Конспект лекций по предмету "Метрология"

Узнать цену работы по вашей теме


Приборы магнитоэлектрической системы

| следующая статья ==>




Конструктивно измерительные механизмы (ИМ) приборов данной системы могут быть выполнены с подвижным магнитом или с подвижной катушкой.



Рис. 2.1 Устройство прибора магнитоэлектрической системы:
1 – постоянный магнит; 2 – полюсные наконечники; 3 – неподвижный сердечник; 4 – обмотка; 5, 6 – полуоси; 7, 8 – пружины; 9 – стрелка;
10 - уравновешивающий груз.

Динамика подвижной системы описывается с помощью следующих выражений:
, (2.4)
- момент вращения;
- противодействующий момент;
(2.5)
В – магнитная индукция в зазоре;
S – площадь рамки;
ω – число витков в катушке;
К – жесткость пружины.
- угол поворота.
Из этого следует, что угол поворота рамки () пропорционален чувствительности прибора () и величине измеряемого тока ():
,
где - чувствительность прибора к току.
Для величины измеряемого тока используют следующее соотношение:
;
где - постоянная прибора по току.
Таким образом, значение измеряемого тока можно определить произведением угла поворота (отсчитывается по шкале) и постоянной по току , известной для каждого прибора.
Гасители колебаний: пневматически жидкостные и на вихревых токах. Противодействие пружины используется для подвода тока к рамке. Подвижная система крепится с помощью растяжек, анкерных соединений.
Достоинства: характеризуется высокой линейностью, чувствительностью, стабильностью показателей, малое собственное потребление мощности, большой диапазон измерений, на показания прибора не влияют внешние магнитные и электрические поля.
Недостатки: без преобразователей приборы используют только в цепях постоянного тока, имеют малую перегрузочную способность, сложны и дороги, на показания прибора оказывает влияние изменение температуры окружающей среды.
Применение: магнитоэлектрические ИМ используются в амперметрах, вольтметрах, омметрах, гальванометрах, в электронных приборах. Используют для измерения различных физических величин – электрической и неэлектрической природы.
В логометрах этой системы создаётся второй противодействующей рамкой, что позволяет измерять отношение токов и делает показания прибора независимыми от напряжения источника питания. Подвижная система таких приборов состоит из двух жестко закрепленных между собой под определенным углом рамок. Особой формой полюсных наконечников и сердечника, находящегося между ними, искусственно создается неравномерное поле магнитное поле от постоянного магнита. Токи к рамкам подводятся через безмоментные токоподводы, не создающие противодействующего момента. Направление токов в рамках логометра выбирается так, чтобы моменты, создаваемые рамками, были направлены в противоположные стороны. Тогда в общем виде можно записать:
(2.6)
Равновесие такой подвижной системы наступает при равенстве моментов, действующих на рамки, что определяет соотношение токов вида:
~. (2.7)

Рис. 2.2 Электрическая схема и устройство маг­нитоэлектрического логометра.

У логометра при повороте рамки магнитное поле в воздушном зазоре изменяется неравномерно.
К магнитоэлектрическим приборам относятся и гальванометры – высокочувствительные приборы для измерения крайне малых токов. В гальванометрах нет подшипников, их подвижная часть подвешена на тонкой ленточке или нити, используется более сильное магнитное поле, а стрелка заменена зеркальцем, приклеенным к нити подвеса (рис. 1). Зеркальце поворачивается вместе с подвижной частью, а угол его поворота оценивается по смещению отбрасываемого им светового зайчика на шкале, установленной на расстоянии около 1 м. Самые чувствительные гальванометры способны давать отклонение по шкале, равное 1 мм, при изменении тока всего лишь на 0,00001 мкА.
На рисунке показана схема устройства магнитоэлектрического гальванометра постоянного тока.


Рис. 2.3 Схема устройства магнитоэлектрического гальванометра:
1 – подвес; 2 постоянный магнит; 3 – зеркало; 4 – рамка; 5 – полюсные наконечники; 6 – токоподводы; 7 – неподвижный сердечник.


