На чем основан принцип действия прибора магнитоэлектрической системы

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Принцип действия приборов магнитоэлектрической системы основан на взаимодействии магнитного поля постоянного магнита с магнитным полем катушки, которое возникает при прохождении по обмотке катушки электрического тока. Схема такого прибора приведена на рис. 15.13. Между полюсными наконечниками 2 постоянного магнита / неподвижно закреплен стальной сердечник 3 цилиндрической формы, с помощью которого создается однородное радиально направленное магнитное поле. В воздушном зазоре между полюсными наконечниками и цилиндрическим сердечником свободно перемещается на оси катушка ( рамка) 4, которая охватывает стальной сердечник. Катушка соединяется через противодействующие пружины 5 и 6 с источником измеряемого постоянного тока. Для измерения переменного тока магнитоэлектрические приборы не годятся. Кроме того, эти приборы очень чувствительны к перегрузкам. Поэтому их применяют в основном как контрольные и лабораторные приборы. [2]

Принцип действия приборов магнитоэлектрической системы основан на воздействии магнитного поля постоянного магнита на подвижную катушку с током, помещенную в это поле. Устройство прибора такой системы с механической противодействующей силой показано на рис. 2.3. Прибор состоит из неподвижной части, представляющей собой подковообразный магнит 3 с полюсными наконечниками, которые выполнены из магнитомягкой стали и имеют цилиндрическую расточку. В пространстве между полюсными наконечниками неподвижно закреплен стальной цилиндрический сердечник 2, который необходим для создания в воздушном зазоре 1 между полюсными наконечниками и сердечником равномерного радиально направленного поля. Концы обмотки соединены со спиральными пружинами 5 ( растяжками или подвесом), изолированно закрепленными на стальных полуосях 00, рамки. С другой стороны, пружины своими свободными концами соединены с двумя неподвижными проводами, подводящими ток к катушке, т.е. пружины являются токоведущими частями прибора. Пружины изготовляют из фосфористой бронзы. [4]

Принцип действия приборов магнитоэлектрической системы основан на взаимодействии проводников с измеряемым током и полем постоянного магнита. Приборы применяются в цепях постоянного тока для измерения токов и напряжений. Они имеют равномерную шкалу, высокую чувствительность и точность, небольшую потребляемую мощность, устойчивость к перегрузкам. Внешние магнитные поля и изменение температуры окружающего воздуха мало влияют на их показания. [5]

Принцип действия приборов магнитоэлектрической системы основан на взаимодействии магнитного поля постоянного магнита с током, проходящим по обмотке подвижной катушки, помещенной в этом поле. [8]

Принцип действия приборов магнитоэлектрической системы основан на взаимодействии магнитного поля постоянного магнита с током, проходящим по подвижной обмотке. [9]

Принцип действия прибора магнитоэлектрической системы основан на взаимодействии тока в рамке прибора с магнитным полем постоянного магнита. Если кроме поля магнита есть еще внешнее поле, то оно либо усиливает основное поле, либо ослабляет его, что вызывает дополнительную погрешность. [11]

Магнитоэлектрическую систему применяют для измерения величины и напряжения постоянного тока. Принцип действия приборов магнитоэлектрической системы заключается во взаимодействии постоянного тока, проходящего через изолированную проволоку, намотанную на подвижную рамку, и магнитного поля постоянного магнита. В результате взаимодействия рамка вместе со стрелкой поворачивается на определенный угол и показывает величину или напряжение измеряемого тока. Конструкция измерительного механизма приборов не позволяет измерять большие напряжения и токи. [12]

Источник

На чем основан принцип действия прибора магнитоэлектрической системы

В измерительных механизмах магнитоэлектрической системы вращающий момент создается взаи­ модействием измеряемого постоянного тока в катушке механизма с полем постоянного магнита. Существуют два основных типа приборов магнитоэлектрической системы: приборы с подвижной катушкой (подвижной рамкой) и приборы с подвижным магнитом, причем первые применяются значительно чаще, чем вторые.

В магнитоэлектрическом механизме с подвижной катушкой, рис. 1, последняя установлена на опорах и может поворачиваться в воздушном зазоре магнитной цепи постоянного магнита 1 (см. механизм магнито-электрической системы ).

