Системы электрических измерительных приборов

Общие сведения

МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЙ

Электрические измерительные приборы - необходимые эле-менты электрических цепей при контроле режимов работы электро-оборудования, учете электроэнергии, при экспериментальном исследовании электриче­ских цепей, при получении достоверной информации для систем автома­тического управления.

Электрические измерительные приборы измеряют как электри-ческие величины (ток, напряжение, мощность, частоту, электричес-кую энергию и т.д.), так и неэлектрические величины (температуру, давление и др.).

Электрические измерительные приборы отличаются высокой чувст­вительностью, простой конструкцией и надежностью. Пока-зания электри­ческих измерительных приборов относительно прос-то передавать на даль­ние расстояния (телеизмерения) при авто-матизации и управлении технологическими процессами.

Недостатком электрических измерительных приборов явля-ется невозможность их применения во взрывоопасных и пожаро-опасных помеще­ниях.

Электрический измерительный прибор состоит из подвижной и не подвижной частей. По перемещению подвижной части измеряют значения измеряемых величин.

В зависимости от принципа действия различают системы: магнито­электрическую, электромагнитную, электродинамическую, тепловую, ин­дукционную и др.

Системы электрических измерительных приборов

и их условные обозначения

Таблица 7.6

Система прибора	Обозначение
Магнитоэлектрическая
Электромагнитная
Электродинамическая
Тепловая
Индукционная

В таблице 7.6 приведены условные обозначения наиболее широко применяемых систем приборов. Эти обозначения и другие важ-нейшие ха­рактеристики приборов указываются на лицевой панели электрических из­мерительных приборов (рисунок 7.31).

Рисунок 7. 31. Шкала измерительного прибора

Рассмотрим принцип действия приборов магнитоэлектричес-кой и электромагнитной систем. Работа приборов магнитоэлектрической системы основана на взаимодействии поля постоянного магнита и подвижной катушки. На рисунке 7.32 схематически показана основная часть магнитоэлектрического измерительного механизма - подвижная катушка, расположенная в сильном равномерном радиальном магнитном поле. Подвижная катушка из тонкого медного или алюминиевого провода намотана на каркас (или без него). На оси подвижной части прибора укре­плена стрелка, конец которой перемещается по шкале электрического из­мерительного прибора. При протекании по катушке электрического тока согласно закону Ампера возникают силы ,стремящиеся повернуть катушку. При равен­стве вращающего и противодействующего моментов катушка останавливается.

Рисунок 7.32. Подвижная катушка в радиальном магнитном

поле

Для создания противодействующего момента и одновре-менно для подвода тока в катушку служат две спирали.

Общее выражение для вращающего момента имеет вид:

(7.6)

где - энергия электромагнитного поля, сосредоточенная в изме­рительном механизме;

- угол поворота подвижной части.

Энергия электромагнитного поля равна работе по перемещению активной части провода катушки в постоянном магнитном поле с ин­дукцией . Согласно закону Ампера сила , действующая на активную часть провода катушки, при протекании по ней тока , равна:

(7.7)

где — угол между направлением тока в активной части

провода и индук­цией магнитного поля;

- длина активной части катушки.

В нашем случае . Следовательно, работа по пере­мещению двух активных частей провода катушки, перпендикулярных плоскости чертежа (рисунок 3.2), равна

, (7.8)

где - длина траектории активной части

провода;

- радиус траектории;

-угол поворота катушки.

Подставляя (7.8) в (7.6) получаем

(7.9)

Так как противодействующий момент создается упру-гими эле­ментами, то для установившегося режима или:

, (7.10)

где — удельный противодействующий момент, завися-

щий от свойств упругого элемента.

Следовательно, угол поворота катушки пропорционален току :

, (7.11)

где - чувствительность измерительного механизма.

Как видно из (7.11) при перемене направления тока в катушке меняет­ся на обратное и направление отклонения подвижной части и указателя (стрелки). Для получения отклонения указателя в нужную сторону необходимо при включении прибора соблюдать указанную на приборе полярность.

Достоинства приборов магнитоэлектрической системы: высокая чув­ствительность к измеряемой величине, высокая точность (класс точности до 0,05), малое потребление мощности, малая чувствительность к внешним магнитным полям. Недостаток - возможность применения только в цепях постоянного тока.

Приборы магнитоэлектрической системы. В приборах электромагнитной системы в неподвижной катушке, по которой протекает измеряемый ток, создается магнитное поле, в которое втягивается, поворачиваясь на оси, ферромагнитный сердечник, намагни­чиваемый этим же полем. Причем втягивание происходит как при посто­янном, так и при переменном магнитном поле, а угол поворота пропор­ционален квадрату силы измеряемого тока. Поэтому:

· приборы электромагнитной системы могут применяться в цепях постоянного и переменного тока;

· шкала прибора неравномерна, сильно сжата в начальной части.

Достоинства электрических измерительных приборов элек-тромагнитной системы: простота и надежность конструкции, небольшое потребление мощности.­

Недостатки: невысокая чувствительность к измеряемой величине, относительно низкая точность (класс точности до 1.0), большая чувстви­тельность к внешним магнитным полям.

Вращающий момент электромагнитного измерительного меха-

низма:

. (7.12)

Если противодействующий момент создается с помощью упру-гих элементов, то для режима установившегося отклонения:

и . (7.13)

Дата добавления: 2015-05-06