Магнитоэлектрические и электромагнитные приборы.
Материал предназначен для студентов техникума при изучении дисциплины "Электротехника" темы электроизмерительные приборы.
Скачать:
| Вложение | Размер |
|---|---|
 magnitoelektricheskie_i_elektromagnitnye_pribory.pptm | 697.44 КБ |
Предварительный просмотр:
Подписи к слайдам:
Классификация приборов непосредственной оценки Основной характеристикой прибора является система измерительного механизма – способ преобразования измеряемой электрической величины в силу, перемещающую подвижную часть электроизмерительного прибора. Назовите какие системы приборов вы знаете. (магнитоэлектрическую, электромагнитную, электродинамическую, ферродинамическую, электростатическую, термоэлектрическую и другие системы.) Основной характеристикой прибора является система измерительного механизма – способ преобразования измеряемой электрической величины в силу, перемещающую подвижную часть электроизмерительного прибора. Вы уже знаете системы приборов магнитоэлектрическую, электромагнитную, электродинамическую, ферродинамическую, электростатическую, термоэлектрическую и другие системы. В зависимости от возможных значений токов и напряжений в измеряемых цепях приборы непосредственной оценки подразделяют на микроамперметры, миллиамперметры, амперметры, килоамперметры , милливольтметры, вольтметры и киловольтметры.
Важным параметром прибора является постоянная прибора и чувствительность прибора. Постоянная прибора, тоже, что и цена деления шкалы и равна отношению предела измерения к числу делений шкалы. Указывается на панели прибора. вольт на одно деление; ампер на одно деление; ватт на одно деление;
Чувствительность прибора - число делений шкалы, приходящихся на единицу измеряемой величины. Например: - – чувствительность прибора по току. - – чувствительность прибора по напряжению. - – чувствительность прибора по мощности. Задача. Определите постоянную вольтметра с числом делений шкалы 150 и пределом измерения 30В Задача. Определите чувствительность вольтметра с числом делений шкалы 150 и пределом измерения 30В
Приборы магнитоэлектрической системы Измерительными элементами являются постоянный магнит и индуктивная катушка. Приборы магнитоэлектрической системы бывают двух разновидностей: с подвижным магнитом и с подвижной индуктивной катушкой (рамкой).
Устройство магнитоэлектрического прибора с подвижным магнитом. 1 – неподвижная цилиндрическая катушка с медным проводом; 2 – подвижный постоянный магнит.
Магнитоэлектрический прибор с подвижным магнитом. Внутри неподвижной цилиндрической катушки установлены постоянные магниты, вращающиеся на оси. На оси закреплена и стрелка прибора. В нейтральном состоянии подвижные магниты со стрелкой удерживаются пружинами. К выводам катушки подключены проводники, по которым проходит измеряемый ток. При прохождении тока через катушку внутри неё создаётся магнитное поле, взаимодействующее с магнитным полем постоянных магнитов. Магниты поворачиваются вокруг своей оси. При повороте магнитов стрелка перемещается по шкале, указывая величину измерения. Силу вращения магнитов уравновешивают удерживающие пружины, фиксируя стрелку на показаниях соответствующих измеренной величине.
Устройство магнитоэлектрического прибора с подвижной рамкой. 1- неподвижные полюса постоянных магнитов; 2 - подвижная рамка из легкого алюминиевого каркаса с обмоткой из тонкой (0,02–0,2 мм) медной или алюминиевой проволоки; 3- неподвижный цилиндрический сердечник, установлен строго по центру;
Неподвижные полюса постоянных магнитов создают магнитное поле, в котором находится вращающаяся катушка с медным проводом. На оси катушки закреплена стрелка прибора, поворачивающаяся вместе с катушкой. В нейтральном состоянии подвижная катушка со стрелкой удерживаются пружинами. К выводам катушки с медным проводом подключены провода, по которым протекает измеряемый ток. При прохождении тока через катушку вокруг неё создаётся магнитное поле, взаимодействующее с магнитным полем постоянных магнитов. Катушка может, поворачиваться в магнитном поле вокруг своей оси. При повороте катушки стрелка перемещается по шкале, указывая величину измерения. Силу вращения катушки уравновешивают удерживающие пружины, фиксируя стрелку на показаниях соответствующих измеренной величине.
