Практическая работа №3. Аналоговые измерительные приборы
Устройство аналоговых измерительных приборов
Отсчетное устройство средства измерения имеет шкалу, нанесенную на циферблат прибора.
На шкалу наносят отметки в виде короткой вертикальной черты, соответствующие некоторым значениям измеряемой величины.
Интервал между двумя соседними отметками шкалы называют делением шкалы.
Шкалы бывают равномерными и неравномерными.
ХН – начальное значение; 0 – 8 – диапазон показаний;
ХК – конечное значение; 2 – 8 – диапазон измерений.
Отсчет значения измеряемой величины по шкале прибора производится с помощью указателя. Указатель может быть стрелочным или световым.
Стрелочный указатель – стрелка клиновидной, ножевой или стержневой формы.
Световой указатель – луч света, образующий на шкале световое пятно с индексом, по которому проводят отсчет показаний.
Устройство для создания противодействующего момента
Для обеспечения связи между углом поворота подвижной части и значением измеряемой величины необходимо создавать противодействующий момент.
В аналоговых измерительных приборах противодействующий момент создается двумя способами.
I способ: с помощью противодействующих пружин. Пружины выполняются в виде спирали из бронзы. Один конец, внутренний, прикрепляется к подвижной части И.М., а другой, наружный – к неподвижной части прибора. Вращающий момент, возникающий в И.М., закручивает пружину до тех пор, пока вращающий момент не будет равен противодействующему моменту.
В случае применения двух спиральных пружин, последние используются для подведения тока в подвижную часть прибора.
II способ: с помощью растяжек.
Растяжка – металлические ленточки шириной от 0,08 до 0,35 мм и толщиной от 0,01 до 0,04 мм из бронзы, платины. Обычно используют две растяжки. Растяжки создают противодействующий момент и укрепляют подвижную часть. Они используются для подведения тока.
Одна из растяжек или конец спиральной пружины прикрепляется к корректору.
Устройства для создания успокаивающего момента
При изменении измеряемой величины изменяется вращающий момент, нарушается равенство между значениями вращающего и противодействующего моментов.
Время, необходимое для уравновешивания противодействующего и вращающего моментов, называют временем успокоения подвижной части прибора.
Для обеспечения требуемого времени успокоения применяют успокоители.
| а)воздушный; | б) магнитоиндукционный; | в)жидкостный. |
Воздушный успокаиватель применяют в приборах старых разработок, имеющих подвижную часть на оси с противодействующим моментом. Он состоит из: 1) закрытой камеры; 2) легкого алюминиевого крыла; 3) оси подвижной части прибора.
Индукционный успокоитель состоит из: 1) неподвижного постоянного магнита; 2) магнитопровода; 3) крыла успокоителя.
Он применяется там, где поле постоянного магнита не оказывает влияние на работу И.М.
Жидкостный успокоитель используется в приборах малых размеров по высоте. Он состоит из: 1) диска, закрепленного на подвижной части прибора; 2) диска, закрепленного на неподвижной части прибора; 3) зазора от 0,1 до 0,15 мм.
Между дисками в зазоре находится специальная маловысыхающая кремнисто–органическая жидкость.
Габаритные размеры приборов
Габаритные размеры подразделяются на четыре типа. Типы корпусов отличаются конфигурацией и размерами фланца и формой углубленной части, в которой расположены И.М. и И.У.
а. Корпус с квадратным фланцем и круглой углубленной частью, расположенной по центру.
б. Корпус с прямоугольным фланцем и прямоугольной углубленной частью.
в. Корпус с прямоугольным фланцем и прямоугольной углубленной частью (узкопрофильный).
г.Корпус с прямоугольным фланцем и круглой углубленной частью, смещенной к нижней стороне фланца.
Практическая работа №4
а) Магнитоэлектрический логометр.
