Презентация, доклад на тему Аналоговые электроизмерительные приборы

измеряемой величины.

е. прибор, допускающий отсчитывание показаний.
Для этого у всех аналоговых электроизмерительных приборов, независимо от назначения и от разновидности применяемого в нем измерительного механизма любой прибор содержит общие для всех аналоговых приборов узлы и элементы:
отсчетное устройство, состоящее из шкалы, расположенной на циферблате прибора, и указателя
устройства по созданию противодействующего и успокаивающего моментов
опорное устройство.

х в некоторую промежуточную электрическую величину у (ток, напряжение), функционально связанную с измеряемой величиной х, т. е. y=f1(x). Электрическая величина у, которой является ток или напряжение, непосредственно воздействует на измерительный механизм (входная величина механизма). Измерительная цепь содержит в себе сопротивления, индуктивности, емкости и другие элементы.
Измерительный механизм является преобразователем подведенной к нему электрической энергии в механическую энергию, необходимую для перемещения его подвижной части относительно неподвижной, т. е. α = f2(y).
Входные величины создают механические силы, действующие на подвижную часть. Обычно в
механизмах подвижная часть может только поворачиваться вокруг оси, поэтому механические силы, действующие на меха­низм, создают момент М.
Этот момент называется вращающим моментом М=Wм /α., где Wм – энергия магнитного поля
Отсчётное устройство - указатель (стрелка), перо, жёстко связанное с подвижной частью измерительного механизма и неподвижной шкалой (бумажным носителем, совмещающим функции шкалы и носителя регистрируемой информации). Подвижная часть преобразует угловое перемещение механизма в перемещение указателя, при этом величина α отсчитывается в единицах деления шкалы.

X

Y

α

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).

или, другими словами, от способа преобразования электромагнитной энергии, подводимой к прибору, в механическую энергию перемещения подвижной части электромеханические приборы делятся на следующие основные системы:
магнитоэлектрические,
электромагнитные,
электродинамические,
ферродинамические,
электростатические,
индукционные.

магнитных полей постоянного магнита и проводника с током;
электро­магнитных - магнитного поля, создаваемого проводником с током, и ферромагнитного сердечника;
электродинамических (и ферродинамических) - магнитных полей двух систем проводников с токами;
электростатических - двух систем заряженных электродов;
индукционных - переменного магнитного поля проводника с током и индуцирован­ных этим полем вихревых токов в по­движном элементе -в результате создается вращающий момент МВР.
 

на две группы:
- с механическим противодействующим моментом;
- с электрическим противодействующим моментом (логометры).

