Нужна помощь в написании работы?

В аналоговых электромеханических измерительных приборах непосредственной оценки электромагнитная энергия, подведенная к прибору непосредственно из измеряемой цепи, преобразуется в механическую энергию углового перемещения подвижной части относительно неподвижной.

Электромеханические измерительные приборы (ЭИП) применяют для измерения тока, напряжения, мощности, сопротивлений и других электрических величин на постоянном и переменном токах преимущественно промышленной частоты 50 Гц. Эти приборы относят к приборам прямого действия. Они состоят из электрического преобразователя (измерительной цепи), электромеханического преобразователя (измерительного механизма), отсчетного устройства.

ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ ЦЕПЬ. Обеспечивает преобразование электрической измеряемой величины X в некоторую промежуточную электрическую величину Y (ток или напряжение), функционально связанную с измеряемой величиной X. Величина Y непосредственно воздействует на ИМ.

По характеру преобразования измерительная цепь может представлять собой совокупность элементов (резисторов, конденсаторов, выпрямителей, термопар и др.). Различные измерительные цепи позволяют использовать один и тот же ИМ при измерениях напряжения, тока, сопротивления, меняющихся в широких пределах. ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ МЕХАНИЗМ. Являясь основной частью конструкции прибора, он преобразует электромагнитную энергию в механическую, необходимую для отклонения на угол  ά его подвижной части относительно неподвижной, т. е.

ά = f(Y) = F(X).

Подвижная часть ИМ представляет собой механическую систему с одной степенью свободы относительно оси вращения. Момент количества движения равен сумме моментов, действующих на подвижную часть.

Дифференциальное уравнение моментов, описывающее работу ИМ, имеет вид

                                           J(d²α/dt²) =∑М,                                       (10.1)

где Jмомент инерции подвижной части ИМ; α — угол отклонения подвижной части; d²α/dt²угловое ускорение.

На подвижную часть ИМ при ее движении воздействуют:

● вращающий момент М, определяемый для всех ЗИП скоростью изменения энергии электромагнитного поля и wэ, сосредоточенной в механизме, по углу отклонения α  подвижной части. Вращающий момент является некоторой функцией измеряемой величины X, а следовательно, Y (тока, напряжения, произведения токов) и а:

 

                                      M = (dwэ/da) = f(a)Yª                                 (10.2)

где a= 1, 2;

 противодействующий момент Ма, создаваемый механическим путем с помощью спиральных пружин, растяжек, подводящих проводов и пропорциональный углу отклонения а подвижной части:

Внимание!
Если вам нужна помощь в написании работы, то рекомендуем обратиться к профессионалам. Более 70 000 авторов готовы помочь вам прямо сейчас. Бесплатные корректировки и доработки. Узнайте стоимость своей работы.

                                                       Ма  = -Wа,                                      (10.3)

где W — удельный противодействующий момент на единицу угла закручивания пружины (зависит от материала пружины и ее геометрических размеров);

● момент успокоения Мусп, т. е. момент сил сопротивления движению, всегда направленный навстречу движению и пропорциональный угловой скорости отклонения:

                                              Мусп  = - Р(dα/dt )                                  (10.4)

Где Р — коэффициент успокоения (демпфирования). Подставив (10.2)—(10.4) в (10.1), получим дифференциальное уравнение отклонения подвижной части механизма:

                                J(d²α/dt²) + Р(dα/dt ) +  Wа = М,                       (10.5)

Установившееся отклонение подвижной части ИМ определяется равенством вращающего и противодействующего моментов,

.т. е. М = Мл, в том случае, если два первых члена левой части дифференциального уравнения (10.5) равны нулю. Подставив в равенство М = Ма аналитические выражения моментов, получим уравнение шкалы прибора, показывающее зависимость угла отклонения подвижной части от значения измеряемой величины и параметров ИМ.

В зависимости от способа преобразования электромагнитной энергии в механическое угловое перемещение подвижной части ИМ электромеханические приборы делят на магнитоэлектрические, электродинамические, ферродинамические, электромагнитные и др.

ОТСЧЕТНОЕ УСТРОЙСТВО АНАЛОГОВЫХ ЗИП. Чаще всего оно состоит из указателя, жестко связанного с подвижной частью ИМ, и неподвижной шкалы. Указатели бывают стрелочные (механические) и световые. Шкала представляет собой совокупность отметок, которые расположены вдоль какой-либо линии и изображают ряд последовательных чисел, соответствующих значениям измеряемой величины. Отметки имеют вид штрихов, черточек, точек и т. п.

