Магнитоэлектрические приборы

КЛАССИФИКАЦИЯ ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ

В соответствии с ГОСТ 22261 «Приборы электроизме­рительные. Общие технические требования» приборы классифицируют по следующим признакам.

1. По виду измеряемой величины, когда классификацию производят по наименованию единицы измеряемой величины. На шкале прибора пишут полное его наиме­нование или начальную латинскую букву единицы изме­ряемой величины, например: амперметр — А, вольт­метр _ V, ваттметр — W и т. д.

Для многофункциональных приборов зти обозначения указывают у переключающих устройств и сочетают с наи­менованием прибора, например «вольтамперметр», к условной букве наименования прибора может быть добавле­но обозначение кратности основной единицы: миллиампер —mА, киловольт — kV, мегаватт — MW и т. д.

2. По физическому принципу действия измеритель­ного механизма прибора. Такая классификация определяется способом преобразования электрической величи­ны в механическое действие подвижной части прибора (табл. 9.1).

В ряде приборов используют преобразовательные ус­тройства в комплекте с обычным измерительным меха­низмом. Например, для измерения переменного тока магнитоэлектрическим прибором используют выпрями­тель с полупроводниковым элементом. В конце табл. 9.1 приведены примеры обозначения приборов со встроен­ными преобразователями.

3. Породу тока. Эта классификация позволяет опре­делить, в цепях какого тока можно применять данный прибор. Это обозначают условными знаками на шкале прибора, приведенными в табл. 9.2.

На приборах переменного тока указывают номиналь­ное значение частоты или диапазон частот, при которых их применяют, например, 20-50-120 Гц; 45-550 Гц; при этом подчеркнутое значение является номинальным для данного прибора.

Если на приборе не указан диапазон рабочих частот, то он предназначен для измерений в установках с часто­той 50 Гц.

Таблица 9.1

Классификация электроизмерительных приборов по физическому принципу действия измерительного механизма

Тип прибора	Условное обозначение
Магнитоэлектрический с подвижной рамкой
Магнитоэлектрический логометр с подвижными рамками
Магнитоэлектрический с подвижным магнитом
Электромагнитный
Электромагнитный логометр
Электродинамический
Электродинамический логометр
Ферродинамический
Ферродинамический логометр
Индукционный
Электростатический
Вибрационный (язычковый)
Термоэлектрический
Термоэлектрический с магнитоэлектрическим измерительным механизмом
Выпрямительный с магнитоэлектрическим измерительным механизмом

Таблица 9.2 Классификация электроизмерительных приборов по роду тока

Род тока	Условное обозначение
Постоянный
Переменный (однофазная система)
Постоянный и переменный
Трехфазная система (общее обозначение)
Трехфазная система (при несимметричной нагрузке фаз)

4. По классу точности. Класс точности прибора обо­значают числом, равным допускаемой приведенной погреш­ности, выраженной в процентах. Выпускают приборы сле­дующих классов точности: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0. Для счетчиков активной энергии шкала классов точ­ности несколько другая: 0,5; 1,0; 2,0; 2,5. Цифру, обозна­чающую класс точности, указывают на шкале прибора.

Класс точности прибора определяет основную погреш­ность прибора, которая обусловлена его конструкцией, технологией изготовления и имеет место при нормальных условиях эксплуатации (определенные диапазоны темпе­ратуры и влажности, отсутствие внешних электрического и магнитного полей и вибрации, правильная установка и т. д.). Если условия эксплуатации отличаются от нор­мальных, то возникают дополнительные погрешности, ко­торые могут иметь как отрицательное, так и положитель­ное значение и которые влияют на точность измерения.

Класс точности прибора является его обобщенной метрологической характеристикой. Но истинная точность измерения определяется не только классом точности, так как, согласно определению класса точности, допускае­мая абсолютная погрешность данного прибора

одинакова для всех точек шкалы (где — максимальная приведенная погрешность, — нормирующее значе­ние). Следовательно, допускаемая относительная погреш­ность меньше в точках шкалы, ближайших к нормирующему значению. Поэтому при использовании многодиа­пазонных приборов нормирующее значение надо выби­рать так, чтобы прибор давал наибольшие показания.

5. По типу устройства отсчета. Устройство отсче­та прибора состоит из шкалы и указателя. Шкалы могут быть или проградуированные в единицах намеряемой величины (их применяют в приборах с одним диапазо­ном), или же условные, которые имеют 75, 100 или 150 делений (их применяют в приборах с несколькими диа­пазонами измерений).

В качестве указателя применяют стрелки (копьевид­ные, ножевидные, нитевидные) или световое пятно с чер­той. Во избежание параллакса, вызываемого неправиль­ным положением глаза наблюдателя относительно шка­лы и стрелки, шкалу дополняют зеркалом. При измерении необходимо добиться такого положения глаза, чтобы стрелка совпала со своим отражением в зеркале. Такую шкалу применяют в переносных приборах с классом точ­ности не ниже 1,0.

