Электромеханические измерительные приборы

Теоретическая часть

И управления технологическими процессами

Измерительные устройства в системах контроля

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 10

Требования к отчету

Отчет должен содержать:

- титульный лист;

- название и цель работы;

- задание на работу с краткими рекомендациями по его выполнению;

- описание устройства и работы манометра с одновитковой трубчатой пружиной, его схему;

- формулы расчетов и таблицы результатов выполнения задания.

Цель работы

Цель работы состоитв ознакомлении с конструкциями измерительных механизмов различных типов электромеханических приборов, получении практических навыков исследования этих механизмов.

Задачи работы:

- изучить электромеханические измерительные приборы;

- исследовать, определенные преподавателем, измерительные механизмы электрических приборов;

- выполнить отчет о работе (прил.10).

Общие сведения

Измерительный прибор (ИП) – наиболее распространенный вид средств измерений. Все ИП можно поделить на две большие группы: аналоговые и цифровые.

Аналоговые измерительные приборы (АИП) – это такие приборы, показания которых являются непрерывной функцией изменения входной измеряемой величины (могущей принимать бесконечное множество значений в определенном диапазоне).

Группу АИП можно представить двумя подгруппами: приборы для статических измерений (вольтметры, амперметры, омметры и др.) и приборы для динамических измерений.

Приборы для динамических измерений делятся на показывающие АИП (например, электронно-лучевые осциллографы, анализаторы спектра) и регистрирующие приборы (например, самопишущие приборы, светолучевые осциллографы).

АИП, предназначенные для статических измерений, – электромеханические и электронные ИП.

Электромеханические ИП основаны на преобразовании электрической энергии входного сигнала в механическую энергию углового (реже – линейного) перемещения подвижной части от счетного устройства. Кроме самостоятельного применения, электромеханические ИП используются также в качестве выходных устройств большинства электронных АИП.

Электронные ИП – это приборы, в которых энергия для механического перемещения указателя отсчетного устройства поступает не от источника измеряемого сигнала (как в электромеханических приборах), а от вспомогательного источника энергии, например, от электрической сети, питающей прибор [16].

Большинство используемых сегодня в технологических процессах стационарных измерительных приборов – это классические аналоговые электромеханические приборы. Их метрологические эксплуатационные характеристики вполне достаточны для решения основных задач технических измерений. Широко рас­пространены электромеханические вольтметры, амперметры, омметры, фазометры, ваттметры, счетчики активной и реактивной энергии. В электромеха­нических измерительных приборах реализованы различные физические принципы, позволяющие преобразовать значение из­меряемой величины в пропорциональное отклонение (видимое перемещение) указателя (например, стрелки прибора). Упрощенная классификация электромеханических измерительных приборов приведена на рис. 1.

Рис. 1. Упрощенная классификация электромеханических измерительных приборов

Обозначение электромеханических приборов представлено в табл. 1.

Таблица 1

Обозначение электромеханических приборов

	Магнитоэлектрические МЭ		Электростатические ЭС
	Выпрямительные		Электродинамические ЭД
	Термоэлектрические ТЭ		ЭД с магнитным экранированием
	Электромагнитные ЭМ		Ферродинамические ФД
			Индукционные

Подвижная часть прибора обеспечивается осью или полуосями, заканчивающиеся запрессованными в них стальными кернами. Последние опираются на корундовые или рубиновые подпятники (рис. 2, а). Трение керна о подпятник снижает чувствительность и точность прибора, поэтому подвижную часть устанавливают на растяжках (рис. 2, б), а в чувственных гальванометра – на подвесе (рис. 2, в).

а б в

Рис. 2. Способы установки подвижной части прибора: а – на оси,

б – на растяжках, в – на подвесе: 1 – корпус; 2 – регулировочный винт;

3 – подпятник; 4 – керн; 5 – ось; 6 – растяжка; 7 – пружина; 8 – контактный винт, крепящий; 9 – рамка; 10 – подвес; 11 – зеркало; 12 – лента

У механизмов, подвижная часть которых закрепляется на опорах, про­тиводействующий момент создается с помощью спиральных пружинок, при установке подвижной части на растяжках и подвесах – за счет упругих свойств растяжек и подвесок.

При работе прибора в динамическом режиме, т.е. при перемещении ука­зателя прибора по шкале, возникают моменты, обусловленные инерцион­ностью подвижной части, сопротивлением окружающей среды и т.п. Для ускорения процесса достижения равновесия подвижной части в приборах создают момент успокоения. С этой целью в измерительный механизм вво­дится успокоитель: воздушный, жидкостный или магнитоиндукционный (рис. 3).

а б в

Рис. 3. Успокоители: а – воздушный: 1 – камера, 2 – крыло; б – магнитоиндукционный: 1 – крыло, 2 – магнит; в – водяной: 1 – камера, 2 – поплавок

Магнитоиндукционное успокоения создается при движении ме­таллических неферромагнитных деталей подвижной части в магнит­ном поле постоянного магнита (или электромагнита). Момент успо­коения создается при этом в результате противодействия магнитных полей магнита и вихревых токов, возникающих в металлических де­талях, двигаются. Конструктивно магнитоиндукционный успокоитель состоит из тормозного магнита и крыла, которое перемещается в его рабочем зазоре и выполняется обычно из алюминия. Вместо крыла могут использовать короткозамкнутый виток. Магнитоиндукционные успокоители отличаются простотой конструкции, удобством регули­рования и применяются в тех случаях, когда поле тормозного магнита не влияет на показания приборов.

Воздушный успокоитель состоит из камеры и легкого (как пра­вило, алюминиевого) крыла, жестко закрепленного на оси подвижной части и находится внутри камеры. Между крылом и стенками камеры имеется зазор 0,1–0,02 мм. При вращении оси крыло перемещается внутри камеры, в которой за малости зазора разница давлений. Это препятствует быстрому и свободному перемещению подвижной части и вызывает ее успокоения. Воздушные успокоители не содер­жат источников электрических или магнитных полей, является их достоинством по сравнению с магнитоиндукционным успокоителем, но они относительно сложные конструктивно и малонадежные.

Идея жидкостного успокоения заключается в следующем. При колебании подвижной части измерительного механизма или его от­дельных деталей в вязкой жидкости вместе с ними колеблется непо­средственно соприкасающийся и прилипший к поверхности деталей слой жидкости, тогда как более удаленные слои остаются в по­кое. Благодаря наличию градиента скорости между различными слоями жидкости возникает трение, на которое расходуется нежелательная кинетическая энергия колебаний подвижной части, то есть создается необходимое успокоение. Жидкостное успокоение создается конструктивными различными способами, выбор которых определяется необходимой степенью успокоения, назначением и конструкцией измерительного механизма, условиями эксплуатации и других причин. В осциллографических гальванометрах с жидкостным успокоением в жидкости содержится вся подвижная система. Для ряда приборов на растяжках в жидкости находится только часть растяжки, что на определенном участке охватывается, например, спиралькой, заполненной жидкостью с большой вязкостью. Следует отметить, что жидкостное успокоение имеет известные преимущества перед другими способами успокоения. Одно из главных его преимуществ заключается в том, что жидкостное успокоение делает тормозящее воздействие при движении подвижной части во всех направлениях, используемый для повышения виброустойчивости ряда приборов.

Дата добавления: 2015-04-30