Основным элементом электромеханического прибора является электромеханический измерительный механизм. Он предназначен для преобразования электрической энергии в механическую энергии перемещения подвижной части (чаще всего угловое) показывающего или регистрирующего прибора.
В зависимости от принципа действия (по способу преобразования электрической энергии в механическую) различают следующие основные системы измерительных механизмов (ИМ):
- магнитоэлектрические измерительные механизмы (МЭИМ);
- электромагнитные измерительные механизмы (ЭМИМ);
- электродинамические измерительные механизмы (ЭДИМ).
Электромеханический измерительный механизм (ЭИМ) прибора прямого преобразования состоит из неподвижной, соединенной с корпусом прибора, и подвижной частей. Неподвижная часть в зависимости от системы ЭИМ состоит из постоянного магнита (в МЭИМ), ферромагнитных элементов (в ЭМИМ) или катушек (в ЭДИМ). Подвижная часть (рамка, катушка, сердечник) механически или оптически связана с показывающим устройством. Показывающее устройство ЭИМ состоит из шкалы и стрелочного или светового указателя.
Шкала СИ – часть показывающего устройства СИ, представляющая собой упорядоченный ряд отметок вместе со связанной с ними нумерацией.
Показывающее устройство СИ – совокупность элементов СИ, которые обеспечивают визуальное восприятие значений измеряемой величины или связанных с ней величин.
Цена деления шкалы – разность значений величины, соответствующих двум соседним отметкам шкалы СИ, - согласовывается с абсолютной погрешностью СИ и превышает ее в 2 – 4 раза.
Область значений шкалы прибора, ограниченная начальным и конечным значениями шкалы, определяет диапазон показаний СИ.
Область значений величины, в пределах которой нормированы допускаемые пределы погрешности СИЮ, определяет диапазон измерений СИ. Класс точности средства измерений гарантируется только в диапазоне измерений.
Обозначения, наносимые на шкалы приборов, нормируются ГОСТ 23217 «Приборы электроизмерительные аналоговые с непосредственным отсчетом. Наносимые условные обозначения». Это единицы измеряемой величины; класс точности прибора; условные обозначения системы прибора и степени защищенности от магнитных и электрических полей; условное обозначение роды тока и числа фаз; условное обозначение рабочего положения прибора; условное обозначение испытательного напряжения изоляции; тип прибора и т.д. Кроме того ЭИМ могут иметь корректоры, предназначенные доля установки стрелки показывающего устройства на нуль.
Принцип работы ЭИМ заключается в следующем. Если ЭИМ включить в цепь постоянного тока, то под действием вращающего момента, функционально связанного с измеряемой величиной, подвижная часть поворачивается по отношению к неподвижной.
Вращающий момент для любой конструкции ЭИМ может быть определен из общего уравнения динамики системы, согласно которому момент, действующий в системе, определяется через изменением энергии W:
, где
a - угловое перемещение подвижной части (угол поворота).
Воздействие на систему только вращающего момента привело бы к отклонению подвижной части до упора. Для обеспечения перемещения подвижной части пропорционально измеряемой величине в ЭИМ создается противодействующий момент Мп (с помощью пружин, растяжек). Он пропорционален углу поворота:
Мп = kп×a, где
Kп – удельный противодействующий момент, зависящий от размеров пружины и свойств материала.
При равенстве вращающего и противодействующего моментов наступает равновесие подвижной части. Тогда
Мв = Мп, следовательно, 
, откуда угол отклонения стрелки 
. Эти выражения справедливы для механических сил (для МЭИМ).
Если противодействующий момент создается за счет электрических сил (в ЭМИМ и ЭДИМ), то движение подвижной части прекращается при равенстве двух моментов противоположного направления:
М1 = k1 × f2(a) × x1 – вращающий момент;
М2 = k2 × f2(a) × x2 – противодействующий момент, где
х1, х2 – измеряемые электрические величины;
k1, k2 – удельные вращающий и противодействующий моменты.
В состоянии равновесия М1 = М2, и 
. Отсюда можно получить выражение для угла поворота a, который будет зависеть от отношения измеряемых величин х1 и х2. Приборы, определяющие отношение двух величин, называются логометрами. В логометрах в обесточенном состоянии подвижная часть может находиться в любом положении, то есть стрелка прибора не устанавливается на нулевую отметку шкалы (что не является признаком неисправности прибора).
Подвижная часть прибора после каждого изменения своего положения устанавливается в равновесие после нескольких колебаний. На это требуется некоторое время, определяющее быстродействие прибора. Например, для ЭИМ время установления показаний не должно превышать 4 с. Для уменьшения времени установления показаний применяют успокоители следующих конструкций:
- воздушные, тормозящие стрелку за счет сопротивления воздуха;
- магнитоиндукционные, основанные на принципе Ленца;
- жидкостные.
Высокочувствительные измерительные механизмы создаются без успокоителей, что позволяет уменьшить массу подвижной части и, следовательно, возникающее трение.
Электроизмерительные приборы, выполненные на основе ЭИМ, по погрешностям измерений делятся на 8 классов точности: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0.
Поможем написать любую работу на аналогичную тему