Основы электротехники Методические указания Основы электроники Курсовая работа Лабораторные работы Основы теории цепей

Лабораторные по электротехникеи электронике. Оформление отчета

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ

Электромеханические измерительные приборы

 Электромеханический измерительный прибор прямого действия представляет собой прибор, в котором положение подвижной части зависит от значения измеряемой величины. В таком приборе происходит одно или несколько преобразований сигнала измерительной информации от входа к выходу без применения обратной связи. Независимо от назначения и принципа действия такие приборы состоят из измерительной цепи, измерительного механизма и отсчетного устройства(рис. 19.1).

Рис. 19.1

 Измерительная цепь – совокупность элементов измерительного прибора, образующих непрерывный путь прохождения измеряемого сигнала одной физической величины от входа к выходу. В измерительной цепи происходит одно из ряда преобразований измеряемой величины х в функционально связанную с ней электрическую величину у.

  Измерительный механизм – часть прибора, которая вызывает необходимое перемещение его указателя (стрелки, светового пятна и др.). В измерительном механизме магнитная энергия, пропорциональная измеряемой величине, преобразуется в механическую энергию, вызывающую перемещение подвижной части на угол .

  Отсчетное устройство – часть прибора, показывающая значение измеряемой величины.

  Общими элементами аналоговых электромеханических приборов являются: корпус (из металла или пластмассы), неподвижная и подвижная части (катушка, ферромагнитный магнитопровод или алюминиевый вращающийся диск), противодействующее устройство (спиральная или ленточная пружина), успокоитель (жидкостный или магнитоиндукционный), корректор нулевого положения и отсчетное устройство (шкала и указатель).

  При включении прибора на его подвижную часть действуют два момента:

 вращающий  (возникающий в результате взаимодействия электромагнитных полей, возбуждаемых подвижной и неподвижной частями)

 , (19.1)

где  – производная электромагнитной энергии  по углу перемещения подвижной части ;

 противодействующий (обусловлен противодействием закручивающейся пружины)

 , (19.2)

где  – удельный момент пружины, зависящий от ее размеров и материала.

 Под действием вращающего момента закручивается (или раскручивается) противодействующая пружина. В этом случае подвижная часть (и указатель) под действием разности моментов будет перемещаться в ту или иную сторону до их равенства.

Рис. 19.2

 Магнитоэлектрические приборы. Принцип действия магнитоэлектрических приборов основан на взаимодействии магнитного поля постоянного магнита и поля контура с током. Возникающий момент вызывает перемещение подвижной части (катушки с током или постоянного магнита) относительно неподвижной. Механизмы таких приборов выполняют с подвижной катушкой (рамкой) или подвижным магнитом. Большое распространение вследствие высокой точности и чувствительности получили магнитоэлектрические приборы с подвижной катушкой (с внешним постоянным магнитом). Механизм такого прибора состоит (рис. 19.2) из указателя (стрелки), подвижной катушки (рамки), в полости которой помещен неподвижный постоянный магнит. Катушка укреплена на полуосях, с которыми соединены две спиральные пружины, используемые для создания противодействующего момента.

 При включении прибора по его подвижной катушке протекает ток, который, взаимодействуя с полем постоянного магнита, создает вращающий момент

 , (19.3)

где В – магнитная индукция в зазоре; s – площадь катушки;  – число витков катушки.

 Установившееся состояние подвижной части механизма наступит при равенстве вращающего и противодействующего моментов. Поэтому угол отклонения (установившееся положение) указателя отсчетного устройства прибора пропорционален току

 , (19.4)

где S – чувствительность (конструктивный параметр) прибора.

