 |
Электростатические механизмы.
|
|
|
|
Рис. 5.15. Электростатический механизм.
│
Электростатические измерительные механизмы основаны на использовании эффекта перемещения подвижной части под действием энергии электрического поля системы двух или более заряженных проводников. Механизм представляет собой конденсатор переменной емкости - рис. 5,15. Перемещение подвижной части связано с изменением емкости конденсатора. Существуют механизмы, у которых изменение электрической емкости системы происходят за счет изменения активной площади проводников или за счет изменения расстояния между проводниками постоянной площади. Первый способ характерен для вольтметров с напряжением от десятков до сотен вольт, второй – для киловольтметров. По принципу действия приборы электростатической системы могут измерять только напряжение.
Отсчётные устройства.
Отсчётные устройства измерительных приборов содержат шкалу, нанесённую на циферблат прибора, и указатель. На шкалу нанесены отметки значений измеряемой величины. Интервал между двумя соседними отметками называется делением шкалы. Те деления, возле которых проставлены цифры, называются числовыми отметками. Шкала прибора может быть равномерной и неравномерной. Равномерная шкала присуща приборам, у которых чувствительность измерительного механизма неизменна в любой точке шкалы. Наименьшее значение измеряемой величины, указанной на шкале, называется начальным значением шкалы хн. Часто хн=0. Наибольшее значение измеряемой величины, указанное на шкале, называется конечным значением шкалы хк. Область значения шкалы х н до хк образует диапазон показаний.
Диапазоном измерений называется область значений измеряемой величины, для которой нормированы погрешности измерений, не выходящие за пределы, ограниченные классом точности прибора. Для указания пределов измерений на шкалах ставят точку в начале или конце диапазона показаний. В приборах с равномерной шкалой диапазон показаний и диапазон измерений совпадают.
|
|
|
Наименьшее значение диапазона измерений называется нижним пределом, а наибольшее – верхним пределом.
Указатель служит для осуществления отсчёта показаний по шкале. Указатель может быть стрелочным или световым. Стрелочный указатель жестко связан с подвижной частью измерительного механизма. Конец стрелочного указателя отформовывается таким образом, чтобы уменьшить неопределённость считывания. В приборах повышенной точности для уменьшения погрешности считывания от параллакса, вызванного положением наблюдателя относительно стрелки, применяют зеркальную шкалу. Считывание необходимо производить при совмещёнии стрелки с отражением в зеркале. Точность считывания зависит от длины стрелки.
Световой указатель позволяет увеличить точность считывания за счет большой длины светового луча, а также улучшить чувствительность прибора за счет уменьшения массы подвижной части измерительного механизма. В приборах со световым указателем луч света, отражаясь от миниатюрного зеркала, закрепленного на оси подвижной части, попадает на шкалу, образуя световое пятно. Отклонение светового указателя по шкале прибора а (рис.4.3) при повороте подвижной части на угол α зависит от длины l светового указателя:
а = 2а l
Длину светового указателя можно увеличивать путём многократного отражения от зеркал, расположенных на пути светового луча.
будет пропорционален мощности цепи только в случае, если δ=0. Для этого выполняют условие Rg >>Rn.
Шунтируя Rg конденсатором С, можно скомпенсировать индуктивность подвижной катушки, но такая компенсация возможно лишь на определенной частоте.
|
|
|
Для защиты от внешних полей ваттметры экранируют или астазируют. При изменении полярности тока или напряжения изменится направление вращения подвижной части ваттметра, поэтому зажимы ваттметра со стороны поступления энергии имеют специальное обозначение *. За счет секционирования катушек и Rg можно реализовать многопредельный ваттметр.
Ферродинамические ваттметры отличаются большей устойчивостью к внешним магнитным полям, более высокой чувствительностью, но худшей точностью.
5.4. Электромагнитные механизмы.
Измерительные механизмы электромагнитной системы основаны на взаимодействии магнитного поля неподвижной катушки, по которой протекает измеряемый ток, с ферромагнитным сердечником, эксцентрично установленным на оси поворотной части.
Электромагнитные механизмы без магнитопровода содержат плоскую катушку с обмоткой из медного провода, имеющую воздушный зазор, и сердечник из ферромагнитного материала с высокой магнитной проницаемостью. Противодействующий момент создается спиральными пружинами или растяжками. Успокоение магнитоиндукционное или жидкостное.
Более совершенными являются механизмы с магнитопроводом. Катушка с измеряемым током располагается на магнитопроводе, имеющем фигурные полюсные наконечники из магнитомягкого ферромагнитного материала - рис. 5.14. В зазоре между полюсными наконечниками может вращаться подвижный сердечник, укрепленный на растяжках. Подвижный сердечник изготавливается из пермаллоя. Успокоение жидкостное или отсутствует вообще.
Энергия магнитного поля, создаваемого катушкой с током I:
Wм = LI2 / 2
где L – индуктивность катушки. Вращающий момент:
dWм 1 dL
Mвр═ ——— ═ — I2 ——.
dα 2 dα
Значение индуктивности L зависит от положения подвижного сердечника.
На переменном токе среднее значение вращающего момента
|
|
|