Угол между направлениями вектора магнитной индукции В в воз душном зазоре и тока I в активной части проводников (длинная сторона рамки) длиной l по­движной катушки равен 90°. Следовательно, на каждый из проводни ков действует электромагнитная сила

F = В· I · l , а на подвижную часть механизма — вращающий момент

где d — диаметр каркаса катушки с числом витков w и площадью по­перечного сечения S = l · d ; к_вр = w · S · d — коэффициент пропорциональ ности.

Так как противодействующий момент, создаваемый спиральными пружинами, прямо пропорционален углу закручивания α, т. е. М_пр = к_пр · α, то угол поворота катушки при равенстве моментов М_вр= М_пр прямо пропорционален измеряемому току:

Источник

Магнитоэлектрические приборы

Основные характеристики электромеханических приборов.

К основным характеристикам электромеханических приборов относятся: точность, диапазон измерений, чувствительность, время успокоения, надежность, собственное потребление мощности и др.

Показателями точности электромеханических приборов кроме основной погрешности являются также вариация показаний и невозвращение указателя к отметке механического нуля.

Вариация показаний определяется как разность показаний прибора (при одном и том же значении измеряемой величины) при плавном подходе указателя к испытуемой отметке сначала со стороны начальной, а затем конечной отметки шкалы. Причиной появления вариации может служить трение в опорах подвижной части. Для большинства приборов вариация не должна превышать абсолютного значения допускаемой основной погрешности.

Невозвращение указателя к отметке механического нуля определяется при плавном подводе указателя к этой отметке от наиболее удаленной от нее отметки шкалы. Причиной невозвращения к нулю является упругое последействие растяжек или спиральных пружин.

Основной функциональной частью магнитоэлектрического прибора является измерительный механизм.

Устройство и принцип действия магнитоэлектрического ИМ

Принцип действия магнитоэлектрических механизмов основан на взаимодействии магнитных полей постоянного магнита и катушки (рамки), по которой протекает ток.

Рассмотрим устройство и работу магнитоэлектрического механизма с механическим противодействующим моментом. Конструктивно магнитоэлектрический механизм выполняется либо с подвижной катушкой, либо с подвижным магнитом. Конструкция с подвижной катушкой показана на рис. 4.2.

Магнитная система измерительного механизма состоит из постоянного магнита 1, магнитопровода с полюсными наконечниками 4, сердечника 3. Между полюсными наконечниками находится катушка (рамка) 2, по которой протекает ток I. Рамка соединена со стрелкой 5, перемещающейся по шкале 6. При прохождении тока I по рамке 2, помещенной в равномерное, постоянное магнитное поле с индукцией В, создается вращающий момент М_ВР, действующий на подвижную часть магнитоэлектрического механизма. Выражение для определения вращающего момента представляется как

Противодействующий момент создается пружинками (на рис. 4.5 не показаны). Из равенства М_ВР = М_ПР можно получить следующее уравнение преобразования магнитоэлектрического измерительного механизма:

Рассмотрим магнитоэлектрический логометрический измерительный механизм, в котором противодействующий момент создается электрическим способом. В таком механизме подвижная часть выполняется в виде двух жестко скрепленных между собой рамок 1 и 2, как показано на рис. 4.6. По обмоткам рамок протекают токи I₁ и I₂, которые создают моменты М₁ и М₂.

Рис. 4.6. Устройство магнитоэлектрического логометра

Из данного выражения видно, что магнитоэлектрический логометр измеряет отношение токов. Логометрические измерительные механизмы очень часто используются в приборах для измерения сопротивления. Показания таких приборов не зависят от напряжения питания.

Области применения, достоинства и недостатки

Магнитоэлектрические механизмы используется для построения различных приборов:

1) амперметров и вольтметров для измерения тока и напряжения в цепях постоянного тока;

3) гальванометров постоянного тока, используемых в качестве нулевых индикаторов, для измерения малых токов и напряжений;

4) баллистических гальванометров, применяемых для измерений малых количеств электричества;

5) приборов для измерения в цепях переменного тока:

а) выпрямительных, термоэлектрических и электронных приборов с преобразователями переменного тока в постоянный;

б) осциллографических гальванометров;

в) вибрационных гальванометров, используемых в качестве нулевых индикаторов переменного тока.