По начертанию шкалы бывают прямолинейные (горизонтальные или вертикальные), дуговые (при дуге до 180° включительно) и круговые (при дуге более 180°).

По расположения отметок различают шкалы равномерные и неравномерные, односторонние относительно нуля, двусторонние и безнулевые. Шкалы градуируют либо в единицах измеряемой величины (именованная шкала), либо в делениях (неименованная шкала). Числовое значение измеряемой величины равно произведению числа делений, прочитанных по шкале, на цену (постоянную) прибора. Цена деления — значение измеряемой величины, соответствующее одному делению шкалы.

Так как ЗИП являются приборами прямого действия, то чувствительность прибора SП определяется чувствительностью цепи Sц и чувствительностью измерительного механизма Sмех: SП = SцSнех. Классы точности аналоговых ЭИП: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0.

УЗЛЫ И ДЕТАЛИ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ. Для большинства ЭИП, несмотря на разнообразие ИМ, можно выделить общие узлы и детали—устройства для установки подвижной части ИМ, для создания противодействующего момента, уравновешивания и успокоения.

Так как любой измерительный механизм ЭИП состоит из подвижной и неподвижной частей, то для обеспечения свободного перемещения подвижной части последнюю устанавливают на опорах, растяжках и подвесе. При транспортировке подвижную часть ИМ закрепляют неподвижно с помощью арретира.

Устройства для установки подвижной части на опорах представляют собой легкую алюминиевую трубку, в которую запрессовывают керны (стальные отрезки). Концы кернов затачивают и шлифуют на конус с закруглением. Опираются керны на агатовые или корундовые подпятники. При установке подвижной части ИМ на кернах между керном и подпятником возникает трение, что вносит погрешность в показания прибора. В приборах высокого класса точности (лабораторных) для уменьшения трения шкала устанавливается горизонтально, нагрузка сосредоточена в основном на нижней опоре.

Устройства для установки подвижной части на растяжках представляют собой две тонкие ленты из бронзового сплава, на которых подвешивается подвижная часть ИМ. Их наличие обеспечивает отсутствие трения в опорах, облегчает подвижную систему, повышает виброустойчивость. Растяжки используют для подведения тока к обмотке рамки и создания противодействующего момента.

Устройства для установки подвижной части на подвесах используют в особо чувствительных приборах. Подвижную часть ИМ подвешивают на тонкой металлической (иногда кварцевой) нити. Ток в рамку подвижной части подводят через нить подвеса и специальный безмоментный токоподвод из золота или серебра.

Для создания противодействующего момента  используют одну или две плоские спиральные пружины  и,  вы полненные из оловянно-цинковой бронзы. Пружины служат также в качестве токоподводов к обмотке рамки подвижной части. Одним концом пружину крепят к оси или полуоси, а другим — к поводку  корректора. Корректор, устанавливающий на нуль стрелку  невключенного прибора, состоит из винта  с эксцентрично расположенным пальцем  и вилки  с поводком. Винт  корректора выводится на переднюю панель корпуса прибора, вращаясь, он движет вилку , что вызывает закручивание пружины и соответственно перемещение стрелки. Ось  заканчивается кернами, опирающимися на подпятники.

Для уравновешивания подвижной части служат грузики-противовесы. Измерительный механизм считается уравновешенным, когда центр тяжести подвижной части совпадает с осью вращения. Хорошо уравновешенный измерительный механизм показывает при различных положениях одно и то же значение

Для создания необходимого успокоения ИМ снабжают успокоителями, развивающими момент, направленный навстречу движению (время успокоения не более 4 с). В ИМ наиболее часто применяют магнитоиндукционные и воздушные успокоители, реже — жидкостные (когда требуется очень большое успокоение).

Магнитоиндукционный успокоитель  состоит из постоянного магнита  и алюминиевого диска, жестко связанного с подвижной частью механизма и свободно перемещающегося в поле постоянного магнита. Успокоение создается за счет взаимодействия токов, индуцированных в диске при его перемещении в магнитном поле постоянного магнита с потоком этого же магнита.

Воздушный успокоитель представляет собой камеру, в которой перемещается легкое алюминиевое крыло (или поршенек), жестко связанное с подвижной частью ИМ. При перемещении воздуха из одной части камеры в другую через зазор колебания подвижной части затухают.

Поделись с друзьями