для чего служит корректор в электроизмерительных приборах

Для чего служит корректор в электроизмерительных приборах

Установка подвижной части измерительного механизма. Устройство корректора. Схема действия электромагнитного успокоителя

В аналоговых электромеханических измерительных приборах непосредственной оценки электромагнитная энергия, подведенная к прибору из измеряемой цепи, преобразуется в механическую энергию углового перемещения подвижной части. Эти приборы состоят из электрического преобразователя, электромеханического преобразователя и отсчетного устройства.

Электрический преобразователь преобразует электрическую величину измерительной цепи (напряжение, ток, мощность, сопротивление и т. п.) в промежуточную электрическую величину (ток, напряжение, мощность), непосредственно воздействующую на измерительный механизм.

Электромеханический преобразователь преобразует электрическую величину во вращающий механический момент подвижной части.

Электрические преобразователи (шунты, выпрямители, измерительные трансформаторы, усилители и т. д.) монтируются внутрь приборов или присоединяются снаружи к их зажимам.

Отсчетное устройство состоит из стрелочного или светового указателя и шкалы. Шкалы представляют собой совокупность отметок (штрихов) с числовыми Значениями. Большинство аналоговых электромеханических приборов имеет много общих узлов и деталей и построено по общей схеме преобразования электрической величины в механический момент, перемещающий подвижную часть прибора на угол а. Общими для этих приборов являются устройства для установки подвижной части измерительного механизма, создания противодействующего момента, уравновешивания и успокоения подвижной части.

С целью свободного перемещения подвижную часть измерительного механизма устанавливают на опорах, растяжках и подвесе.

Рис. 1 Установка подвижной части измерительного механизма:

а — на опорах; б — на растяжках; в — на подвесе

При установке на опорах подвижная часть (рис. 1, а) укрепляется на оси легкой алюминиевой трубки. В концы трубки запрессовываются два заточенных с закруглением кусочка стальной проволоки, называемых кернерами 1. Кернеры опираются на агатовые или корундовые подпятники 2, завальцованные в опорный винт 3. Недостатком установки на опорах является трение в подпятниках.

В большинстве стрелочных приборов подвижная часть измерительного механизма устанавливается на растяжках (рис. 1, б), представляющих собой две тонкие ленты из бронзового сплава. Подвижная часть подвешивается на двух растяжках 1, а их концы крепятся к двум плоским пружинам 2. Растяжки служат для подвода тока в подвижную катушку, а их закручивание создает противодействующий момент.

В приборах особо высокой чувствительности (гальванометрах) подвижная часть измерительного механизма устанавливается на подвесе (рис. 1, в) — металлической или кварцевой нити 1. В большинстве этих приборов стрелку заменяет луч света от специального источника после отражения от зеркальца 2, закрепленного на подвесе. Закручивание нити подвеса создает противодействующий момент.

Рис. 2 Схема устройства корректора

В стрелочных приборах с установкой подвижной части измерительного механизма на опорах противодействующий момент создается закручиванием спиральных пружин, прикрепленных одним концом к оси, а другим к корректору (рис. 2). Корректор служит для установки стрелки на нулевое деление перед началом измерения. При поворачивании винта 1 его эксцентрический выступ 2 будет отклонять поводок 3 вправо или влево, закручивать или раскручивать спиральную пружину, т. е. поворачивать стрелку прибора влево или вправо.

Общей деталью всех электромеханических приборов является успокоитель. Хотя по своей природе успокоители разделяются на магнитоиндукционные и воздушные, однако в измерительных приборах они имеют одинаковое назначение — гашение механических колебаний подвижной части измерительного механизма. При подключении измерительного прибора в электрическую цепь подвижная часть прибора получает механический импульс и по инерции проходит положение равновесия. При этом возникает вращающий момент обратного направления и подвижная часть прибора совершает поворот в обратном направлении, процесс повторяется, т. е. подвижная часть прибора совершает колебания.

Для уменьшения времени успокоения подвижной системы применяется магнитоиндукционный успокоитель, построенный на принципе электромагнитного торможения. При движении сектора в поле магнита в секторе наводятся вихревые токи, способствующие успокоению подвижной системы.