Магнитоэлектрический логометрический механизм
Широкое применение находят логометрические магнитоэлектрические механизмы. В магнитоэлектрических логометрах в поле постоянного магнита 1 находится подвижная часть из двух жесткозакрепленных на оси рамок 2. Пружины, создающие противодействующий момент, здесь не нужны. На рамки действуют моменты, направленные в противоположные стороны (один можно считать вращающим, а другой – противодействующим). Сердечник 3 и полюсные наконечники 4 изготавливаются из магнитомягкого материала.
Индукция в местах расположения активных сторон рамок соответственно равна: В1 = f1(α) и В2 = f2(α), тогда моменты, действующие на подвижную часть, можно выразить следующим образом:
Подвижная часть занимает положение установившегося отклонения, соответствующее условию М1= -М2 или I1F1(α)=I2F2(α), откуда
Таким образом, логометр измеряет отношение токов, протекающих в обмотках рамок.
б) Электродинамический и ферродинамический логометры.
Схема устройства и векторная диаграмма электродинамического логометра
Широкое применение находят электродинамические и ферродинамические логометрические механизмы разнообразных конструкций и типов.
1. Электродинамический логометр. Он состоит из неподвижной катушки А, имеющей две части и две жестко скрепленные под некоторым углом подвижные катушки 1 и 2. Для подвода тока к подвижным катушкам служат безмоментные тоководы.
Угол поворота подвижной части электродинамического логометра определяется отношением проекции векторов токов в подвижных катушках на вектор тока в неподвижной катушке.
2. Логометры ферродинамической системы.
Они могут быть с равномерной и неравномерной магнитной индукцией, с перекрещенными и не перекрещенными подвижными катушками.
Конструкции ферродинамических логометров: а) с перекрещенными подвижными катушками; б) с неперекрещенными подвижными катушками
Устройство а аналогично устройству магнитоэлектрического логометра. В устройстве б подвижные катушки перемещаются в воздушных зазорах двух магнитопроводов, смонтированных вместе. Магнитные потоки в зазорах магнитопроводов создаются неподвижными катушками А1 и А2, обтекаемыми одним током.
в) Электромагнитные логометры.
Электромагнитный логометрический измерительный механизм
Широкое применение на переменном токе находят также электромагнитные логометрические механизмы. Они бывают двухмоментные и трехмоментные.
1) Двухмоментный механизм состоит из двух неподвижных катушек и двух ферромагнитных сердечников, укрепленных на одной оси.
2) Трехмоментные механизмы отличаются наличием между катушками переменной магнитной связи.
Контрольные вопросы
1. Опишите устройство и принцип действия магнитоэлектрического электроизмерительного прибора.
2. Опишите устройство и принцип действия электродинамического электроизмерительного прибора.
3. Опишите устройство и принцип действия электромагнитного электроизмерительного прибора.
4. Поясните принцип работы логометра.
5. Как влияют на показания приборов их собственные индуктивности и емкости?
6. Каковы принципы действия, достоинства и недостатки термоэлектрических приборов?
Практическая работа №3. Аналоговые измерительные приборы
Контрольные вопросы
1. Перечислите системы и классы точности приборов.
2. Какова роль корректора, успокоителя и зеркальной шкалы в приборах?
3. Какие условные обозначения имеются на шкале электроизмерительного прибора?
4. Как действует магнитный успокоитель?
5. Как действует воздушный успокоитель?
Аналоговыми измерительными прибораминазывают приборы, показания которых являются непрерывной функцией изменений измеряемой величины.
Это приборы, допускающие отсчитывание показаний. Все аналоговые приборы состоят из указателя отсчетного устройства, жестко связанного с подвижной частью измерительного механизма, осуществляющего преобразование измеряемой электрической величины в угловое перемещение подвижной части. Независимо от назначения аналогового электроизмерительного прибора они содержат отсчетное устройство, устройство по созданию противодействующего и успокаивающего моментов, опорное устройство.
Общими для всех аналоговых приборов являются технические требования, определяемые соответствующими ГОСТами.
Общие технические требования ко всем аналоговым и цифровым приборам, а также к мерам электрических величин и измерительным преобразователям сформулированы в ГОСТ.
