Лекция 2.1 Общие сведения об измерительных механизмах электромеханических приборов

Структурная схема, узлы и элементы аналоговых электромеханических приборов. Технические требования к приборам. Классификация электромеханических приборов. Условные обозначения, наносимые на шкалы электромеханических приборов. Классы точности приборов.

УЭ 2.1-1 Измерительный механизм имеет подвижную часть, на которую действуют механические силы, зависящие от измеряемой электрической величины.

Вращающий момент. Измерительные механизмы работают на принципе преобразования электромагнитной энергии в механическую энергию, воспринимаемую подвижной частью механизма. Механические силы и вращающий момент М_вр этих сил, действу­ющий на подвижную часть механизма, возникают в результате взаимодействия магнитных или электрических полей, создаваемых током, напряжением, намагниченными или наэлектризованны­ми телами.

Измерительные механизмы по принципу работы классифицируются:

•	на магнитоэлектрические (в них вращающий момент создает­ся путем взаимодействия магнитного поля постоянного магнита и контура (рамки) с током; подвижной частью может быть как рам­ка, так и магнит);
•	ферродинамические (вращающий момент в механизмах возникает в результате взаимодействия магнитного поля, создаваемого электромагнитом, и подвижного контура (рамки) с током);

•	электродинамические (вращающий момент в механизмах создается путем взаимодействия двух контуров (рамок) с током, один из которых — подвижный);
•	электромагнитные (в них вращающий момент создается благодаря действию магнитного поля неподвижной катушки на фер­ромагнитное тело, являющееся подвижной частью механизма);

•	электростатические (вращающий момент в механизмах воз­никает путем взаимодействия двух или нескольких заряженных тел, одно из которых является подвижной частью механизма);
•	индукционные (в них используются неподвижные контуры с переменным током, создающие переменные магнитные поля, индуктирующие токи в диске, являющемся подвижной частью механизма).

Противодействующий момент. Для работы измерительного ме­ханизма необходимо, чтобы каждому значению измеряемой ве­личины и вращающего момента соответствовал только один угол поворота подвижной части. Для этого в измерительном механизме предусмотрено создание противодействующего момента М_пр, на­правленного навстречу вращающему моменту и являющегося функ­цией угла отклонения.

Установившееся отклонение. При равенстве вращающего и про­тиводействующего моментов будет иметь место установившееся отклонение.

На рисунке 2.1 показано, что противодействующий момент обычно создается механически­ми силами с помощью спиральных пружин, растяжек или подвесов. Противодействующий мо­мент М_пр, создаваемый закручиванием пружинок, растяжек и подвесов, пропорционален углу закручивания а поворота подвиж­ной части:

,

где W— удельный противодействующий момент, зависящий от упругих свойств материала и геометрических размеров ленты (дли­ны, ширины и толщины), из которой выполнена пружина.

Рисунок 2.1. Способы создания противодействующего момента:а — с помощью спиральных пружин; б — посредством растяжек; в — с помощью подвесов; 1 — спиральная пружина, создающая противодействующий момент; 2 — ось измерительной системы; 3 — рычаг для установки стрелки в нулевое положение; 4 — эксцентрик для поворота рычага 3 и 5 — стрелки; 6 — баланси­рующие противовесы;

В качестве материала для изготовления пружин, растяжек и подвесов обычно применяется бронза.

Отсчетные устройства показаны на рисунке 2.2.

Рисунок 2.2. Отсчетные устройства из­мерительных механизмов: а — обычная шкала и стрелка, име­ющая копьевидный конец; б — зер­кальная шкала и стрелка, содержа­щая ножевидный конец.

В изме­рительных механизмах в основ­ном применяются три типа отсчетных устройств:

•	обычная шкала и стрелка, имеющая копьевидный конец;
•	зеркальная шкала и стрелка, содержащая ножевидный конец;

•	световой отсчет с помощью зеркальца.

На рисунке 2.3 показан прибор с внутренним световым отсчетным устройством.

Рисунок 2.3. Прибор с внутренним световым отсчетом: 1 — лампа; 2 и 6 — линзы; 3 — диафрагма; 4 и 5 — зеркала; 7 — зеркальце подвижной части; 8 и 9 — зеркала; 10 — шкала

Луч света от лампы 1 через линзу 2, диафрагму 3, зер­кал 4 и 5 и линзу 6 направлен на зеркальце 7 подвижной части, отразившись от которого, через зеркала 8 и 9 попадает на шкалу 10. На шкале получается изображение нити лампы в виде круглого светового пятна с чертой посередине. Многократное отражение позволяет удлинить расстояние от зеркальца до шкалы и получить значительно большее перемещение светового пятна по шкале.

Успокоители. Подвижная часть механизма представляет собой мас­су, соединенную с упругим элементом, т.е. является колебательной системой. Для успокоения колебательной подвижной системы пре­дусмотрены успокоители (демпферы). В измерительных механизмах применяются воздушные и магнитоиндукционные успокоители показанные на рисунке 2.4.

Рисунок 2.4. Типы успокоителей: а — воздушный крыльчатый; 1 — алюминиевая пластинка; 2 — ножка; 3 — ось подвижной части; 4 — камера; б — воздушный поршневый; 1 — алюминиевая пластинка; 2 — ножка; 3 — ось подвижной части; 4 — камера; в — магнитоиндукционный; 1 — постоянный магнит; 2 — алюминиевая пластинка; 3 — осьподвижной части

Воздушные успокоители обычно выполняются в виде крыльчатых и поршневых успокоителей. Крыльчатые успокоители представляют собой алюминиевую пластинку 1, перемещающуюся в камере 4 и укрепленную на ножке 2, сидя­щей на оси 3 подвижной части. Зазоры между крылом и камерой малы (0,3... 0,5 мм), поэтому сопротивление воздуха в камере дви­жения подвижной части велико. Аналогично работает и поршне­вый успокоитель.

Магнитоиндукционный успокоитель работает следующим образом: мо­мент успокоения создается силами взаимодействия поля посто­янного магнита 1 и токов, которые индуктируются в алюмини­евой пластинке 2, перемещающейся в камере 4, закрепленной на оси 3 подвижной части, при ее движении в поле магнита.

УЭ 2.1-2 Классификация электромеханических электроизмерительных приборов выполнена в виде условных графических и буквенных обозначений и приведена в таблице 2.1.

Дата добавления: 2014-01-20