Представим магнитное поле постоянного магнита в виде двух полюсов, а между ними вправо перемещается металлическая часть прибора (рис. 3), в которой возбуждается индукционный ток.

Рис. 3 Схема действия электромагнитного успокоителя

Направление индукционного тока определяется правилом правой руки, т.е. ток будет идти «от нас». На проводник с током в магнитном поле действует сила Ампера, направление которой определяется правилом левой руки, т. е. сила F будет направлена влево против перемещения подвижной части прибора. Когда стрелка прибора перемещается влево, сила Ампера направлена вправо, и наоборот, т. е. будет гасить колебание стрелки прибора.

Источник

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВВвод названия запись

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ

Большинство электроизмерительных приборов имеют много общего в конструкции. Поэтому можно выделить основные узлы измерительного механизма этих приборов. Это – устройства, создающие вращающий момент; устройства, создающие противодействующий момент, зависящий от угла отклонения стрелки (спиральные пружинки или растяжки); отсчетное устройство (шкала и стрелка или световой указатель); успокоительный механизм, гасящий колебания, возникающие в измерительном устройстве; вспомогательные устройства (стрелочные упоры, корректоры и т. д.).

В зависимости от устройства, создающего вращающий момент, приборы разделяют на системы: приборы магнитоэлектрической, электромагнитной, электродинамической, электростатической систем; цифровые и т. д.

Приборы магнитоэлектрической системы

Принцип работы приборов магнитоэлектрической системы основан на взаимодействии измеряемого тока, протекающего по обмотке подвижной катушки, с магнитным полем постоянного магнита. Схема устройства показана на (рис.7). Магнитное поле создается сильным постоянным магнитом 1 подковообразной формы, к ножкам которого прикреплены полюсные наконечники 2 с вогнутыми цилиндрическими поверхностями.

Между ними неподвижно укреплен железный сердечник 3. В небольшом зазоре между сердечником и полюсными наконечниками постоянного магнита может свободно поворачиваться на оси катушка 4. На оси 5, связанной с катушкой, закреплена стрелка 6, конец которой перемещается по шкале 7. Каркас катушки сделан из алюминия. При прохождении тока через рамку возникает вращающий момент, под действием которого подвижная часть прибора поворачивается вокруг своей оси на некоторый угол α.

Вращающий момент прямо пропорционален силе тока:

B – магнитная индукция поля постоянного магнита,

S – площадь катушки,

n – число витков катушки.

Противодействующий момент создается спиральными пружинами 8 и пропорционален углу поворота рамки:

где k₂ – коэффициент, характеризующий упругие свойства пружины. При равновесии подвижной части прибора вращающий момент равен противодействующему. Из этого условия равновесия для приборов магнитоэлектрической системы следует, что угол отклонения катушки (а, следовательно, и стрелки) пропорционален протекающему по катушке току и поэтому их шкалы равномерны. Линейная зависимость между током и углом отклонения является большим достоинство приборов магнитоэлектрической системы.

Магнитоэлектрические приборы служат только для измерения постоянного тока и напряжения, так как направление поворота рамки зависит от направления тока в ней. Если по катушке пропустить переменный ток частотой 50 Гц, то направление вращающего момента станет меняться сто раз в секунду, подвижная часть не будет успевать за током и стрелка не отклонится.

Приборы электромагнитной системы

Принцип работы приборов электромагнитно системы (рис.8) основан на взаимодействии магнитного поля неподвижной катушки 1 с подвижным сердечником из ферромагнитного материала 2, внесенного в это поле.

Вращающий момент, действующий на подвижную часть прибора, пропорционален квадрату силы тока:

где С – коэффициент, зависящий от числа витков катушки, материала, формы сердечника и его положения относительно подвижной части. При равновесии подвижной части прибора угол поворота оказывается пропорционален квадрату тока.

Вследствие этого шкала приборов электромагнитной системы неравномерна.