Государственные стандарты на отдельные виды аппаратуры устанавливают:
а) различные классы точности для амперметров и вольтметров: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4 и 5;
б) требования к электрической прочности и сопротивлению изоляции;
в) регламент времени успокоения подвижной части приборов;
г) требования к способности приборов выдерживать нагрузку током или напряжением, равным 120% конечного значения в течение двух часов;
д) требования к транспортировке и хранению;
е) требования к климатическим и механическим влияющим величинам;
ж) виды условных обозначений приборов.
Классы точности приборов устанавливаются по основной приведенной погрешности. Наибольшее численное значение основной приведенной погрешности прибора каждого данного класса не должно превышать численного значения этого класса. Например, для прибора класса 0,2 численное значение наибольшей основной приведенной погрешности не должно превышать ±0,2%.
Кроме того, в ГОСТ для каждого данного класса точности прибора регламентируются погрешности (шкалой прибора температуры окружающей среды, внешние магнитные и электрические поля).
Требования также устанавливаются к электрической погрешности и сопротивлению изоляции.
Регламентируется время успокоения подвижной части приборов, которое для большинства аналоговых приборов не должно превышать 4 с. Исключение составляют термоэлектрические и электростатические приборы, для которых время не превышает 6 с.
В соответствии с требованиями приборы должны выдерживать нагрузку током и напряжением, равным 120% конечного значения, в течение 2 ч.
Для всех приборов по значениям климатических и механических величин ГОСТ устанавливает 7 различных групп. Предусмотрены транспортировка, хранение.
| Наименование | Условное обозначение | Наименование |
| Магнитоэлектрический | Магнитоэлектрический с электронным преобразователем | |
| Логометр магнитоэлектрический | Термоэлектрический | |
| Электромагнитный | Ток постоянный | |
| Электродинамический | Ток переменный | |
| Ферродинамический | Постоянный и переменный ток | |
| Логометр ферродинамический | Трехфазный ток | |
| Индукционный | Вертикальный | |
| Электростатический | Горизонтальный | |
| Выпрямительный | Класс точности | |
| Логометр электромагнитный | Напряжение испытательное |
Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.
Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.
Источник
ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ
Лекция №5. ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ
Электромеханические приборы применяют для измерения тока, напряжения, мощности, сопротивления и других электрических величин в цепях постоянного и переменного тока низкой частоты. Широко используют их в качестве выходных устройств приборов для измерения магнитных величин, параметров радиотехнических сигналов, характеристик электрических цепей.
Электромеханические приборы, как правило, состоят из простейшей схемы преобразования измеряемой величины и измерительного механизма.
Электромеханические приборы классифицируют по принципу действия, степени точности и т. д. Основой их является измерительный механизм (ИМ), имеющий неподвижную и подвижную части, а также отсчетное устройство. В ИМ электромагнитная энергия преобразуется в энергию механического перемещения подвижной части. По принципу действия электромеханические измерительные механизмы и приборы делят на следующие системы:
· магнитоэлектрическую, основанную на взаимодействии рамки, обтекаемой током, с полем постоянного магнита;
· ферродинамическую, основанную на взаимодействии рамки, обтекаемой током, с полем электромагнита;
· электродинамическую, использующую силы взаимодействия между подвижной и неподвижной катушками, обтекаемыми током;
· электромагнитную, основанную на взаимодействии ферромагнитного сердечника с неподвижной катушкой, обтекаемой током;
· электростатическую, использующую силы электрического взаимодействия между подвижными и неподвижными электродами;
· индукционную, основанную на взаимодействии переменных магнитных полей, создаваемых неподвижными катушками, с токами, индуцированными этими полями в подвижной части механизма.
Существуют также измерительные механизмы магнитоиндукционной, вибрационной и тепловой систем, однако они используются редко и интереса не представляют.
Наряду с делением электромеханических приборов по принципу действия их классифицируют и по другим признакам. Например, для измерений в цепях переменного тока широко используют приборы, состоящие из магнитоэлектрического измерительного механизма и схемы преобразования переменного тока в постоянный. В зависимости от принципа действия преобразователя такие приборы называют выпрямительными, термоэлектрическими или электронными.