На рамку ИМ при подаче тока действуют вращающий момент, пропорциональный величине измеряемого тока, противодействующий момент, создаваемый закручивающимся подвесом и моментом успокоения. Коэффициент успокоения такой подвижной системы (р) определяется конструктивными параметрами гальванометра (Ψ) и значениями сопротивлений измерительной цепи. Изменяя величину сопротивления можно изменять коэффициент успокоения системы.
Известно, что движение вращающегося тела определяется уравнением
, (2.8)
где J – момент инерции подвижной системы.
Для гальванометра это уравнение примет вид
. (2.9)
Интеграл этого дифференциального уравнения второго порядка с постоянными коэффициентами дает описание динамики подвижной системы прибора: .

Рис. 2.4 Передаточная характеристика измерительного устройства.

При слабом демпфировании такой динамической системы колебания подвижной части гальванометра будут постепенно затухать из-за потерь на трение подвижной части прибора (режим – 1).
При критическом значении коэффициента демпфирования происходит быстрое установление стационарного состояния подвижной части прибора (режим - 2). Величина критического сопротивления определяет динамические характеристики гальванометра, и значение этого сопротивления указывается на шкале прибора.
При сильном демпфировании колебаний в системе не будет происходить, движение рамки будет апериодическим (кривая - 3).
К метрологическим характеристикам таких приборов относится: чувствительность, период собственных колебаний, внешнее, и полное критическое значения сопротивлений.
Гальванометры используют для измерения малых токов (до А) и напряжений (до В), а также в качестве нуль - индикаторов.
Резонансные гальванометры имеют подвижную часть, настраиваемую в резонанс с внешним сигналом. По ширине световой полосы судят о величине амплитуды сигнала.
Регистрирующие приборы записывают «историю» изменения значения измеряемой величины. К наиболее распространенным типам таких приборов относятся самописцы, записывающие кривую изменения величины на диаграммном бумажном носителе, аналоговые электронные осциллографы, развертывающие кривую процесса на экране электронно-лучевой трубки, и цифровые осциллографы, запоминающие однократные или редко повторяющиеся сигналы.
Основное различие между этими приборами – в скорости записи. Ленточные самописцы с их движущимися механическими частями наиболее подходят для регистрации сигналов, изменяющихся за секунды, минуты и еще медленнее. Электронные осциллографы же способны регистрировать сигналы, изменяющиеся за время от миллионных долей секунды до нескольких секунд.

| следующая статья ==>


Не сдавайте скачаную работу преподавателю!
Данный конспект лекций Вы можете использовать для создания шпаргалок и подготовки к экзаменам.

Доработать Узнать цену работы по вашей теме
Поделись с друзьями, за репост + 100 мильонов к студенческой карме:

Пишем конспект самостоятельно:
! Как написать конспект Как правильно подойти к написанию чтобы быстро и информативно все зафиксировать.

Другие популярные конспекты:

Конспект Основные проблемы и этапы развития средневековой философии
Конспект Проблема познаваемости мира. Гносеологический оптимизм, скептицизм, агностицизм. Взаимосвязь субъекта и объекта познания
Конспект Понятие финансовой устойчивости организации
Конспект Внутренняя политика первых Романовых.
Конспект Понятие мировоззрения, его уровни и структура. Исторические типы мировоззрения
Конспект ПРОБЛЕМЫ КВАЛИФИКАЦИИ ПРЕСТУПЛЕНИЙ
Конспект Синтагматические, парадигматические и иерархические отношения в языке
Конспект Тема 1.2. Плоская система сходящихся сил. Определение равнодействующей геометрическим способом 13
Конспект Происхождение человека. Основные концепции антропосоциогенеза. Антропогенез и культурогенез.
Конспект Общая характеристика процессов сбора, передачи, обработки и накопления информации