| следующая статья ==>
Конструктивно измерительные механизмы (ИМ) приборов данной системы
могут быть выполнены с подвижным магнитом или с подвижной
катушкой.
Рис. 2.1 Устройство прибора магнитоэлектрической системы:
1 – постоянный магнит; 2 – полюсные наконечники; 3 – неподвижный
сердечник; 4 – обмотка; 5, 6 – полуоси; 7, 8 – пружины; 9 –
стрелка;
10 - уравновешивающий груз.
Динамика подвижной системы описывается с помощью следующих
выражений:
, (2.4)
- момент вращения;
- противодействующий момент;
(2.5)
В – магнитная индукция в зазоре;
S – площадь рамки;
ω – число витков в катушке;
К – жесткость пружины.
- угол поворота.
Из этого следует, что угол поворота рамки () пропорционален
чувствительности прибора () и величине измеряемого тока ():
,
где - чувствительность прибора к току.
Для величины измеряемого тока используют следующее соотношение:
;
где - постоянная прибора по току.
Таким образом, значение измеряемого тока можно определить
произведением угла поворота (отсчитывается по шкале) и постоянной
по току , известной для каждого прибора.
Гасители колебаний: пневматически жидкостные и на вихревых токах.
Противодействие пружины используется для подвода тока к рамке.
Подвижная система крепится с помощью растяжек, анкерных
соединений.
Достоинства: характеризуется высокой линейностью,
чувствительностью, стабильностью показателей, малое собственное
потребление мощности, большой диапазон измерений, на показания
прибора не влияют внешние магнитные и электрические поля.
Недостатки: без преобразователей приборы используют только в цепях
постоянного тока, имеют малую перегрузочную способность, сложны и
дороги, на показания прибора оказывает влияние изменение
температуры окружающей среды.
Применение: магнитоэлектрические ИМ используются в амперметрах,
вольтметрах, омметрах, гальванометрах, в электронных приборах.
Используют для измерения различных физических величин –
электрической и неэлектрической природы.
В логометрах этой системы создаётся второй противодействующей
рамкой, что позволяет измерять отношение токов и делает показания
прибора независимыми от напряжения источника питания. Подвижная
система таких приборов состоит из двух жестко закрепленных между
собой под определенным углом рамок. Особой формой полюсных
наконечников и сердечника, находящегося между ними, искусственно
создается неравномерное поле магнитное поле от постоянного магнита.
Токи к рамкам подводятся через безмоментные токоподводы, не
создающие противодействующего момента. Направление токов в рамках
логометра выбирается так, чтобы моменты, создаваемые рамками, были
направлены в противоположные стороны. Тогда в общем виде можно
записать:
(2.6)
Равновесие такой подвижной системы наступает при равенстве
моментов, действующих на рамки, что определяет соотношение токов
вида:
~. (2.7)
Рис. 2.2 Электрическая схема и устройство магнитоэлектрического
логометра.
У логометра при повороте рамки магнитное поле в воздушном зазоре
изменяется неравномерно.
К магнитоэлектрическим приборам относятся и гальванометры –
высокочувствительные приборы для измерения крайне малых токов.
В
гальванометрах нет подшипников, их подвижная часть подвешена на
тонкой ленточке или нити, используется более сильное магнитное
поле, а стрелка заменена зеркальцем, приклеенным к нити подвеса
(рис. 1). Зеркальце поворачивается вместе с подвижной частью, а
угол его поворота оценивается по смещению отбрасываемого им
светового зайчика на шкале, установленной на расстоянии около 1 м.
Самые чувствительные гальванометры способны давать отклонение по
шкале, равное 1 мм, при изменении тока всего лишь на 0,00001
мкА.
На рисунке показана схема устройства магнитоэлектрического
гальванометра постоянного тока.
Рис. 2.3 Схема устройства магнитоэлектрического гальванометра:
1 – подвес; 2 постоянный магнит; 3 – зеркало; 4 – рамка; 5 –
полюсные наконечники; 6 – токоподводы; 7 – неподвижный
сердечник.
На рамку ИМ при подаче тока действуют вращающий момент,
пропорциональный величине измеряемого тока, противодействующий
момент, создаваемый закручивающимся подвесом и моментом успокоения.
Коэффициент успокоения такой подвижной системы (р) определяется
конструктивными параметрами гальванометра (Ψ) и значениями
сопротивлений измерительной цепи. Изменяя величину сопротивления
можно изменять коэффициент успокоения системы.
Известно, что движение вращающегося тела определяется
уравнением
, (2.8)
где J – момент инерции подвижной системы.
Для гальванометра это уравнение примет вид
. (2.9)
Интеграл этого дифференциального уравнения второго порядка с
постоянными коэффициентами дает описание динамики подвижной системы
прибора: .
Рис. 2.4 Передаточная характеристика измерительного устройства.
При слабом демпфировании такой динамической системы колебания
подвижной части гальванометра будут постепенно затухать из-за
потерь на трение подвижной части прибора (режим – 1).
При критическом значении коэффициента демпфирования происходит
быстрое установление стационарного состояния подвижной части
прибора (режим - 2). Величина критического сопротивления определяет
динамические характеристики гальванометра, и значение этого
сопротивления указывается на шкале прибора.
При сильном демпфировании колебаний в системе не будет происходить,
движение рамки будет апериодическим (кривая - 3).
К метрологическим характеристикам таких приборов относится:
чувствительность, период собственных колебаний, внешнее, и полное
критическое значения сопротивлений.
Гальванометры используют для измерения малых токов (до А) и
напряжений (до В), а также в качестве нуль - индикаторов.
Резонансные гальванометры имеют подвижную часть, настраиваемую в
резонанс с внешним сигналом. По ширине световой полосы судят о
величине амплитуды сигнала.
Регистрирующие приборы записывают «историю» изменения значения
измеряемой величины. К наиболее распространенным типам таких
приборов относятся самописцы, записывающие кривую изменения
величины на диаграммном бумажном носителе, аналоговые электронные
осциллографы, развертывающие кривую процесса на экране
электронно-лучевой трубки, и цифровые осциллографы, запоминающие
однократные или редко повторяющиеся сигналы.
Основное различие между этими приборами – в скорости записи.
Ленточные самописцы с их движущимися механическими частями наиболее
подходят для регистрации сигналов, изменяющихся за секунды, минуты
и еще медленнее. Электронные осциллографы же способны
регистрировать сигналы, изменяющиеся за время от миллионных долей
секунды до нескольких секунд.
| следующая статья ==>
Приборы магнитоэлектрической системы
86
0
4 минуты
Темы:
Понравилась работу? Лайкни ее и оставь свой комментарий!
Для автора это очень важно, это стимулирует его на новое творчество!