6. По исполнению в зависимости от условий эксплу­атации. Класс прибора определяется пятью группами по диапазону рабочих температур и относительной влаж­ности. Предельные значения определяют ус­ловия при хранении и перевозке.

Группу прибора указывают на шкале соответствую­щей буквой. Группа А знака на шкале не имеет. В преде­лах диапазона рабочих температур дополнительная по­грешность лежит в пределах класса точности приборов.

7. По устойчивости к механическим воздействиям приборы подразделяют на группы в зависимости от зна­чения максимального ускорения при тряске или вибра­ции (м/с²): обыкновенные с повышенной прочностью (ОП), нечувствительные к вибрации (ВН), вибропрочные (ВП), нечувствительные к тряске (ТН), тряскопрочные (ТП) и ударопрочные (У).

Обыкновенные с повышенной механической прочно­стью приборы для всех классов точности от 0,5 до 4,0 выдерживают ускорение до 15 м/с² (самопишущие при­боры — до 10 м/с²) и выпускаются для одного заданного ускорения. Переносные приборы выпускаются по трем группам: обыкновенные с повышенной прочностью, виб­ропрочные и тряскопрочные.

8. По степени защиты от внешних магнитных и электрических полей приборы делят на категории I и II. От воздействия внешних полей приборы защищают эк­ранированием измерительного механизма.

Момент вращения в магнитоэлектрических приборах создается в результате воздействия магнитного поля по­стоянного магнита на проводники с током. Подвижная часть может выполняться или в виде рамки с обмоткой, или в виде постоянного магнита, закрепленного на оси. Более распространена конструкция с подвижной рамкой.

Приборы с подвижным магнитом имеют более низ­кие классы точности и изготовляют как указательные (класс 4,0 и ниже) для транспортных средств (автомоби­ли, тракторы и т. д.).

На рис. 9.3 приведена принципиальная схема прибо­ра с подвижной рамкой. Рамка 1 с обмоткой помещается в зазоре 3 между магнитом 4, расположенным внутри рамки, и магнитным ярмом 5. Так как воздушный зазор вдоль окружности магнита постоянен, то магнитная ин­дукция В в зазоре также постоянна. Если в обмотке с числом витков существует ток /, то создается вращающий момент

Мв_р = В ISp = ФI, (9,1)

где S_p — площадь рамки в плоско­сти радиуса вращения; Ф = BS_p — магнитный поток.

Под действием вращающего мо­мента рамка поворачивается на угол α и закручивает пружину 2. Противодействующий момент, со­здаваемый пружиной,

М_пр = тα, (9.2) где т — удельный противодейству­ющий момент.

Рис. 9.3

Принципиальная схема магнитоэлектрическо­го прибора с магнитом, расположенным внутри рамки

При некотором значении тока I в обмотке рамки, учитывая, что Ф = const и = const, вращающий момент Мв_р = const. Следовательно, при некотором угле поворота рамки противодействующий момент пружины будет равен вращающему моменту: Мпр = М_вр, или та = ФI= k I, где Ф= k = const. Тогда

= ,

где с = k/m = const.

Угол поворота стрелки прибора — это угол поворота рамки, поэтому из выражения (9.3) видно, что шкала такого прибора равномерная.

Величина с = /I получила название чувствитель­ности прибора. Повышение чувствительности может быть получено за счет увеличения магнитной индукции В и произведения S_pw и уменьшения т. Уменьшить удель­ный момент можно, переходя к использованию светово­го указателя и растяжек.

Магнитоэлектрические приборы пригодны только для измерения в цепях постоянного тока. При включении их в цепь переменного тока применяют преобразовательные устройства (выпрямители, термоэлектрические преобразователи и т. д.).

Широкое распространение получили узкопрофильные магнитоэлектрические приборы со световым указателем для установки их на щитах и пультах.Они занимают в 5...10 раз меньшую площадь и имеют допол­нительные информационные возможности за счет изме­нения при выходе измеряемой величины за устанавлива­емые пределы цвета указателей или за счет появления сигнала от фотоконтактного устройства.

Обмотку рамки измерительного механизма рассчи­тывают на токи до 100 мА, если прибор используют как амперметр, и до 10 мА, если как вольтметр. Большие токи вызвали бы увеличение сечения проводов обмотки рамки (обычно диаметр проводов не превышает 0,2 мм), а следовательно, массы и момента инерции подвижной части прибора. Пределы измерения по току в магнито­электрических приборах расширяют с помощью шун­тов, а по напряжению — с помощью добавочных резис­торов.

Дата добавления: 2015-05-06