Достоинствами магнитоэлектрических приборов являются:

1) высокая чувствительность;

2) высокая точность;

3) малое собственное потребление мощности;

4) равномерная шкала;

5) малое влияние внешних магнитных полей.

К недостаткам магнитоэлектрических приборов можно отнести:

1) невысокую перегрузочную способность;

2) сравнительно сложную конструкцию;

3) применение, при отсутствии преобразователей, только в цепях постоянного тока.

Магнитоэлектрические приборы занимают первое место среди других электромеханических приборов. Они выпускаются вплоть до класса точности 0,05.

Погрешности магнитоэлектрических приборов

Одной из основных причин возникновения погрешности является отклонение температуры от градуировочной (температурная погрешность). При повышении температуры уменьшаются магнитная индукция в рабочем зазоре (индукция уменьшается примерно на 0,2 % на 10 0 С) и удельный противодействующий момент (удельный противодействующий момент уменьшается примерно на 0,2-0,4 % на 10 0 С), увеличивается электрическое сопротивление обмотки рамки и токоподводов (пружинок или растяжек).

Следует отметить, что при уменьшении магнитной индукции показания магнитоэлектрического прибора уменьшаются, а при уменьшении удельного противодействующего момента показания увеличиваются. Таким образом, эти два фактора взаимно компенсируют друг друга.

Для уменьшения температурной погрешности, обусловленной изменением электрического сопротивления обмотки рамки и растяжек (или пружинок), в магнитоэлектрических приборах применяются различные схемные решения, например, включение последовательно с рамкой добавочного сопротивления с малым температурным коэффициентом сопротивления. Подобная схема компенсации позволяет уменьшить температурную погрешность магнитоэлектрических вольтметров до значений, соответствующих классу точности 0,1.

Источник

Магнитоэлектрические приборы. Принцип действи, достоинства, недостатки, область применения.

Магнитоэлектрические приборы. Принцип действи, достоинства, недостатки, область применения.

⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 10Следующая ⇒

В измерительных механизмах магнитоэлектрической системы вращающий момент создается взаи­модействием измеряемого постоянного тока в катушке механизма с полем постоянного магнита. Существуют два основных типа приборов магнитоэлектрической системы: приборы с подвижной катушкой (подвижной рамкой) и приборы с подвижным магнитом, причем первые применяются значительно чаще, чем вторые.

Принцип действий магнитоэлектрических приборов основан на взаимодействии магнитного поля постоянного магнита и обмотки с током. В воздушном зазоре 1 (рис. 7.1) между неподвижным стальным цилиндром 2 и полюсными наконечниками NS неподвижного постоянного магнита расположена алюминиевая рамка с обмоткой 3, состоящей из w витков изолированной проволоки.

Вращающий момент, создаваемый силой Fэм,

Mвр = Fэмd = wBlId = C1I1,

где d и l— ширина и длина рамки (обмотки); С1 — коэффициент, зависящий от числа витков w, размеров обмотки и магнитной индукции В.

Повороту рамки противодействуют спиральные пружинки 5 и 5′, создающие противодействующий момент, пропорциональный углу закручивания α:

где С2 — коэффициент, зависящий от жесткости пружинок.

Стрелка устанавливается на определенном делении шкалы при равенстве моментов

Мвр = Мпр, т. е. когда C1I = С2α. Угол поворота стрелки

С2 пропорционален току. Следовательно, у приборов магнитоэлектрической системы шкала равномерная, что является их достоинством.

Направление вращающего момента (определяемое правилом левой руки) изменяется при изменении направления тока. 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.

Достоинства приборов магнитоэлектрической системы: точность показаний, малая чувствительность к посторонним магнитным полям, незначительное потребление мощности, равномерность шкалы. К недостаткам следует отнести необходимость применения специальных преобразователей при измерениях в цепях переменного тока и чувствительность к перегрузкам (тонкие токопроводящие пружинки 5 и 5′ из фосфористой бронзы при перегрузках нагреваются и изменяют свои упругие свойства).