С изменением направления тока меняется направление магнитного поля в катушке, вследствие чего сердечник перемагничивается. Поэтому приборы электромагнитной системы могут применяться в цепях как постоянного, так и переменного токов.

Приборы электродинамической системы

Принцип работы приборов электродинамической системы (рис. 9) основан на взаимодействии двух катушек (рамок), по которым течет ток. Одна из них неподвижна, а другая подвижна. Перемещение катушек относительно друг друга обусловливается тем, что проводники, по которым протекают токи одного направления, притягиваются, а с токами противоположных направлений – отталкиваются.

Подвижная катушка 2 жестко связана со стрелкой 3, может вращаться на оси внутри неподвижной катушки 1. Вращающий момент, созданный взаимодействием магнитных полей катушек, пропорционален произведению силы тока в подвижной катушке и силе тока в неподвижной катушке :

где С₁ – коэффициент, зависящий от числа витков катушек, размеров и формы катушек и их взаимного расположения. Противодействующий момент создается спиральными пружинами 4 и пропорционален углу α:

где С₂ – коэффициент, характеризующий упругие свойства пружины. Из условия равновесия несложно определить, что угол поворота стрелки пропорционален токам, протекающим через катушки

Следовательно, шкалы амперметра и вольтметра электродинамической системы неравномерны.

При перемене направления тока в катушках направление вращающего момента не меняется, поэтому эти приборы пригодны для измерений, как на постоянном, так и на переменном токе.

На практике электродинамические приборы широко применяются для измерения мощности (ваттметры). Электродинамический ваттметр (Рис.10) состоит из двух катушек.

Неподвижная катушка 1 намотана толстым проводом и имеет небольшое число витков и включается последовательно с тем участком цепи, на котором измеряется мощность. Подвижная катушка 2 имеет большое количество витков и включается в цепь параллельно потребителю H. В этом случае угол поворота будет пропорционален мощности: . То есть шкалу прибора можно проградуировать в ваттах и шкала будет равномерной. Ваттметры имеют два верхних предела измерений: по току и по напряжению. Они указываются обычно на переключателе пределов или около соответствующих клемм. Верхний предел измерений по мощности определяется как произведение верхних пределов по току и напряжению.

Приборы электростатической системы

Принцип работы приборов электростатической системы основан на кулоновском взаимодействии заряженных проводников, точнее, на действии электростатического поля, созданного между двумя неподвижными электродами, на подвижный электрод.

Конструктивно приборы этой системы представляют собой воздушный конденсатор (рис.11).

Когда к неподвижным электродам 1 приложено напряжение, подвижный электрод 2 стремится расположиться так, чтобы электроемкость была наибольшей, вследствие чего подвижная часть отклоняется от первоначального положения.

Вращающий момент, действующий на подвижную часть прибора, пропорционален квадрату напряжения:

Вследствие этого угол поворота стрелки прибора также пропорционален квадрату напряжения и шкала приборов электростатической системы неравномерна. Вращающий момент в приборах этой системы весьма мал, поэтому чувствительность прибора невелика. Этот недостаток компенсируется такими достоинствами, как возможность измерения на высоких частотах и в высокоомных цепях.

Цифровые измерительные приборы

Основой цифрового прибора является аналого-цифровой преобразователь (АЦП). В настоящее время имеется множество схемотехнических принципов построения АЦП, однако общим из них является сравнение измеряемой величины с набором эталонов. Основными характеристиками АЦП являются точность преобразования (число разрядов в выходном коде) и быстродействие. Можно условно разделить АЦП на два класса: последовательного счета, когда выходной код определяется равенством измеряемого напряжения с дискретно растущим эталонным напряжением, и параллельного, когда сигнал сравнивается с набором эталонных напряжений.

Широкое распространение получили цифровые измерительные прибора для измерения малых сигналов, а также для измерений в слаботочных цепях. Цифровые приборы представляют собой сочетание электронного усилителя и системы цифровой индикации. Структурная схема цифровых приборов представлена на рис.12.

Приборы с цифровой индикацией дают более точный отсчет измерений, независимый от человека, проводящего измерения.

