Общие сведения по устройству и принципу действия электромеханических приборов.

Эти приборы относят к приборам прямого действия.

Они состоят изэлектрического преобразователя (измерительной цепи), электромеханическогопреобразователя (измерительного механизма), отсчетного устройства.

Измерительная цепь обеспечивает преобразование электрической измеряемой величины X в некоторую промежуточную электрическую величину Y (ток или напряжение), функционально связанную с измеряемой величиной X.

Величина Y непосредственно воздействует на измерительный механизм (ИМ).

Измерительный механизм, являясь основной частью конструкции прибора, преобразует электромагнитную энергию в механическую энергию, необходимую для отклонения его подвижной части относительно неподвижной

Отсчетное устройство состоит из указателя и шкалы. Оно преобразует

угловое перемещение подвижной части в перемещение указателя l, которое выражается в делениях шкалы.

В зависимости от принципа преобразования электромагнитной энергии

в механическое угловое перемещение подвижной части измерительного механизма, электромеханические приборы подразделяются на следующие группы

1) магнитоэлектрические;

2) электромагнитные;

3) электродинамические;

4) ферродинамические;

5) электростатические;

6) индукционные.

 

 

Моменты, действующие на подвижную часть электромеханических приборов.

Подвижная часть ИМ представляет собой механическую систему с одной степенью свободы относительно оси вращения. Момент количества движения равен сумме моментов, действующих на подвижную часть.

Дифференциальное уравнение моментов, описывающее работу ИМ,

имеет вид

где J – момент инерции подвижной части ИМ;

α – угол отклонения подвижной части.

 

вращающий момент М, определяемый для всех ЭИП скоростью изменения энергии электромагнитного поля W эм, сосредоточенной в механизме, по углу отклонения α подвижной части

противодействующий момент М пр., создаваемый механическим путем спомощью спиральных пружин, растяжек, и пропорциональный углу отклонения α подвижной части:

где W – удельный противодействующий момент на единицу угла закручиванияпружины (зависит от материала пружины и ее геометрических размеров);

 

момент успокоения Мусп, т.е. момент сил сопротивления движению,

всегда направленный навстречу движению и пропорциональный угловой скорости отклонения:

где Р – коэффициент успокоения (демпфирования).

 

Магнитоэлектрические измерительные механизмы и приборы (устройство и принципдействия магнитоэлектрического измерительного механизма, логометрическийизмерительный механизм, магнитоэлектрические амперметры и вольтметры, омметры, приборы с преобразователями).

Магнитная система прибора с внешним магнитом (рис. 2) состоит из постоянного магнита 1, магнитопровода 2 (в некоторых конструкциях, например,в случае применения кольцеобразного магнита, магнитопровод может отсутствовать), полюсных наконечников 3 и неподвижного сердечника 4. Магнитвыполняется из материалов с большой коэрцитивной силой, чаще всего из железоникельалюминиевых сплавов, и является источником магнитного потока.

В магнитоэлектрических приборах вращающий момент создается в результате взаимодействия магнитного поля постоянного магнита и проводника стоком, выполняемого обычно в виде катушки. Применяются как приборы с подвижной катушкой и неподвижным магнитом, так и приборы с неподвижнойкатушкой и подвижным магнитом. Больше распространены приборы с подвижной катушкой, которые мы и будем рассматривать.

Достоинством магнитоэлектрических приборов является высокая чувствительность и малое собственное потребление мощности. В этом отношениимагнитоэлектрические приборы не имеют себе равных.

Благодаря этим достоинствам магнитоэлектрические приборы могутприменяться с различного рода преобразователями переменного тока в постоянный и для измерений в цепях переменного тока.

К недостаткам магнитоэлектрических приборов следует, отнести несколько более сложную и дорогую конструкцию, чем, например, у электромагнитных приборов, невысокую перегрузочную способность (при перегрузкеобычно перегорают токоподводящие пружинки для создания противодействующего момента) и, самое главное, отмеченную выше возможность применения,при отсутствии преобразователей, лишь для измерений в цепях постоянноготока.

Магнитоэлектрические приборы используются главным образом в качестве амперметров, вольтметров и омметров.

 

Измерительные механизмы магнитоэлектрических амперметров и вольтметров принципиально не различаются между собой. В зависимости от назначения прибора (для измерения тока или напряжения) меняется его измерительная цепь. В амперметрах измерительный механизм включается в цепь непосредственно или при помощи шунта. В вольтметрах последовательно с измерительным механизмом включается добавочное сопротивление, и прибор подключается к тем точкам схемы, между которыми необходимо измерить напряжение.

 

Как было указано ранее, в логометрах противодействующий момент создается не механическим путем, а электрическим. Для этого в магнитоэлектрическом логометре (рис. 5) подвижная часть выполняется в виде двух жесткоскрепленных между собой рамок 1 и 2, по обмоткам которых протекают токи 1 I и 2 I. Пружинки для создания механического противодействующего момента неставятся, а ток к обмоткам подводится с помощью безмоментных токоподводов, выполняемых в виде тонких неупругих ленточек.