15. электромагнитные приборы, принцип действия, достоинства, недостатки, область применения

Электроизмерительные приборы — класс устройств, применяемых для измерения различных электрических величин.

Принцип работы приборов этой системы основан на взаимодействии магнитного поля, создаваемого катушкой со стальным сердечником, помещенным в поле этой катушки. Электромагнитный измерительный механизм выполняют с плоской или круглой катушкой.

Достоинством приборов электромагнитной системы являются простота и надежность конструкции, невысокая стоимость, стойкость к перегрузкам и пригодность для измерений в цепях переменного и постоянного тока.

К недостаткам относятся невысокая точность, малая чувствительность, неравномерность шкалы и зависимость показаний от внешних магнитных полей и частоты переменного тока.

Электромагнитные приборы используют, главным образом, для измерения тока и напряжения в промышленных установках переменного тока.

16. Электродинамические измерительные приборы, принцип действия, достоинства, недостатки, область применения

Принцип действия электродинамических приборов основан на взаимодействии магнитных полей двух катушек одной, неподвижно закрепленной, и другой, сидящей на оси и могущей поворачиваться.

Достоинствами электродинамических приборов являются пригодность для измерения постоянного и переменного тока, равномерность шкалы у ваттметров и относительно высокая точность по сравнению с другими приборами, предназначенными для измерений в цепях переменного тока.

К недостаткам относится сильное влияние внешних магнитных полей на точность измерений, чувствительность к перегрузкам и относительно высокая стоимость.

Электродинамические приборы применяют обычно в качестве точных лабораторных приборов, а также в качестве ваттметров и счетчиков электрической энергии в цепях постоянного тока.

17.ферродинамические измерительные приборы, принцип действия, достоинства, недостатки, область применения

Работа ферродинамических приборов основана на том же принципе, что и приборов электродинамической системы. Для усиления магнитного поля в ферродинамическом измерительном механизме применен магнитопровод из ферромагнитного материала.

Ферродинамические приборы используют в качестве щитовых амперметров, ваттметров и вольтметров, работающих в условиях тряски и вибраций (например, на э. п. с. переменного тока). Кроме того, их применяют в качестве самопишущих приборов, так как они имеют значительный вращающий момент, преодолевающий трение в записывающих устройствах.

Достоинства: незначительное влияние внешних магнитных полей, большой вращающий момент, прочная конструкция, устойчивость к вибрациям и ударам, небольшая потребляемая мощность.

Недостатки: дополнительные погрешности вследствие влияния гистерезиса и вихревых токов, зависимость показаний от частоты, невысокая точность щитовых приборов – обычно 1,5; 2,0.

18 электростатические измерительные приборы, принцип действия, достоинства, недостатки, область применения

Принцип действия: основой электростатических приборов является электростатический измерительный механизм с отсчетным устройством.

Они применяются, главным образом, для измерения напряжений переменного и постоянного тока. Находят применение также электрометры — электростатические приборы специальной конструкции, требующие вспомогательных источников питания. Электрометры обладают повышенной чувствительностью к напряжению.

Достоинствами электростатических приборов являются:

малое собственное потребление мощности, что объясняется малыми токами утечки и малыми диэлектрическими потерями в изоляции, малой емкостью измерительного механизма, большой диапазон измеряемых напряжений, возможность измерений на постоянном и на переменном токе, независимость показаний от частоты в широком диапазоне и формы измеряемого напряжения, независимость показаний от внешних магнитных полей.

К недостаткам электростатических приборов можно отнести:

малую чувствительность по напряжению, влияние внешних электростатических полей, что требует экранирование измерительного механизма, неравномерную шкалу (при соответствующем выборе формы подвижных и неподвижных электродов можно получить практически равномерную шкалу на участке от 15-25 % до 100 % от ее номинального значения).

Шкала — электроизмерительный прибор

Шкалы электроизмерительных приборов могут быть прямыми и обратными. В первом случае начало отсчета расположено в левой части шкалы. Обратная шкала имеет начало с правой стороны. Примером прибора с обратной шкалой является омметр. Точка начала отсчета этого прибора ( нуль омов) расположена справа, так как это положение соответствует отсутствию сопротивления в измеряемой цепи и, следовательно, полному отклонению стрелки прибора. При наличии сопротивления в измеряемой цепи стрелка отклонится не на полную шкалу, причем большему сопротивлению соответствует меньшее отклонение.