По степени точности электроизмерительные приборы делят на восемь классов: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0.
Название измерительного прибора определяется его значением (измеряемой величиной). Различают амперметры, вольтметры, ваттметры, омметры, фазометры. Широко используются комбинированные приборы – ампервольтметры, вольтомметры и др.
Электроизмерительные приборы делят также на показывающие и самопишущие, щитовые и переносные. По размерам корпуса они могут быть миниатюрными, малого, среднего и большого габаритов.
В зависимости от условий эксплуатации, степени защищенности от механических воздействий, влияния внешних полей измерительные приборы разделяют на ряд групп и категорий, которые в рамках данной лекции мы рассматривать не будем.
Конструкции основных узлов. Механизмы электроизмерительных приборов отличаются большим разнообразием конструкций. Однако можно выделить ряд узлов и деталей, характерных для большинства из них.
К таким узлам относятся устройства для установки подвижной части и создания противодействующего момента, успокоители, отсчетные устройства, корпуса.
Устройства для установки подвижной части. Распространены два способа установки подвижной части – на опорах и на растяжках. При первом способе подвижная часть крепится на оси или двух полуосях. Крепление на полуосях характерно для механизмов с подвижной рамкой. Ось устанавливают с помощью опор. Типичная конструкция верхней опоры (рисунок 10) состоит из стального керна, запрессованного в ось, и корундового или рубинового подпятника. Подпятником служит камень, завальцованный в регулировочный винт. Наличие винта позволяет изменять зазор между керном и подпятником.
Опоры являются важнейшим узлом ИМ, во многом определяющим его свойства. Трение в опорах ограничивает точность и чувствительность. ИМ является причиной износа опор. Поэтому при выборе материалов для кернов, подпятников и углов их расточки исходят из требования минимального трения в опорах.
Более совершенным является способ крепления подвижной части на растяжках – двух упругих металлических ленточках, изготовленных из бронзы или специальных сплавов. Одним концом растяжки крепят к рамке, другим – к плоским пружинам, называемым рессорами, которые создают натяжение и поддерживают подвижную часть механизма в рабочем положении.
При таком способе установки подвижной части практически устраняется трение в опорах, что существенно повышает чувствительность и точность измерительного механизма. Преимуществом этой конструкции является также ее высокая износоустойчивость. Поэтому в современных приборах широко применяют этот способ крепления подвижной части.
Устройства для создания противодействующего момента. В ИМ с установкой подвижной части на опорах противодействующий момент создают одной или двумя плоскими спиральными пружинками.
Одним концом пружинка крепится к оси или полуоси, другим – к поводку корректора (рисунок 11). Корректор служит для установки на нуль стрелки прибора перед началом измерений. Он состоит из винта с эксцентрично расположенным пальцем и поводка. При вращении винта поводок поворачивается, меняя в некоторых пределах угол закручивания пружинки, что вызывает перемещение стрелки. Показанные на рисунке 11 противовесы служат для уравновешивания стрелки.
В механизмах с креплением подвижной части на растяжках для создания противодействующего момента используют упругие свойства растяжек. При повороте рамки растяжки закручиваются; возникающие при этом силы создают момент, пропорциональный углу поворота подвижной части ИМ. Спиральные пружинки и растяжки используют также для подведения тока к обмотке рамки.
Успокоители. В электромеханических приборах применяют успокоители двух типов – магнитоиндукционные и воздушные.
Магнитоиндукционный успокоитель (рисунок 12, а) состоит из постоянного магнита с узким зазором и алюминиевого сектора, установленного на оси. При движении сектора в нем индуцируются вихревые токи, сила взаимодействия которых с полем магнита всегда направлена в сторону, противоположную движению. Поэтому колебания подвижной части быстро затухают.
В магнитоэлектрических ИМ роль успокоителя выполняет алюминиевый каркас рамки.