виде двух рамок, расположенных перпендикулярно. Когда по рамке логометра протекает ток, то при взаимодействии с магнитным полем постоянного магнита эллиптической формы (неподвижной частью логометра), создаётся вращающий момент сил двух электрических токов. Подвижная часть выполнена в виде двух рамок, расположенных перпендикулярно. Когда по рамке логометра протекает ток, то при взаимодействии с магнитным полем постоянного магнита эллиптической формы (неподвижной частью логометра), создаётся вращающий момент, который передвигает стрелку прибора. Когда токи в обеих рамках равны, их вращающие моменты равны, стрелка прибора занимает нулевое положение. Если токи различны, подвижная часть прибора перемещается таким образом, что рамка с большим током оказывается в положении с большим зазором постоянного магнита (из-за его эллиптичности). В результате вращающий момент, создаваемый рамкой, уменьшается и становится равным вращающему моменту рамки с меньшим током. Логометр обычно применяется в приборах для измерения сопротивления сил двух электрических токов. Подвижная часть выполнена в виде двух рамок, расположенных перпендикулярно. Когда по рамке логометра протекает ток, то при взаимодействии с магнитным полем постоянного магнита эллиптической формы (неподвижной частью логометра), создаётся вращающий момент, который передвигает стрелку прибора. Когда токи в обеих рамках равны, их вращающие моменты равны, стрелка прибора занимает нулевое положение. Если токи различны, подвижная часть прибора перемещается таким образом, что рамка с большим током оказывается в положении с большим зазором постоянного магнита (из-за его эллиптичности). В результате вращающий момент, создаваемый рамкой, уменьшается и становится равным вращающему моменту рамки с меньшим током. Логометр обычно применяется в приборах для измерения сопротивления, индуктивности сил двух электрических токов. Подвижная часть выполнена в виде двух рамок, расположенных перпендикулярно. Когда по рамке логометра протекает ток, то при взаимодействии с магнитным полем постоянного магнита эллиптической формы (неподвижной частью логометра), создаётся вращающий момент, который передвигает стрелку прибора. Когда токи в обеих рамках равны, их вращающие моменты равны, стрелка прибора занимает нулевое положение. Если токи различны, подвижная часть прибора перемещается таким образом, что рамка с большим током оказывается в положении с большим зазором постоянного магнита (из-за его эллиптичности). В результате вращающий момент, создаваемый рамкой, уменьшается и становится равным вращающему моменту рамки с меньшим током. Логометр обычно применяется в приборах для измерения сопротивления, индуктивности, ёмкости, 
температуры.
Логометр - это прибор, в котором нет спиральных пружин, создающих противодействующий момент при повороте стрелки, и показания которых не зависят от величины тока, а зависят от кратного отношения токов в катушках.
Распространены логометры магнитоэлектрической, электродинамической, ферродинамической, электромагнитной системы. Например, логометром является магнитоэлектрический мегомметр, прибор для измерения температуры в комплекте с термометром сопротивления и др.

постоянного тока
Приборы магнитоэлектрической системы основываются на принципе взаимодействия тока катушки (рамки с током) и магнитного поля постоянного магнита.
 

Неподвижная часть состоит из постоянного магнита 1, его полюсных наконечников 2 и неподвижного сердечника 3.
В зазоре между полюсными наконечниками и сердечником существует сильное магнитное поле.
Подвижная часть измерительного механизма состоит из легкой рамки 4, обмотка которой навивается на алюминиевый каркас, и двух полуосей 5, неподвижно связанных с каркасом рамки. Концы обмотки припаяны к двум спиральным пружинам 6, через которые в рамку подводится измеряемый ток. К рамке прикреплены стрелка 7 и противовесы 8.
В зазоре между полюсными наконечниками и сердечником устанавливается рамка. Ее полуоси вставляются в стеклянные или агатовые подшипники.

При прохождении тока по обмотке рамки, последняя стремится повернуться, но ее свободному повороту противодействуют спиральные пружины. И тому углу, на который рамка все же развернется, оказывается, соответствует определенная сила тока, который протекает по обмотке рамки. Иными словами, угол поворота рамки (стрелки) пропорционален силе тока. У амперметров и вольтметров измерительные механизмы в принципе одинаковы. Их отличие заключается лишь в электрическом сопротивлении рамок. У амперметра сопротивление рамки значительно меньше, чем у вольтметра.
 

руки).
При включении прибора магнитоэлектрической системы в цепь переменного тока на катушку действуют быстро изменяющиеся по значению и направлению механические силы, среднее значение которых равно нулю. В результате стрелка прибора не будет отклоняться от нулевого положения. Поэтому эти приборы нельзя применять непосредственно для измерений в цепях переменного тока.
Успокоение (демпфирование) стрелки в приборах магнитоэлектрической системы происходит благодаря тому, что при перемещении алюминиевой рамки в магнитном поле постоянного магнита NS в ней индуктируются вихревые токи. В результате взаимодействия этих токов с магнитным полем возникает момент, действующий на рамку в направлении, противополож­ном ее перемещению, вызывая быстрое успокоению колебаний рамки.

и неподвижной катушкой.

с внешним магнитом с внутренним магнитом условное обозначение

1 – неподвижный постоянный магнит;
2 - магнитопровод;
3- сердечник;
4 – рамка;
5 – пружина;
6- стрелка

малое собственное потребление мощности,
малое влияние внешних магнитных полей благодаря сильному собственному магнитному полю.
Недостатки:
сложность конструкции,
высокая стоимость,
непригодность к работе в цепях переменного тока
чувствительность к перегрузкам и изменениям тока.

