Műszerrendszerek
Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2021. május 18-án felülvizsgált
verziótól ; az ellenőrzések 3 szerkesztést igényelnek .
Mérőműszer-rendszerek - az elektromos mérőműszerek osztályozása (elektromechanikus hatás) a mérőmechanizmus fizikai elve szerint , vagyis az elektromos mennyiség mozgó rész mechanikus elmozdulásává történő átalakításának módszere szerint.
Általános működési elvek
Minden elektromechanikus mérőműszer fix beosztású skálával van felszerelve, a mért érték leolvasása általában az index mozgatható nyíl helyzete szerint történik (esetenként - a fényfolt helyzete szerint: a fénysugarat eltérít forgó tükör), a nyíl helyzetét a skálán a nyomaték és az ellenállási nyomaték egyenlősége határozza meg. Az ellenálló nyomatékot általában egy lapos tekercsrugó vagy egy csavarásban működő torziós rugó (nyújtás) hozza létre. A ratiometrikus és indukciós rendszerekben az ellenállási nyomaték más módon jön létre. A vibrációs típusú eszközök nem rendelkeznek mozgatható mutatóval, és jelzési elvük a mechanikai rezonancia jelenségén alapul (lásd vibrációs rendszer). Általában a műszerrendszerek változatai különböznek a nyomaték létrehozásának módjában és a tervezési jellemzőkben.
Műszerrendszerek változatai
- Magnetoelektromos mozgatható kerettel - forgatónyomaték jön létre egy rögzített állandó mágnes és egy mozgatható forgó keret között, amelyen egy tekercs van feltekerve, és a mérés során áram folyik át. A keret forgatónyomatékát egy ilyen eszközben az Ampère -törvény írja le - a keret tekercsében lévő áram mágneses mezőjének kölcsönhatása az állandó mágnes mágneses mezőjével. A magnetoelektromos eszköz léptéke egységes. Az ilyen rendszer analógja egy hagyományos egyenáramú motor , állandó mágnesekkel gerjesztve.
- Magnetoelektromos mozgó mágnessel - egy rögzített áramvezető tekercs és egy mozgó állandó mágnes között nyomaték jön létre. Ez a rendszer hasonló a mozgó keretes magnetoelektromos rendszerhez, de alacsonyabb , 4,0-s vagy alacsonyabb pontossági osztályú , kevésbé elterjedt, és elsősorban járművek mutatóműszereihez használják, mivel ellenáll a külső mechanikai hatásoknak - rezgéseknek és ütéseknek. Ennek a rendszernek analógja egy fordított egyenáramú motor , állandó mágnesek által gerjesztett.
Megjegyzés: A magnetoelektromos eszközök működési elvük szerint az áram átlagértékét mérik, a nyíl eltérés iránya pedig a hurok áramának átlagos irányától függ, ezért csak állandó áramerősség mérésére használhatók. komponens, és megkövetelik a csatlakozás polaritásának tiszteletben tartását
[2] . A mágneselektromos eszközök nem alkalmasak a váltóáram közvetlen mérésére, mivel ha egy ilyen műszerre váltakozó áramot vezetnek, a tű a váltóáram frekvenciájával nulla közelében rezeg.
Az ilyen típusú eszközök működési elve az áram és a ferromágneses test kölcsönhatása. Az ilyen eszközök jellemzője a nyomaték másodfokú függése a tekercsben lévő áramtól, és az ilyen rendszerek mind egyenáram, mind váltakozó áram mérésére használhatók. Az ilyen rendszer analógja egy
sugárhajtómű, amely a lendület megmaradásának törvénye szerint működik .
Az elektromágneses rendszerű eszközök előnyei közé tartozik az alacsony költség és a túlterhelésekkel szembeni ellenállás, ami széleskörű alkalmazásukhoz vezetett az ipari elektromos berendezésekben. Ezeknek az eszközöknek a hátránya az alacsony pontosság és az egyenetlen skála. Bár az elektromágneses műszerek alkalmasak egyenáram mérésére, ritkán használják őket, mivel a magnetoelektromos rendszer műszereivel az egyenáram pontosabban mérhető.
- Elektrodinamikus - a nyomaték két áramvezető tekercs között jön létre: mozgatható és álló. A nyomaték arányos a tekercsekben lévő áramok szorzatával. Az elektrodinamikai erő a tekercsek mágneses mezőinek kölcsönhatásán alapul (Ampère-törvény). Az alacsony nyomatékok miatt a motorokban nincs analógja egy ilyen rendszernek.
- A ferrodinamikai rendszer hasonló az elektrodinamikus rendszerhez, de a nyomaték növelése érdekében a kialakítás ferromágneses anyagból készült magot tartalmaz. Az ilyen rendszer analógja egy normál kialakítású egyenáramú motor.
Elektrodinamikus és ferrodinamikai rendszereket használnak
voltmérőkben és
ampermérőkben , de leggyakrabban
wattmérőben és
varméterben .
- Indukció - a forgatónyomatékot álló tekercsek futó vagy forgó mágneses tere hozza létre (a futómező létrehozásához a tekercsekben lévő áramokat fáziseltolásnak kell alávetni) és a Foucault-áramok , amelyeket egy forgó nem ferromágneses korongban (általában alumínium) indukálnak. Az indukciós rendszerben a mért érték a tárcsa forgási sebessége és teljes fordulatszáma lehet, amelyet mechanikus számláló számít ki és jelenít meg. A fékező csillapító nyomaték ebben az esetben az állandó mágnes mágneses tere és a tárcsában indukált áramok mágneses tere kölcsönhatása révén jön létre. Néha az indukciós rendszert nyíl jelzi - ebben az esetben a fékezőnyomatékot egy rugó hozza létre. Az indukciós rendszerben a nyomaték egyenlő a tekercsek magjaiban lévő mágneses fluxusok szorzatával, és függ az áramok fázisai közötti eltolódási szögtől is. Ennek a rendszernek analógja egy aszinkron motor mókuskalitkás rotorral. Az induktív mérőrendszert elektromos energiamérőkben és bizonyos típusú relékben használják (például az RT-80 áramrelében ).
