 |
Условные обозначения на циферблатах приборов.
|
|
|
|
На циферблатах или лицевых панелях аналоговых электромеханических приборов наносятся условные обозначения, характеризующие его назначение, принцип действия и основные принадлежности:
Обозначение функциональной принадлежности:
А, кА, μ А, m А - амперметры;
V, kV, mV - вольтметры;
W, kW, MW - ваттметры активной мощности;
VAR, kVAR, MVAR -варметры реактивной мощности;
Hz, kHZ - частотомеры;
Ω, кΩ, МΩ - омметры;
φо -фазометры;
сos φ - измерители коэффициента активной мощности;
sin φ - измерители коэффициента реактивной мощности;
H, mH, μH - измерители индуктивности;
F, mF, nF, μF - измерители электрической ёмкости.
Остальные условные обозначения приведены на рис.4.1 и 4.2.
В двухполупериодной схеме выпрямления обе полуволны выпрямленного тока протекают через измерительный механизм, т.е. среднее значение выпрямленного тока в два раза больше.
Среднее значение вращающего момента в приборе с однополупериодным выпрямлением:
BSw
Мср ═ ——— Iср
где В – индукция в зазоре магнита, S – активная площадь рамки, w - числовитков, Iср - средневыпрямленное значение тока.
1 T
Iср ═ — ∫ I m sin wt dt
T 0
Соответственно, угол поворота подвижной части:
BSω
α ═ ——— Iср
2W
В приборах с двухполупериодным выпрямлением Мср и α увеличивается в два раза.
Шкалы приборов градуируются в действующих значениях переменного тока или напряжения. Действующие и средневыпрямленные значения связаны между собой выражением:
Iср =I/Kф
где Кф – коэффициент формы кривой тока. Для синусоиды Кф=1,11. При несинусоидальных токах или напряжениях возникает погрешность показаний выпрямительных приборов.
В связи с тем, что параметры полупроводниковых диодов заметно зависят от температуры, стараются уменьшить число диодов в схемах выпрямления, например, по схеме на рис. 5.20. В этом случае уменьшается температурная погрешность прибора, но увеличивается потребление энергии от измеряемой цепи.
|
|
|
VD1 VD 2 Рис. 5.20. Мостовая схема
выпрямления с заменой двух
диодов резисторами.
R R
При включении выпрямительных приборов используют шунты и добавочные резисторы. На рис. 5.21 показана схема включения выпрямительного прибора в качестве вольтметра. Здесь использованы дополнительные резисторы R1g и R2g. Шунтирование части дополнитель-
магнитоэлектрический с подвижной рамкой
магнитоэлектрический логометр
х
◅► магнитоэлектрический с подвижным магнитом
магнитоэлектрический логометр с
подвижным магнитом
 |
электромагнитный
электромагнитный логометр
 |
электродинамический
 |
электродинамический логометр
 |
ферродинамический
 |
электростатический
 |
выпрямительный
тепловой с неизолированным термопреобразователем
 |
тепловой с изолированным термопреобразователем
индукционный
индукционный логометр
Рис. 4.2. Условные обозначения систем приборов.
Энергия электрического поля системы подвижных и неподвижных электродов определяется емкостью системы:
U2
W0 ═ ——C2
Вращающий момент.
dW0 1 dC
Мвр═ ——— ═ — U2 ——
dα 2 dα
На переменном напряжении используется действующее значение напряжения. Угол поворота подвижной части:
DC
α ═ —— U2 ——
2W dα
В принципе шкала приборов электростатической системы неравномерна. Реально ее удается линеаризировать в пределах 15-100 % шкалы.
Электроды механизма изготавливаются из алюминия. Расстояние между подвижными и неподвижными электродами очень мало - менее миллиметра, поэтому в прибор встраивается защитное сопротивление, включенное последовательно в цепь и не влияющее на величину вращающего момента.
|
|
|
С1 R1
U U
C2 R2
Рис. 5.16. Расширение пределов Рис. 5.17. Расширение пределов
электростатического вольтметра электростатического вольтметра
на постоянном токе. на переменном токе.
