Приборы термоэлектрической системы

Приборы выпрямительной системы

При­боры МЭ системы непосредственно могут быть использованы толь­ко для работы с постоянными напряжениями и токами, а для рабо­ты в цепях переменного тока им требуются преобразователи пере­менного тока в постоянный – выпрямители (детекторы). Могут при­меняться разные типы детекторов: амплитудного значения, средне­го выпрямленного значения, среднего квадратического (действую­щего) значения. Наиболее распространены в простых аналоговых электромеханических приборах детекторы среднего выпрямленного значения как самые простые и дешевые.

Термоэлектрические (ТЭ) измерительные приборы основаны на преобразовании электрической энергии в тепловую и затем вновь в электрическую. Приборы этой системы состоят из термоэлектри­ческого преобразователя (ТП) и магнитоэлектрического измери­тельного механизма. Термоэлектрический преобразователь представ­ляет собой объединение нагревателя (тонкая проволока из нихрома или константана) и термопары (рис. 5, а). Термо-ЭДС термо­пары е _т зависит от температуры ее рабочего спая, т.е. от темпера­туры нагревателя, которая, в свою очередь определяется действу­ющим значением протекающего по нему тока i (t).

Протекающий по нагревателю ТП ток i (t) (переменный или постоянный) нагревает рабочий спай термопары до температуры, пропорциональной квадрату действующего значения этого тока. Свободные концы термопары подключаются к магнитоэлектри­ческому ИМ тока (рис. 5, б). На рис. 5, б приведена схема ТЭ амперметра, а на рис. 5, в – схема ТЭ вольтметра. Для измерения малых токов и напряжений (поскольку значе­ния термо-ЭДС термопары незначительны – единицы–десятки милливольт) в схему прибора вводится усилитель постоянного тока, повышающий выходной сигнал термопары.

Рис. 5. Схемы термоэлектрических приборов: а – ТЭ преобразователя,

б – ТЭ амперметра, в – ТЭ вольтметра

Расширение диапазонов измерения ТЭ амперметров в сторону увеличения значений осуществляется с помощью измерительных трансформаторов тока. В случае расширения пределов ТЭ вольт­метров применяют добавочные резисторы с различными сопро­тивлениями.

К достоинствам ТЭ приборов можно отнести следующее:

- работа как с постоянными, так и с переменными токами и напряжениями;

- реакция на истинное среднее квадратическое (действующее) значение независимо от формы сигнала;

- широкий диапазон частот измеряемых сигналов (до десятков мегагерц);

- сравнительно высокая точность приборов (типичные классы точности 1,0–1,5).

К недостаткам ТЭ приборов относятся: невысокое быстродействие в силу значительной тепловой инер­ционности ТП; заметное собственное потребление приборов от источника ис­следуемого сигнала; неравномерность (квадратичность) шкалы приборов; зависимость точности от изменения температуры свободных концов термопары; малая перегрузочная способность.

Приборы электромагнитной системы (ЭМ)

В основе самой простой кон­струкции (рис. 6) этого измерительного механизма полая катушка с измеряемым током. Протекающий по катушке ток создает магнитный поток, кото­рый притягивает (втягивает внутрь катушки) сердечник 4, выпол­ненный из магнитомягкого материала и закрепленный на оси 2.

Рис. 6. Устройство электромагнитного механизма: 1 – катушка с измеряемым током, 2 –ось, 3 –спиральная пружина, 4 –сердеч­ник из магнитомягкого материала, 5 –стрелка, 6 – шкала

При этом возникает вращающий момент.Спиральная пружина 3 служит для создания противодействующего момента

Моменты направлены навстречу друг другу. Отсчетное устройство – стрелка 5 и шкала 6 – преобразует угол поворота сердечника в показания (отсчет).

ЭМ приборы могут ра­ботать как в цепях постоянного, так и переменного тока; а также, что шкала у ЭМ приборов – нелинейная (квадратичная).

Существуют и другие конструкции ЭМ измерительных меха­низмов, в частности с замкнутым магнитопроводом, которая обес­печивает лучшую защищенность от внешних магнитных полей.

Приборы электромагнитной систе­мы могут быть использованы для измерения и постоянных, и пе­ременных напряжений и токов. При этом они реагируют на истин­ное среднее квадратическое (действующее) значение переменно­го сигнала независимо от его формы (правда, в пределах своего сравнительно неширокого частотного диапазона). Кроме того, важ­ным преимуществом является то, что приборы этой системы вы­держивают значительные перегрузки (возможны двух- и трехкрат­ные перегрузки), имеют сравнительно простую конструкцию и, следовательно, надежны и дешевы. Достаточно сказать, что ЭМ приборы – это самые распространенные щитовые приборы.

Недостатки приборов ЭМ системы следующие: нелинейная (квадратичная) шкала; узкий частотный диапазон измеряемых сигналов (сотни герц – единицы килогерц); заметное влияние внешних магнитных полей; невысокий класс точности (1,5–2,5 %).

Дата добавления: 2015-04-30