Условные обозначения, наносимые на электроизмерительные приборы

Обозначения принципа действия прибора

1. Магнитоэлектрический прибор с подвижной рамкой

2. Электромагнитный прибор

3. Электродинамический прибор

4. Электростатический прибор

5. Магнитоэлектрический прибор с подвижным магнитом

6. Ферродинамический прибор

7. Индукционный прибор

8. Выпрямительный прибор с магнитоэлектрическим измерительным механизмом

Обозначения класса точности

0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0

Обозначения положения прибора

1. Горизонтальное положение шкалы

2. Вертикальное положение шкалы

3. Наклонное положение шкалы под углом к горизонту

Источник

Электроизмерительных приборов

ü Измерительные механизмы.

· Магнитоэлектрическая система. Она используется в амперметрах и вольтметрах работающих на постоянный ток. Состоит из постоянного магнита, между полюсами которого располагается цилиндрический сердечник с обмоткой. Сердечник через ось связан со стрелкой. Амперметр отличается от вольтметров сопротивлением обмотки: в амперметр сопротивление обмотки мало (малое количество витков при большом сечении); у вольтметра сопротивление большое (большое количество витков при малом сечении).

Достоинство: высокое точность (используется как образцовые приборы). Недостаток – нельзя устанавливать вблизи магнитных полей.

· Электромагнитная система. Это амперметры и вольтметры работающие на переменный ток. Состоят из электромагнита, сердечник которого в виде пластины. Шкала не равномерная, класс точности не высокий, но может устанавливать вблизи источников магнитных полей.

· Электродинамическая система. Это щитовые ваттметры, которые состоят из двух обмоток: по току – не подвижная, по напряжению –подвижная, связанная через ось со стрелкой. Шкала у приборов равномерная применяется в качестве образцовых при работе с переменным током, точные.

· Индукционная система – ваттметры, счётчики. Состоит из двух электромагнитов, между которыми находится дюралюминиевый диск. В ваттметрах он через ось связан со стрелкой в счётчиках – со счётным устройством через зубчатое зацепление.

ü Отсчётные устройства.

Ø Прямолинейные (горизонтальные, вертикальные);

Ø Дуговые (угол меньше или равен 180˚);

Ø Круговые (угол больше 180˚).

2. По характеру расположения отметок: равномерные, неравномерные.

3. По освещенности: не светящиеся, светящиеся, подсвеченные.

4. По месту расположения нуля:

Ø Односторонние (нуль вначале шкалы);

Ø Двусторонние (нуль в середине шкалы);

Ø Безнулевые (на шкале нет нуля).

5. По количеству строк в одной шкале: однострочные, двустрочные, многострочные.

Указателями в приборах являются стрелки: нитевидные, ноже видные, копьевидные. Их форма зависит от точности измерений и самой шкалы.

ü Корректор. Арретир.

Корректор используется во всех электроизмерительных приборах для установки на нуль. Поворачивая винт на корпусе прибора мы меняем положения поводка корректора.

Арретир применяется в переносных приборах для фиксации подвижной части при переноске прибора с места на место.

ü Пружины.

Назначение: создание противодействующего момента – возврат стрелки на нуль после отключения из цепи (во всех приборах), тока проводящего – связывает обмотки измерительных механизмов с внешней цепью.

Изготавливают из оловянно-цинковой или фосфористой бронзой. Сечение проводника, форма, количество витков зависит от измеряемого параметра.

ü Успокоители.

Время успокоения – это время с момента включения прибора до момента установления заданного значения. Оно должно быть меньше 4 секунд. Для этих целей используют успокоители: воздушные. В закрытой камере перемещается крыльчатка, создается разность давлений воздуха, которые вызывают торможение крыльчатки. Колебания подвижной части затухает. Магнитоиндукционный – это постоянный магнит в поле, который перемещается алюминиевый сектор расположенный на оси. В нём индуктируются токи, создаётся тормозной момент. Эти успокоители дают лучшее время, чем предыдущее.

ü Узлы. Опоры.