Чувствительность механизмов этого типа не велика. Вольтметров электростатической системы на напряжение ниже 10 В не существует. Для исключения влияния внешних электрических полей механизмы экранируют.
Достоинством электростатической системы является возможность измерения напряжений как постоянного, так и переменного тока, в том числе высоких частот. Приборы обладают малой температурной и частотной погрешностью. На высоких частотах, более 300 кГц, защитный резистор вносит дополнительную погрешность, и его отключают.
Существенным преимуществом электростатических механизмов является отсутствие потребления мощности при измерениях в цепях постоянного тока и очень малое потребление в цепях переменного тока.
Расширение диапазона измерения на переменном токе производятся включением емкостного (рис. 5.16), а на постоянном токе резистивного (рис. 5.1 7) делителей.
α
Рис. 4.3. Схема светового
указателя.
α α l
a
Опорные устройства.
Опорное устройство обеспечивает установку подвижной части измерительного механизма прибора. Применяют установку на опорах, растяжках и подвесах.
При использовании опор подвижная часть крепится на жесткой оси или на полуосях. Крепление на полуосях характерно для механизмов с подвижной рамкой. Конструкция опоры состоит из керна, запрессованного в ось и подпятника, представляющего собой камень, завальцованный в регулировочный винт. Наличие винта позволяет изменить продольный люфт оси. Материал и конструкция кернов обеспечивают минимально возможное трение в опорах.
Растяжки представляют собой упругие бронзовые ленты, прикрепляемые одним концом к подвижной части, а другим - к неподвижным деталям прибора. Через них подводится ток к неподвижной части. Современные чувствительные приборы используют установку подвижной части главным образом на растяжках.
|
|
|
Недостаток таких жестких опор – наличие погрешности от трения, недостаточная надёжность при воздействии механических вибраций.
Подвижная часть измерительных элементов высокой чувствительности крепится на растяжках – упругих бронзовых лентах, растягиваемых плоскими пружинками, создающими требуемое натяжение. При этом практически устраняется трение в опорах и повышается износоустойчивость подвижной части.
В чувствительных гальванометрах может применяться крепление подвижной части на подвесе. Подвес, подобно растяжке, представляет собой тонкую упругую металлическую нить, на которой свободно подвешивается подвижная часть. Такие приборы требуют стационарной установки по уровню, исключающей начальное отклонение подвеса от вертикали.
определяется действующим значением тока:
1 T
I═ — ∫ i2 dt
T 0
Рис. 5.14. Электромагнитный механизм с магнитопроводом.
В состоянии равновесия угол отклонения оси измерительного механизма:
I2 dL
α ═ —————.
2W dα
Выражение определяет неравномерность шкалы. Подбором формы полюсных наконечников и подвижного сердечника добиваются линеаризации шкалы, начиная с 15-20% ее конечного значения.
На переменном токе вихревые токи, наводимые в металлических частях прибора, оказывают размагничивающее влияние на сердечник уменьшение показаний с ростом частоты.
Электромагнитные механизмы без магнитопровода чувствительны влиянию внешних магнитных полей и требуют экранирования. У механизмов с магнитопроводом собственное поле гораздо сильнее и они практически не реагируют на внешние поля.
Достоинства электромагнитных приборов – возможность работы на постоянном и переменном токах, устойчивость к токовым перегрузкам (как никакой другой прибор), простота конструкции и надежность в эксплуатации.
Недостатками можно считать неравномерность шкалы, влияние внешних магнитных полей и большое собственное потребление мощности, обусловливающее плохую чувствительность.
|
|
|
Электромеханический логометр содержит две катушки и два подвижных сердечника на одной оси, расположенные так, что при увеличении индуктивности одной катушки индуктивность другой будет уменьшаться. Угол поворота подвижной части логометра зависят от соотношения токов в обеих катушках:
α ═ f (I1/I2)
|
|
|