от наноампер до килоампер и от долей милливоль­та до киловольт, гальванометров постоянного тока, гальваномет­ров переменного тока и осциллографических гальванометров; в сочетании с различного рода преобразователями переменного тока в постоянный они используются для измерений в цепях переменного тока.
 

катушку, когда по ней проходит электрический ток.
Принцип работы приборов электромагнитной системы основан на взаимодействии магнитного поля, созданного неподвижной катушкой, по обмотке которой протекает измеряемый ток, с одним или несколькими ферромагнитными сердечниками, укрепленными на оси.

Неподвижная катушка 3 представляет собой каркас с навитой изолированной медной лентой.
Когда по катушке протекает измеряемый ток, в ее плоской щели создается магнитное поле. Сердечник 5 со стрелкой 4 укреплен на оси 1. Магнитное поле катушки намагничивает сердечник и втягивает его во внутрь щели, поворачивая ось со стрелкой. Спиральная пружина 2 создает противодействующий момент Мпр

1 – ось 2 – спиральная пружина
3 – катушка 4 – стрелка
5 – сердечник 6 - успокоитель

постоянные и переменные токи,
способность выдерживать большие перегрузки,
невысокая стоимость.
Недостатки
влияние на показания приборов внешних магнитных полей,
неравномерная шкала (квадратичная, т.е.сжата в начале и растянута в конце),
малая чувствительность, невысокая точность,
большое собственное потребление мощности.

щитовые амперметры и вольтметры переменного тока промышленной частоты класса точности 1,0 и более низких классов для измерений в цепях переменного тока, в переносных многопредельных приборах класса точности 0,5.
 

состоящей из подвижной и неподвижной рамок с токами. Неподвижная часть может иметь одну, чаще две катушки, соединенные между собой параллельно или последовательно, намотанные медным проводом, внутри которых располагается подвижная катушка, обычно бескаркасная. Для ее включения в цепь измеряемого тока используются пружинки или растяжки. Внутри подвижной катушки 1 вращается укрепленная на оси подвижная катушка 2. ток к ней подводится по спиральным токоподводящим пружинам, служащим одновременно для создания противодействующего момента. Поворот подвижной системы происходит до наступления равенства момента вращающего и момента протводействующего : Мпр = Мвр
Мпр = kα, где k – жесткость пружины.
Мвр =
I1 - ток неподвижной катушки
I2 - ток подвижной катушки
k1 - постоянная прибора

Электродинамический измерительный механизм
1 – неподвижная катушка
2 – подвижная катушка

Условное обозначение

так и на пе­ременном токе;
способность измерения как постоянных так и переменных токов
Недостатки:
высокая стоимость
неравномерность шкалы (шкалы амперметров и вольтметов квадратичные)
большая чувствительность к перегрузкам
влияние внешних магнитных полей
Значительное собственное потребление энергии

Электродинамические приборы применяют для измерения постоянных и переменных токов и напряжений, мощности в цепях переменного и постоянного тока, фазового сдвига между переменными токами и напряжениями. Они являются наиболее точными электромеханическими приборами для цепей переменного тока.

взаимодействия двух или несколько электрически заряженных проводников, то есть здесь в отличие от механизмов других систем перемещение подвижной части осуществляется за счет непосредственно приложенного напряжения. Таким образом, эти приборы по своему принципу действия являются приборами, измеряющими только напряжение. Подвижная пластина, закрепленная вместе со стрелкой, перемещается, взаимодействуя с неподвижной пластиной. Ограничение движения осуществляется за счет пружинки.

Электростатический измерительный механизм
1 – подвижная пластина
2 – неподвижная пластина
3 - ось

измерительной цепи.
Недостатки:
низкая чувствительность,
неравномерная шкала,
влияние внешних электрических и электростатических полей.
Приборы измеряют среднее квадратическое значение напряжения.