7.Требования, предъявляемые к приборам, погрешности. Классификация аналоговых приборов.
К электроизмерительным приборам предъявляются следующие основные требования:
Прибор должен быть по возможности точным; основная погрешность его не должна превышать значений, установленных ГОСТ 1845-52 для того класса, к которому прибор относится.
Величина погрешности прибора не должна изменяться с течением времени.
Дополнительные погрешности должны быть минимальными и, во всяком случае, не должны превышать значений, установленных ГОСТ 1845-52.
Мощность потерь в приборе должна быть мала.
Прибор должен давать возможность непосредственно отсчитывать измеряемую величину в установленных РФ единицах.
Шкала прибора должна быть, по возможности, равномерной.
Прибор должен обладать хорошим успокоением.
Прибор должен обладать хорошей изоляцией, удовлетворяющей требованиям ГОСТ 1845-52.
Прибор должен быть выносливым к перегрузкам.
Прибор должен быть простым в конструктивном отношении и, по возможности, дешёвым.
Допустимые значения основных погрешностей для отдельных классов точности даны в ГОСТ. Основная погрешность характеризует прибор как таковой и зависит только от внутренних свойств и состояния самого прибора. Эта погрешность состоит из ряда составляющих погрешностей, главными из которых являются: 1) погрешность от трения; 2) погрешность от опрокидывания; 3) погрешность от неуравновешенности; 4) погрешность от неправильной градуировки и установки шкалы; 5) погрешность от остаточной деформации пружин; 6) погрешность отсчета; 7) погрешность от внутренних электрических и магнитных полей. Электромеханические приборы состоят из двух частей - подвижной и неподвижной, образующих измерительный механизм и измерительную цепь. Измерительный механизм, предназначен для преобразования электрической энергии в механическую энергию перемещения подвижной части. Момент, возникающий в измерительном механизме и стремящийся части. Момент, возникающий в измерительном механизме и стремящийся переместить подвижную часть (стрелку) называется вращающим моментом. Измерительная цепь предназначена для преобразования измеряемой величины в величину, непосредственного. В прибор не должен создаваться противодействующий момент, иначе при любом значении прямой величины, отличном от нуля стрелка прибора переместится на конец алы. Противодействующий момент создается с помощью пружин и упругих растяжек.
Аналоговые приборы классифицируют по: 1. Назначению; 2. Классу точности; 3. Принципу работы. По принципу работы приборы могут быть следующих типов: магнитоэлектрические (МЭ), электромагнитные (ЭМ), электродинамические (ЭД), ферродинамические(ФД),электростатические(ЭС),индукционные (И), и др.
8. Магнитоэлектрические (мэ) измерительные приборы.
Принцип действия МЭ приборов (рисунок 16 и 17.) основан на взаимодействии магнитного поля постоянного магнита и магнитного поля проводника, по которому протекает измеряемый ток. Эти приборы работают в цепях постоянного тока.
Одним из основных уравнений, показывающих принцип работы аналоговых приборов, является уравнение шкалы, связывающее угол отклонения подвижной части с измеряемой величиной
α= (B*S*ω*I)/W
α - угол отклонения стрелки;
В - индукция в воздушном зазоре;
S - площадь рамки;
W- удельный противодействующий момент пружины;
ω - количество витков:
I - измеряемый ток.
Анализируя данную формулу, видим, что ток, проходящий через катушку в первой степени, а это значит, что прибор
МЭ системы реагирует на полярность включения в цепь.
Рис.16
Структурная схема МЭ прибора Постоянный
магнит; Рамка
с током; Пружина; Стрелка;
Рис. 17 Устройство магнитоэлектрического прибора.
На рисунке 17 показано устройство МЭ прибора с подвижным магнитом. Существует множество конструкций и типов МЭ приборов (около 30), причем как с внутренним, так и с наружным магнитопроводом из ферромагнитного материала – электротрансформаторная сталь. Магнит литой. Ось – дюралюминиевая. Окончание оси – керн из спецсплава. Подпятник – агат, корунд, сапфир, рубин. Рамка изготавливается из тонкого медного или алюминиевого провода, тонкого, который навивают на изолированный каркас, но бывают и бескаркасные рамки. Противодействующая пружина прибора состоит из фосфористой бронзы. Если этим прибором нужно измерить большой ток, то его необходимо включить параллельно шунту.
Достоинства: из-за того, что в конструкцию входит постоянный магнит, его собственное поле велико, поэтому на МЭ приборы внешние магнитные поля оказывают малое влияние. МЭ приборы обладают высоким классом точности, высокой чувствительностью. Шкала МЭ приборов равномерна. МЭ приборы являются самыми точными из всех аналоговых приборов. Недостатки : приборы предназначенные только для измерения на постоянном токе. У них относительно сложная конструкция (крупногабаритные), низкая надежность, высокая цена, низкая перегрузочная способность из-за того, что измеряемая величина (ток) подводится к рамке непосредственно, через пружины или растяжки.