Специальные успокоители не применяются: колебание прекращается под воздействием поля постоянного магнита. Для увеличения момента успокоения на рамку иногда наматывают несколько короткозамкнутых витков. При непосредственном включении приборов в измеряемую цепь можно измерить небольшие токи (15–30 мА) или напряжения (от 45 мВ до нескольких вольт). Для расширения пределов измерений применяются дополнительные устройства: шунты и добавочные резисторы. Принцип действия . Подвижная часть перемещается при взаимодействии поля постоянного магнита с магнитным полем рамки с током. При изменении направления измеряемого тока меняется направление отклонения рамки, в связи с этим следует учитывать полярность тока. Из-за инерционности подвижной части прибор не реагирует на переменный ток промышленной частоты.
Достоинства: – высокая чувствительность, обусловленная сильным собственным магнитным полем, поэтому даже при малых токах создается достаточный вращающий момент. Ток полного отклонения: 0,01 мкА; – высокая точность вследствие высокой стабильности элементов измерительного механизма (ИМ). Класс точности: 0,05 или 0,1; – малая потребляемая мощность (до десятых долей Ватта). – незначительное влияние внешних магнитных полей благодаря сильному собственному магнитному полю; – хорошее успокоение, объясняемое наличием постоянного магнита; – равномерная шкала (у приборов с подвижной рамкой); – простая конструкция, устойчивость к перегрузкам (у приборов с подвижным магнитом), так как измеряемый ток протекает непосредственно по катушке, а не по спиральным пружинам; – чувствительность прибора не зависит от угла поворота рамки.
Недостатки: у приборов с подвижной рамкой: – сложность и высокая стоимость конструкции; – низкая перегрузочная способность, обусловленная перегревом противодействующих (токоведущих) пружин и изменением их свойств; у приборов с подвижным магнитом : – большая масса; – инерционность подвижной части; – температурные влияния на точность измерения.
Область применения: – в многопредельных, широкодиапазонных вольтметрах, амперметрах в цепях постоянного тока; – в гальванометрах – высокочувствительных измерительных приборах с неградуированной шкалой; – в логометрах (двухрамочных механизмах); – в сочетании с преобразователями переменного тока в постоянный, приборы используют при измерении в цепях переменного тока и при измерении сопротивлений.
Приборы электромагнитной системы В приборах с электромагнитной системой магнитные потоки создаются индуктивными катушками, подвижными и неподвижными. Приборы электромагнитной системы бывают с плоской или с круглой катушкой. Прибор с плоской катушкой.
Устройство: – неподвижная плоская катушка 1; – подвижный ферромагнитный сердечник 2 из магнитомягкого материала, жестко связанный с осью; – спиральная противодействующая пружина 3; – ось 4; – успокоитель 5; -- противовесы 6; Поворот подвижной части измерительного механизма происходит при взаимодействии магнитного поля неподвижной катушки и одного или нескольких подвижных сердечников из ферромагнитных материалов. При протекании тока по катушке возникает магнитное поле, сердечник намагничивается и втягивается в щель каркаса катушки, поворачивая ось со стрелкой.
Приборы с круглой катушкой. Устройство: – неподвижная плоская катушка 1; – пластина 3, жестко связанная с осью 4 и стрелкой; – спиральная противодействующая пружина 2;
На неподвижной катушке жестко закреплён сердечник (пластина). Подвижная пластина связана с осью и стрелкой. При прохождении тока по катушке пластины намагничиваются одним и тем же полем с одинаковой полярностью, их одноименные полюсы оказываются расположенными друг против друга. Между ними возникают силы оттал -кивания, и создается вращающий момент, поворачивающий ось со стрелкой 4. Подвижный сердечник поворачивает стрелку на угол пропорциональный величине тока катушки . При измерении переменного тока или напряжения сердечники одновременно с изменением магнитного поля катушек перемагничиваются. Знак угла поворота (направление вращающего момента) подвижной части не зависит от направления тока в катушках, что позволяет измерять переменные токи и напряжения без дополнительных преобразователей. Противодействующий момент создается спиральной пружиной.
Достоинства: – возможность измерения переменного тока без использования дополнительных преобразователей; – устойчивость к кратковременным перегрузкам (до стократной перегрузки по току в приборах специальной конструкции); – простота конструкции, относительная дешевизна. Недостатки: – неравномерность шкалы; – восприимчивость к внешним магнитным полям; – относительно низкая чувствительность; – невысокая точность показаний; – большое потребление энергии.
Область применения: – в щитовых приборах для измерения токов и напряжений на подвижных и стационарных объектах; – в переносных приборах для измерения токов и напряжений в устройствах автоматики, телемеханики, связи и энергетики; – в лабораторных приборах для измерения параметров реле автоблокировки и других устройств в контрольно-измерительных пунктах (КИП). Задание: изучить и законспектировать учебный материал, начертить схемы прибров в тетради.