Шкалы электроизмерительных приборов бывают равномерные и неравномерные. На равномерной шкале ( рис. V-3) расстояния между делениями одинаковы. Она наиболее удобна для отсчета. На неравномерной шкале ( рис. V-4) расстояния между делениями неодинаковы.

Советуем изучить — Аппараты защиты электрооборудования и электрических сетей

Шкалы электроизмерительных приборов представляют собой пластинки ( подшкальники) из металла или изоляционного материала, окрашенные или оклеенные бумагой. Подшкальники изготовляются из диамагнитных материалов: листовой латуни, алюминия или цинка толщиной 1 — 1 5 мм. Подшкальники из алюминия обычно корродируются с течением времени, а цинковые подвержены короблению. Железные подшкальники устанавливаются в приборах типа ЭЗО.

Шкалы электроизмерительных приборов, применяемых для измерения синусоидальных токов и напряжений, проградуированы в действующих значениях, и для определения амплитуд синусоидальных величин их показания достаточно увеличить в У 2 раз.

На шкалах стационарных электроизмерительных приборов должна наноситься красная черта, соответствующая номинальному значению измеряемой величины.

На шкалах электроизмерительных приборов промышленного изготовления обязательно указывается тип прибора, его система, род тока, рабочее положение корпуса, испытательное напряжение прочности изоляции его токонесущих частей, номинальная частота ( или диапазон частот), год выпуска и заводской номер.

Наличие на шкалах электроизмерительных приборов условных обозначений позволяет без изучения описания или паспорта иметь основные сведения о приборе, достаточные для решения вопроса о возможности его использования.

В фотометрах прямого отсчета шкала электроизмерительного прибора часто градуируется непосредственно в светотехнических единицах.

В фотометрах прямого отсчета шкала электроизмерительного прибора часто градуируется непосредственно в световых единицах.

На рисунке 308 изображены шкалы электроизмерительных приборов. Как называются эти приборы.

Отсчет показаний производится по шкале электроизмерительного прибора с последующим умножением этик показаний на соответствующий коэффициент поддиапазона. Участки шкалы от нуля до первой значащей цифры являются нерабочими.

Какие условные обозначения имеются на шкале электроизмерительного прибора.

Система обозначений

За рубежом заводы-изготовители устанавливают свои обозначения на выпускаемых измерительных устройствах. В России и некоторых бывших республиках Советского Союза традиционна унифицированная система знаков. Основана она на принципе работы конкретного прибора. Основные электроизмерительные приборы в обозначении всегда имеют прописную букву русского алфавита, которая указывает на принцип действия устройства. А также число, которое обозначает условный номер модели. Иногда можно встретить прописную букву М, которая обозначает, что прибор модернизированный или К (контактный). Есть и другие, обозначения. Например, Д (электродинамические приборы), Н (самопишущие приборы), Р (меры, устройства, измеряющие параметры элементов электросетей, измерительные преобразователи), И (индукционные приборы), Л (логометры) и пр.

Советуем изучить — Ультразвуковая сварка

Как работают цифровые измерители

Цифровые электроизмерительные приборы имеют высокий класс точности (погрешность варьируется от 0,1 до 1,0 %) и широкий предел измерений. Они быстродейственны и могут совместно работать с электронно-вычислительными машинами, что позволяет передавать результаты измерений без каких-либо искажений на различные расстояния.

Эти устройства считаются приборами сравнения и непосредственной оценки. Их работа основана на принципе перевода измеряемой величины в код, благодаря чему пользователь имеет цифровое представление информации. Ещё какие электроизмерительные приборы относятся к цифровым? Это устройства, которые, измеряя непрерывную электрическую величину, автоматически конвертируют её в дискретную, кодируют и выдают результат в цифровой форме, удобной для считывания пользователем.

Советуем изучить — Классификация припоев для пайки, технические характеристики и рекомендации по выбору

Источник