 Разновидностью магнитоэлектрических приборов является магнитоэлектрический логометр (рис. 19.3). Его подвижная часть представляет собой две катушки, укрепленные на одной оси и помещенные в поле постоянного магнита. Направления токов в катушках I1 и I2 выбирают такими, чтобы создаваемые ими вращающие моменты М1 и М2 были направлены в противоположные стороны. При включении прибора его подвижная часть перемещается в сторону действия большего момента до их равенства. Поэтому угол отклонения (установившееся положение) указателя пропорционален отношению токов в подвижных катушка

 , (19.5)

где  – чувствительность логометра. 

 Логометры широко применяют в приборах для измерения сопротивлений – омметрах и мегомметрах, а также для измерений и регистрации температуры, влажности, давлений, расходов жидкостей и др.

 Другой разновидностью магнитоэлектрических приборов являются гальванометры – приборы высокой чувствительности. Повышенной чувствительности в гальванометрах по сравнению с ранее рассмотренной конструкцией механизма достигают за счет подвеса подвижной части или удлинения указателя (применения светового отсчета).

  Для использования магнитоэлектрических приборов в цепях переменного тока их комплектуют различными преобразователями переменного тока в постоянный. В зависимости от вида преобразователя, используемого в приборе, различают тепловые и электронные приборы (рассмотрены в разделе 19.3).

 Схема теплового измерительного прибора представляет собой сочетание теплового преобразователя и магнитоэлектрического прибора. В качестве теплового преобразователя в таких приборах применяют термопары – соединение двух однородных металлов (в виде стержней или проводников), спаянных (или сваренных) одними концами и со свободными противоположными концами. При воздействии на соединенные концы термопары температуры проводника, нагретого вследствие протекания измеряемого тока, между свободными концами возникает термо-ЭДС. Значение этой термо-ЭДС пропорционально разности температур соединенных и свободных концов термопары. Перемещение подвижной части механизма магнитоэлектрического прибора, включенного между свободными концами термопары, пропорционально квадрату измеряемого тока

 , (19.5)

где   – коэффициент, зависящий от свойств термопары и измерительного механизма прибора.

  Тепловые измерительные приборы имеют высокую точность измерений в большом частотном диапазоне. Их показания не зависят от формы измеряемого тока, однако чувствительность и перегрузочная способность невысока. Используют такие приборы в основном в качестве амперметров и (реже) вольтметров в цепях с несинусоидальной формой тока промышленной и повышенной частот.

 Магнитоэлектрические приборы имеют высокую точность и чувствительность, большой вращающий момент при малых измеряемых величинах (токах), высокую стабильность элементов, что позволяют создавать приборы классов точности до 0,1.

Рис. 19.4

 Магнитоэлектрические приборы широко применяют в качестве амперметров и вольтметров постоянного тока. Так как приборы вибро- и ударопрочные, их устанавливают в распределительных щитах передвижных электростанций, приборных панелях автомобилей, сельскохозяйственных машин и тракторов.

 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6

 Измерение мощности в цепи трехфазного тока.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7

 Измерение сопротивлений амперметром и вольтметром, омметром.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 8

 Проверка индукционного счетчика.

Вопросы для самопроверки

Какие существуют виды погрешностей при измерениях?

На какие классы точности делятся электроизмерительные
приборы? Как определяется класс точности прибора?

Какими знаками на шкале обозначаются приборы магнито­электрической, электродинамической и индукционной систем?

Как производят расширение предела измерений амперметра и вольтметра?

Какие системы электроизмерительных приборов преимущест­венно используются для измерения в цепях переменного то­ка промышленной частоты?

Начертите схему включения  ваттметра в цепь однофазного
переменного тока.

Как измеряется мощность в трехфазной и четырехфазной цепях трехфазного переменного тока?

Начерните схему включения однофазного счетчика.

Как определить коэффициент мощности предприятии по показателям счетчиков «активной и реактивной энергии?

Какие методы используются для измерения сопротивлений?
Порядок измерения сопротивления  изоляции мегаметром.

Что такое датчик и какова его роль при измерении неэлектрических величин?


На главный раздел сайта: Выполнение курсовой по электронике