- A mozgó és álló elektródák között elektrosztatikus nyomaték keletkezik az elektromos töltések kölcsönhatása következtében . A forgási nyomaték a Coulomb-törvény szerint keletkezik .
- Ratiometrikus - a rendszer eltér az előzőektől a fékezőnyomaték létrehozásának elvében - itt a fékezőnyomatékot egy speciális tekercs segítségével hozzák létre. A ratiometrikus rendszer a nyomatékgenerálás elve szerint fel van osztva: magnetoelektromos aránymérő, elektromágneses aránymérő, elektrodinamikus aránymérő, ferrodinamikai aránymérő. Az aránymérők jellemzője a nyíl határozatlan helyzete a skálán mindaddig, amíg az eszközt nem csatlakoztatják, mivel a mozgatható rendszer nem rendelkezik rugóval.
- Rezgő - olyan rendszer, amely az elektromechanikus rezonancia jelenségét használja . Különböző hosszúságú, ferromágneses anyagból származó, különböző mechanikai rezonanciafrekvenciájú rugalmas lemezeket ("nyelveket") szerelnek be a készülékbe, amelyeket egy tekercs mágneses mezője gerjeszt. Ha váltakozó áramot adunk a tekercsre, a nád különböző amplitúdóval rezeg. A gerjesztőáram frekvenciájához legközelebb eső természetes rezonanciafrekvenciájú nád lengési amplitúdója maximális, ez jelzi a tekercsben lévő áram hozzávetőleges frekvenciáját. Ezt a mérési elvet használták a teljesítmény-frekvencia - számlálóknál. Jelenleg a vibrációs rendszer eszközei nem állnak rendelkezésre.
- Termikus - a vezetőn átfolyó elektromos áram az anyag hőtágulása miatt felmelegedését és megnyúlását okozza, amelyet a mérőmechanizmus rögzít. A fűtött elem hőtehetetlensége miatt a gyors áramváltozások átlagolódnak. Példák a felhasználásra: autóipari műszerek, amelyek az üzemanyagtartályban lévő üzemanyagszint , a belső égésű motor hűtőfolyadék hőmérsékletének mérésére szolgálnak .
További elemek
Az eszközök kiegészítő elemeiként a hidraulikus, pneumatikus és elektromágneses működési elv mozgatható rendszerének rezgéscsillapítóit használják a mutató gyors megnyugtatására a skálához képest stabil helyzetben.
További elem a készülék ferromágneses képernyővel történő árnyékolása és asztatikus eszközök alkalmazása a tervezésben.
Mivel az elektromágneses műszerek kis belső teret hoznak létre a mérés során, a külső mágneses mezők nagymértékben befolyásolhatják leolvasásukat. Ehhez úgynevezett asztatikus eszközöket használnak, amelyek két rögzített tekercseléssel és két maggal vannak összekötve, így azok mechanikai nyomatékai összeadódnak. A külső mágneses tér gyengíti az egyik tekercs mezőjét, és erősíti a másik tekercset, és a teljes nyomaték szinte állandó marad.
További elem a termoelektromos átalakítók, például a hőelemek - ezek segítségével nem a vezetőn átfolyó áram értékét mérik, hanem annak termikus megfelelőjét. Ha egy magnetoelektromos eszközt csatlakoztat egy ilyen átalakítóhoz, akkor nagy pontossággal képes mérni a kellően nagy frekvenciájú váltakozó áramokat (ilyen konverter nélkül a magnetoelektromos eszköz leolvasása nulla lesz). A termoelektromos átalakítók a készülék mérőrészének galvanikus leválasztására is használhatók az áramkörről, amelyben az áramot mérik.
A váltakozó áramok magnetoelektromos eszközök segítségével történő mérésére egyenirányító áramköröket (az úgynevezett "detektorrendszereket") is használnak - főleg mutatós multiméterekben és árambilincsekben . Ebben az esetben a készülék csak a mért jel szinuszos alakjával mutatja az effektív érték pontos értékét , ha a készülék skálája effektív értékekre van kalibrálva, nem szinuszos jelforma esetén jelentős hibák lépnek fel a a készülék leolvasásait.
Az asztatizmusra, termoelektromos konverzióra, egyenirányítókra és erősítőkre szolgáló készülékek kialakításában az eszközök alkalmazását általában a készülék skálájára nyomtatott speciális szimbólumok jelzik, kiegészítve a mérőeszköz rendszertípusának fő szimbólumát.
Lásd még
Jegyzetek
- ↑ GOST 23217-78 Analóg elektromos mérőműszerek közvetlen leolvasással. Alkalmazott szimbólumok. . Letöltve: 2020. szeptember 1. Az eredetiből archiválva : 2020. október 25. (határozatlan)
- ↑ Léteznek olyan magnetoelektromos készülékek, amelyekben egy nulla van a közepén, amelyekben a nyíl az áram átlagos irányától függően jobbra és balra is eltérhet. Például az akkumulátor töltő- és kisütési áramának szabályozására szolgálnak .
Irodalom
- Ivanov I. I., Ravdonik V. S. Elektrotechnika: Proc. pótlék nem elektrotechnikai. szakember. egyetemek. - M . : "Felsőiskola", 1984. - 376 p.