В зависимости от класса точности и требований к работе прибора используют опоры на растяжках и опоры керн-подпятник. Первый вид опор используется в лабораторных и образцовых приборах – высокая чувствительность; в технических или щитовых приборах класса точности 1,5; 2,5 применяется керн-подпятник.

Керн – это конец оси имеющий коническую форму с закруглёным концом. Его устанавливают в подпятник – углубление в камне. Уамень располагается в винте подпятника, с помощью которого устанавливается посядка между керном и подпятником. Для фиксации этого винта используются стопорный винт. Так как в узле керн-подпятник создаётся большое трение, то эти детали изготавливают из твёрдых износостойких материалов: ось из серебрянки (вид стали); внутрь подпятника укладывают оправу той же формы, что и углубление; её изготавливают из искусственных драгоценных камней.

Опора на растяжках состоит из двух пружин, которым с помощью тонких проводов устанавливается в горизонтальном положении стрелка.

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

Источник

Основные части электроизмерительных приборов

У большинства приборов, независимо от их принципа действия, есть общие по назначению части.

Корпус прибора служит для защиты измерительного механизма от механических повреждений.

К зажимамприбора присоединяют провода для подключения его к электрической цепи.

Корректорнужен для установки стрелки на нулевую отметку шкалы.

По шкалеприбора отсчитывают значение измеряемой величины.

Отметку шкалы, соответствующую нулевому значению измеряемой величины, называют нулевой. Интервал между двумя соседними отметками шкалы носит название деления шкалы, а значение величины, приходящееся на одно деление шкалы называется ценой деления. Шкалы бывают равномерные (расстояние между отметками шкалы одинаковые) и неравномерные. Внешний вид шкалы и нанесенные на нее условные обозначения зависят от назначения и конструкции прибора (рис.1).

Переключатели рода измеряемого тока (постоянный, переменный) и рода измеряемой величины (амперметр, вольтметр, омметр и т.п.) позволяют настроить многофункциональный прибор на характер данного измерения.

Переключатель пределов измеренияпредназначен для расширения диапазона измерения электроизмерительных приборов.

Измерительный механизм– главная часть прибора – представляет собой преобразователь электрических величин в неэлектрические, в частности, в отклонение стрелки.

Некоторые приборы, например, омметры, снабжены автономными источниками электропитания.

Рис. 1. Внешний вид панели стрелочного электроизмерительного прибора:

1 – зажимы (клеммы) для подключения прибора к электрической цепи;

3 – винт корректора;

4 – шкалы для измерения в цепях переменного (

) и постоянного (-) тока;

5 – обозначение на шкале, показывающее, что при измерении шкала прибора должна быть горизонтальной;

6 – переключатели рода измеряемого тока;

7 – переключатель рода измеряемой величины (напряжение V или сила тока А(мА) и пределов измерения;

8 – обозначение класса точности прибора при измерениях в цепи переменного тока (

1,5) и постоянного (-1,0) тока.

Класс точности прибора

Одной из основных характеристик прибора является степень точности, с которой можно производить измерения при помощи этого прибора. По степени точности электроизмерительные приборы делятся на несколько классов точности. Класс точности определяется в зависимости от предела допустимой погрешности прибора, вызванной особенностями его устройства.

Абсолютной погрешностью прибораDА называют разность между показанием прибора А_п и действительным значением А_д измеряемой величины:

Относительной приведенной погрешностью прибора Е называют выраженное в процентах отношение абсолютной погрешности прибора к пределу измерения А_к, который соответствует положению на конечной отметке шкалы прибора в соответствии с выбранным пределом измерения:

Класс точности прибора (К) определяется наибольшей допустимой приведенной погрешностью прибора.

Класс точности определяет абсолютную приборную погрешностьd_пр в процентах от наибольшего значения величины, которое может быть измерено прибором при данном пределе измерения:

Например, амперметр (рис. 2), имеющий класс точности К=1,5 (на рисунке выделен цифрой 1) установлен на предел измерения I_k=5А (выделен цифрой 2). Значит, абсолютная погрешность при измерении силы тока на этом пределе измерения будет составлять 1,5% от 5Ампер, т.е.

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Источник