или растяжки. Подвес обычно представляет собой упругую металлическую ленту 1, на которой свободно подвешена подвижная система прибора 2 (рис. 1, б). Растяжки 1 выполняют так же, как и подвесы, но в приборе их две и они имеют предварительное натяжение (рис. 1, в).

Для точной установки стрелки 2 прибора (рис. 1, а) на нулевое значение служит специальное корректирующее устройство, позволяющее с помощью специального винта 5 смещать поводок 1, в котором закреплён неподвижный конец противодействующей пружины 4. Подвижная часть прибора не должна изменять положения под действием сил тяжести. Уравновешивание подвижной системы прибора достигается путём её балансировки с помощью грузиков 3, которые устанавливаются на тонких нарезных стержнях с противоположной стороны стрелки.

Для того чтобы при внезапном изменении значения измеряемой величины, когда нарушается равновесие моментов, стрелка прибора быстро (без колебаний) занимала новое положение, показывающие приборы снабжают успокоителями (демпферами). Назначение успокоителей состоит в том, чтобы поглощать кинетическую энергию подвижной части измерительного механизма. При хорошем успокоительном воздействии демпфера подвижная часть прибора должна принимать новое положение равновесия после небольшого колебания, причём для большинства стрелочных прибоов время успокоения не должно превышать 4 с. За время успокоения принимают промежуток времени от момента включения прибора до момента, когда стрелка прибора отклоняется от положения равновесия не более чем на 1 % шкалы.

Наибольшее распространение получили воздушные и магнитоиндукционные успокоители. В воздушном успокоителе (рис. 2, а) демпфирующий момент создаётся за счёт торможения лёгкого поршенька 2, жёстко связанного с подвижной частью прибора и двигающегося внутри закрытой камеры 1.

Рис. 2

В магнитоиндукционных успокоителях (рис. 2, б) демпфирующий момент создаётся силами взаимодействия между полем постоянного магнита 1 и вихревыми токами, наводимыми этим полем в металлическом диске 2 при его движении.

К электроизмерительным приборам предъявляются следующие основные требования:

1) погрешность прибора не должна превышать указанного на лицевой стороне предела (класса точности) и не должна изменяться с течением времени;

2) шкала прибора должна быть проградуирована в единицах СИ;

3) прибор должен быть снабжён успокоительной системой;

4) магнитные и электрические поля, температура окружающей среды не должны оказывать заметного влияния на показания прибора;

5) прибор должен потреблять минимальное количество энергии и должен выдерживать установленную ГОСТом перегрузку.

Приборы магнитоэлектрической системы

Принцип действия приборов магнитоэлектрической системы основан на воздействии магнитного поля постоянного магнита на подвижную катушку с током, помещённое в это поле. Устройство прибора такой системы с механической противодействующей силой показано на рис. 3. Прибор состоит из неподвижной части, представляющей собой подковообразный магнит 3 с полюсными наконечниками, которые выполнены из магнитомягкой стали и имеют цилиндрическую расточку. В пространстве между полюсными наконечниками неподвижно закреплён стальной цилиндрический сердечник 2, который необходим для создания в воздушном зазоре 1 между полюсными наконечниками и сердечником равномерного радиально направленного поля. В воздушном зазоре расположена подвижная катушка 4, выполненная из тонкого изолированного провода, намотанного на алюминиевый каркас прямоугольной формы (или без каркаса). Концы обмотки соединены со спиральными пружинами 5 (растяжками или подвесом), изолированно закреплёнными на стальных полуосях 00₁ рамки. С другой стороны, пружины своими свободными концами соединены с двумя неподвижными проводами, подводящими ток к катушке, т.е. пружины являются токоведущими частями прибора. Пружины изготовляют из фосфористой бронзы. Их основное назначение – создание противодействующего момента в приборе и возвращение подвижной системы в первоначальное положение, когда прибор отключен от сети.

Рис. 3

Направление отклонения стрелки приборов магнитоэлектрической системы зависит от направления измеряемого тока, поэтому при включении их в цепь переменного тока на подвижную катушку действуют быстроизменяющиеся по значению и направлению механические силы, среднее значение которых равно нулю. Следовательно такие приборы пригодны только для измерений в цепях постоянного тока.

Приборы магнитоэлектрических систем производятся на токи не более 150 - 200мА, так как при больших токах происходит недопустимый нагрев спиральных пружин (или растяжек), служащих как отмечалось ранее, токопроводящими элементами системы. Для расширения пределов измерения магнитоэлектрических приборов по току используют шунты, представляющие собой сопротивление, включённое параллельно прибору для того, чтобы только определённая часть измеряемого тока проходила через сам прибор.

Измерительные приборы магнитоэлектрической системы можно применять при измерениях в цепях переменного тока, если в цепи подвижной катушки включить преобразователь переменного тока в постоянный или пульсирующий.

Магнитоэлектрические приборы обладают следующими положительными свойствами: высокой чувствительностью и большой точностью измерений; незначительной собственной потребляемой мощностью; незначительной зависимостью работы приборов от внешних магнитных полей и температуры окружающей среды, равномерностью шкалы по всей её длине и большим диапазоном измерения значений тока (от 10^-6 до 50 А) и напряжения (от 10^-3 до нескольких сотен вольт при применении добавочных сопротивлений); хорошей апериодичностью, т.е. быстрым успокоением подвижной системы.

К отрицательным свойствам магнитоэлектрических приборов следует отнести слабую перегрузочную способность и необходимость при измерениях в цепях переменного тока применять специальные преобразователи.

Дата добавления: 2022-12-03; просмотров: 29; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!