Уравнение преобразования энергии в ИМ из электромагнитной в механическую (в общем виде)

Аналоговыми называются приборы, показания которых являются непрерывной функцией изменения измеряемой величины (в отличие от цифровых, где показания изменяются дискретно). Примером таких приборов могут служить стрелочные приборы, где стрелка движется плавно, непрерыво, без скачков (амперметр, вольтметр и.т.д).

Электромеханическими приборы называются по принципу действия (т.е. преобразуют электрическую величину, например, ток в механическое перемещение стрелки).

Отсчетное устройство

Измерительный механизм

Измерительная цепь

Аналоговые электромеханические приборы строятся по следующей схеме:

Измерительная цепь представляет собой измерительный преобразователь и преобразует измеряемую величину Х (ток) в другую величину Х1, непосредственно воздействующую на измерительный механизм.

Измерительный механизм – преобразует электрическую величину Х1 в угловое или линейное механическое перемещение a указателя. Состоит из неподвижной и подвижной части.

В зависимости от принципа преобразования электромагнитной энергии в энергию движения подвижной части механизма различают измерительные механизмы следующих систем:

1. Магнитоэлектрические

2. Электродинамические (ферродинамические)

3. Электромагнитные

4. Электростатические

5. Индукционные.

Отсчетное устройство – обычно проградуировано в единицах измеряемой величины и служит для считывания значений механического перемещения. Отсчетное устройство состоит из неподвижной шкалы и стрелочного или светового указателя, связанного с подвижной частью ИМ.

Все электромеханические приборы состоят из следующих деталей: (см. рисунок без цифр)

1. Корпус – защищает ИМ прибора от внешних воздействий и чаще всего выполняется из пластмассы.

2. Шкала – содержит деления с обозначением значений измеряемой величины и условные обозначения (класс точности, заводской номер и т.д)

3. Указатель (стрелочный или световой)

4. Детали для установки подвижной части (опоры, ленточные растяжки, подвес).

- опоры - состоят из кернов, которые закрепляются на подвижной части по оси вращения и обоими концами входят в углубления подпятников, расположенных на неподвижной части. Недостаток: трение при вращении, которое приводит к погрешности измерений.

- растяжки – представляют собой две металлические ленты, которые одним концом крепятся к подвижной части, а другим – к неподвижной. При повороте подвижной части ленты закручиваются, создавая противодействующий момент.

- подвес – представляет собой нить, на которую свободно подвешивается подвижная часть ИМ. Приборы с подвесом имеют наибольшую чувствительность, в них применяется световой указатель.

5. Устройство для создания противодействующего момента. Если бы движению подвижной части ничего не противодействовало, то она при любом значении измеряемой величины доходила бы до упора, что делало бы измерение невозможным, поэтому обязательно создается противодействующий момент (Мпр), направленный навстречу вращающему (Мвр=-Мпр).
По способу создания противодействующего момента ИМ делятся на две группы: с механическим противодействующим моментом (при использовании опор - спиральная пружинка; при использовании растяжек – сами растяжки); с электрическим противодействующим моментом ( логометры ).

6. Успокоител ь - предназначен для того, чтобы в процессе достижения установившегося значения указатель не испытывал слишком длительных колебаний (воздушные, жидкостные, магнитоиндукционные). Жидкостное успокоение – подвижная часть помещается в вязкую жидкость. При движении подвижной части энергия расходуется на преодоление силы трения, благодаря чему создается необходимое успокоение.

7. Корректор – используется для корректировки нулевого положения указателя отключенного прибора. Основным элементом корректора является винт, расположенный на корпусе прибора. При его повороте происходит закручивание пружины, растяжек или подвеса, что перемещает подвижную часть и дает возможность установить указатель на нужную отметку шкалы.

Поскольку в приборах обычно применяется угловое перемещение подвижной части, то при написании уравнения используются не силы, действующие на подвижную часть ИМ, а моменты:

1. Вращающий момент, который определяется измеряемой величиной (х), а также может зависеть от угла поворота подвижной части (a)

Для электромеханических приборов, в которых действуют силы электромагнитнитного поля Мвр определяется из уравнения динамики системы:

(1)

где Wэм – электромагнитная энергия, сосредоточенная в ИМ.

2. Противодействующий момент – момент, зависящий от угла поворота и направленный навстречу вращающему.

(3)

(2)

где W – удельный противодействующий момент.

Подставим (1) и (2) в (3):

.

Дата добавления: 2013-12-12