Воздушный успокоитель изображен на рисунке 12, б. Он состоит из камеры, оси и алюминиевого крыла, жестко скрепленного с подвижной частью механизма. Вследствие малого зазора между крылом и внутренними стенками камеры при движении крыла появляется тормозящий момент, обусловленный разностью давлений в левой и правой частях камеры.
Отсчетные устройства. Они служат для визуального определения числового значения измеряемой величины. Отсчетное устройство стрелочного прибора (рисунок 13) состоит из стрелки (указателя), жестко скрепленной с подвижной частью механизма, и циферблата с нанесенной на его лицевую сторону шкалой. Шкалой называется совокупность отметок (штрихов), расположенных в определенной последовательности, и проставленных у некоторых из них чисел отсчета, соответствующих ряду последовательных значений измеряемой величины. В измерительных приборах обычно используют, металлические стрелки – плоские или трубчатые. Конец стрелки может иметь копьевидную или ножевидную форму. Последняя применяется в приборах с зеркальным отсчетом (рисунок 13, б).
Шкалы бывают равномерные и неравномерные (квадратичными, логарифмическими и др.). Расстояние между двумя соседними штрихами называется делением шкалы. Разность значений измеряемой величины, соответствующая двум соседним отметкам, называется ценой деления. Цена деления Ц равномерной шкалы равна конечному значению измеряемой величины на шкале Ак, деленному на число делений n: 
. Цену деления обычно выбирают кратной погрешности прибора: Ц = 2D или Ц = 4D. Таким образом, по цене деления можно получить представление об абсолютной погрешности прибора.
Шкала называется односторонней, если нулевая отметка помещена у ее начала, и двусторонней – при нуле посередине. Шкалу наносят на циферблат прибора; на нем же помещают название прибора и условные обозначения, характеризующие тип прибора и условия его эксплуатации (см. табл. 1).
Указатели бывают также оптическими. Оптические указатели состоят из источника света, зеркальца, расположенного на подвижной части, и системы зеркал, удлиняющих путь луча света и направляющих его на полупрозрачную шкалу. Оптические указатели обеспечивают большую чувствительность прибора и меньшую погрешность отсчета по сравнению со стрелочными.
Корпуса. Они предназначены для защиты прибора от пыли, влаги и механических воздействий, иногда выполняют также роль экрана. Корпуса разделяют на обыкновенные (защищающие только от загрязнений и механических повреждений), пылезащищенные, водозащищенные, газозащищенные. Их делают из пластмассы, металла и других материалов.
Таблица 1. Условные обозначения на циферблате приборов
| Наименование | Обозначение | |
| Принцип действия | Прибор | Логометр |
| магнитоэлектрический с подвижной рамкой |  |  |
| магнитоэлектрический с подвижным магнитом |  |  |
| электромагнитный |  |  |
| электродинамический |  |  |
| ферродинамический |  |  |
| индукционный |  |  |
| электростатический |  | нет |
| термоэлектрический |  | нет |
| выпрямительный |  | нет |
| электронный |  | нет |
| Род тока | ||
| постоянный |  | |
| переменный 50 Гц |  | |
| трехфазный |  | |
| постоянный и переменный |  | |
| переменный 400 Гц |  | |
| Положение шкалы | ||
| вертикальное |  | |
| горизонтальное |  | |
| наклонное под углом к горизонту |  | |
| Класс точности при нормировании погрешности в процентах | ||
| от диапазона измерения | 1,5 | |
| от длины шкалы |  | |
| Категория (первая) защищенности от влияния внешних магнитных полей |  | |
| Категория (первая) защищенности от влияния внешних электрических полей |  | |
| Измерительная цепь изолирована от корпуса и испытана напряжением (например, 2кВ) |  | |
| Положение прибора относительно земного магнитного поля |  | |
| Внимание! Смотри дополнительные указания в паспорте и инструкции по эксплуатации |  |
Дата добавления: 2016-04-06 ; просмотров: 4875 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
Источник
