Цифровые и аналоговые теплоизмерительные механизмы и их элементы
Информация - Физика
Другие материалы по предмету Физика
Вµмещение подвижной части происходит вследствие взаимодействия магнитного поля измеряемого тока, проходящего по катушке, и одного или нескольких сердечников из ферромагнитного материала. Измерительные механизмы электромагнитной системы выполняют с плоской катушкой и с круглой катушкой.
Рисунок 2.1 Устройство электромагнитного амперметра с плоской катушкой. а - внешний вид измерительного механизма; б -катушка и сердечник измерительного механизма.
В измерительных механизмах первого типа обмотки неподвижной катушки А (рис. 2.1) наматываются на каркас. На оси В укреплен сердечник Б из стали или пермаллоя. На той же оси укреплены указательная стрелка с грузиками для уравновешивания подвижной части, спиральная пружина и алюминиевый сектор Г магнитоиндукционного успокоителя.
При прохождении по катушке постоянного тока создается магнитное поле и сердечник Б намагничивается. Возникающая при этом сила взаимодействия F будет втягивать сердечник в катушку А, стремясь переместить его в положение, при котором запасенная в магнитном поле энергия W будет иметь наибольшее значение. Вращающий момент будет равен квадрату силы тока проходящего через катушку.
Электродинамическая система
В электродинамических измерительных механизмах перемещение подвижной части происходит вследствие электродинамического взаимодействия между токами, проходящими по неподвижной и подвижной катушкам.
Измерительный механизм электродинамической системы (рис. 3.1) состоит из двух катушек: неподвижной Б и подвижной В. Неподвижная катушка часто делится на две части (рис. 3.2).
Подвижная катушка располагается внутри неподвижной на одной оси с указательной стрелкой, крылом воздушного успокоителя и двумя спиральными пружинами, служащими для подвода тока к подвижной катушке и создания противодействующего момента. При прохождении по катушкам прибора постоянных токов I1 и I2 возникает магнитное поле, в котором запасается энергия. Взаимодействие токов, проходящих в катушках, приводит к получению вращающего момента, действующего на подвижную катушку и стремящегося повернуть ее в положение, при котором энергия магнитного поля катушек будет наибольшей.
Рисунок 3.1. Схема устройства измерительного механизма электродинамической системы
Таким образом, угол поворота подвижной части логометра определяется отношением слагающих токов в подвижных катушках, совпадающих по фазе с током в неподвижной катушке.
Отсутствие стали в измерительном механизме, а следовательно, и отсутствие влияния гистерезиса и вихревых токов на показания дают возможность изготовлять измерительные механизмы этой системы, обладающие высокой точностью.
С другой стороны, магнитное поле у этих измерительных механизмов является слабым и, следовательно, они в сильной степени подвержены влиянию внешних магнитных полей.
Для уменьшения дополнительной погрешности от внешнего магнитного поля применяются астатические измерительные механизмы. Астатический механизм имеет две неподвижные и две подвижные катушки (рис. 3.4). Магнитные поля неподвижных катушек имеют противоположные направления. Токи в подвижных катушках также направлены взаимно противоположно. Таким образом, вращающие моменты, созданные токами в катушках имеют одинаковые направления. Благодаря различным направлениям токов в подвижных катушках увеличение вращающего момента одной подвижной катушки, вызванное внешним равномерным полем, компенсируется таким же уменьшением вращающего момента второй катушки, вызванным тем же внешним магнитным полем.
Вторым средством уменьшения дополнительных погрешностей от внешнего магнитного поля является применение экранирования. Внешнее магнитное поле замыкается через экраны и практически не попадает в измерительный механизм. Для экранов лучше применять пермаллой, имеющий наибольшую магнитную проницаемость при малой напряженности поля, что соответствует условиям эксплуатации прибора.
Благодаря слабому магнитному полю электродинамические приборы обладают сравнительно небольшим вращающим моментом, а это обстоятельство при желании получить прибор высокого класса точности требует уменьшения погрешности от трения. Этой цели достигают разумным уменьшением веса подвижной части, самым тщательным подбором материалов для осей и подпятников и безупречной их обработкой.
Рисунок 3.2. Устройство измерительного механизма электродинамической системы.
Все это приводит к тому, что, с одной стороны, повышается стоимость прибора, с другой стороны, приборы получаются сравнительно чувствительными к перегрузкам и механическим воздействиям и, следовательно, требуют самого бережного и внимательного отношения и обслуживания.
Электростатическая система
Рисунок 3.3. Схема устройства измерительного механизма логометра электродинамической системы
Рисунок 3.4. Устройство астатического измерительного механизма электродинамической системы.
В электростатических измерительных механизмах для перемещения подвижной части используется взаимодействие между двумя или несколькими электрически заряженными проводниками.
На рис. 4.1. дана схема устройства одного из измерительных механизмов этой системы. Он состоит из двух неподвижных параллельно расположенных металлических пластин АА и одной подвижной секторообразной алюминиевой пластины у?/p>