Механизмов электромеханических приборов 


Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Механизмов электромеханических приборов



В аналоговых электроизмерительных приборах прямого преобра­зования широко используются электромеханические измерительные преобразователи, входной величиной которых является ток, а выход­ной – перемещение указателя отсчетного устройства. Эти преобразо­ватели получили название измерительных механизмов (ИМ).

Устройство электромеханического прибора и назначение отдельных конструктивных элементов рассмотрим на примере амперметра с элек­тромагнитным ИМ, схематически показанным на рис. 2-36, а. Основным элементом неподвижной части электромагнитного ИМ, участвующим в создании вращающего момента, является катушка 1, а основным элементом подвижной части – сердечник 2 из ферромагнитного материала, закрепленный на оси 3.

На рис. 2-36 показаны принципиальные устройства ИМ и других типов – электродинамического (ЭД), ферродинамического (ФД) и магнитоэлектрического (МЭ)[1].

В ЭД, ФД и МЭ измерительных механизмах элементом подвижной части, участвующим в создании вращающего момента М вр, является рамка 2 (рис. 2-36, б, в, г), намотанная тонким проводом. На осях 3 укреплены подвижные части ЭМ, ЭД и ФД механизмов. Ось 3 снаб­жена на концах кернами и может поворачиваться в подпятниках 4. Подвижная часть МЭ измерительного механизма (рис. 2-36, г) укреплена на двух растяжках 8 (на рис. 2-36, г показана оборванная растяжка). С подвижной частью жестко связана стрелка 5, которая при повороте подвижной части пе­ремещается над неподвижно укрепленной шкалой 6. На шкале уста­новлены упоры 7, чтобы уберечь стрелку и подвижную часть от по­вреждений.

 

 

 

Рис. 2-36

 

При включении электромагнит­ного ИМ в электрическую цепь магнитное поле, создаваемое протекающим по катушке током I (входная величина), втягивает сердечник внутрь катушки, в результате чего возникает вращающий момент М вр. Если ток имеет значение больше, то тогда вращающий момент возрастает (ток I 2, момент М вр2), подвижная часть поворачивается и закручивает пружину 9 (рис. 2-36, б, а). Внутренний конец пружины закреплен на оси, а наружный – на неподвижной части ИМ. Момент спиральной пружины возрастает прямо пропорционально углу a поворота подвижной части, т.e.

W пр= W a,

где W – удельный противодействующий момент. Поэтому при токе I 1 подвижная часть отклонится на угол a1 (рис. 2-36), при котором М вр1 = М пр, а при токе I 2 – на угол a2>a1.

В магнитоэлектрических ИМ противодействующий момент создается двумя растяжками 3, которые выполняют одновременно две функции, заменяя пружину и ось.

Подвижная часть любого ИМ представляет собой колебательную систему, вследствие чего после включения ИМ, а также при изменениях входной величины подвижная часть будет совершать затухающие колебания около положения равновесия. Чтобы увели­чить затухание и уменьшить время установления показаний, в ИМ при­меняются специальные устройства – успокоители. В электромагнит­ном ИМ, приведенном на рис. 2-36, а, в качестве успокоителя применено крыло 12, которое при повороте подвижной части расходует энергию, перегоняя воздух в камере 13 из одной части в другую. Такой же воздушный успокоитель использован в электродинамиче­ском ИМ. В ферродинамическом механизме применен магнитоиндукционный успокоитель, представляющий собой тонкое крыло 12 из алюминия, перемещающееся в зазоре постоянного магнита 13, показанного дополнительным видом (рис. 2-36, в). В крыле индуктируются токи, которые, взаимодействуя с полем постоянного магнита, тормозят движение крыла.

В магнитоэлектрическом ИМ успокоителем служит каркас рамки и, кроме того, сама обмотка, если она включена в измерительную цепь с конечным сопротивлением, поэтому специального успокоителя не требуется.

К вспомогательным деталям ИМ относятся токоподводы к рамке, противовесы, пружинящие стрелочные упоры, корректор. Токоподводами обычно служат пружины или растяжки, поэтому хотя бы одна из них должна быть изолирована от корпуса. Противовесы 8 в виде стержней с гайками предназначены для уравновешивания подвижной части, т.е. для перемещения ее центра тяжести на ось вращения, так как в противном случае возникает дополнительный момент, вызывающий погрешность механизма. Пружинящие упоры служат для ограничения перемещений подвижной части при ее отклонении за пределы шкалы. Корректор, предназначенный для установки подвижной части в нулевое положение, состоит из поводка 10, к которому прикреплен внешний конец пружины 9, и винта 11 с эксцентрично расположенным пальцем, который входит в прорезь поводка. Как видно из рассмотрения конструкций ИМ содержит следующие основные узлы: устройство, создающее вращающий момент, зависящий от электрической величины; устройство, создающее противодействующий момент, зависящий от угла отклонения; отсчетное устройство, успокоитель и ряд вспомогательных деталей.

 

Индуктивные преобразователи

Типы индуктивных преобразователей. На рис. 2-37, а изображен наиболее распространенный преобразователь с малым воздушным зазо­ром d, который изменяется под действием измеряемой величины Р. Рабочее перемещение в преобразователях с переменным зазором со­ставляет 0,01–10 мм. В этих преобразователях могут быть использо­ваны ферритовые элементы 2 (рис. 2-37, б), выпускаемые промышлен­ностью; для изготовления подвижного сердечника 1 используется основание такого же элемента 2, стенки которого сошлифовываются. На рис. 2-37, в изображен преобразователь с разомкнутой магнитной цепью. Он представляет собой катушку 1, внутри которой помещен стальной сердечник 2. Перемещение сердечника вызывает изменение индуктивности катушки. Этот тип преобразователя применяется для измерения значительных перемещений сердечника (10–100 мм).

Рис. 2-37

 

Одним из основных достоинств индуктивных преобразователей является возможность получения большой мощности преобразователя (до 1–5 В·А), что позволяет пользоваться сравнительно малочувст­вительным указателем на выходе измерительной цепи и регистриро­вать измеряемую переменную величину самописцем или вибратором осциллографа без предварительного усиления. Лишь при малогаба­ритных преобразователях приходится прибегать к включению усилителя.

Измерительные цепи индуктивных преобразователей. Наиболее распространенной измерительной цепью является неравновесный из­мерительный мост, в два пле­ча которого включены две по­ловины дифференциального преобразователя. Как было показано выше, с измеряемой величиной линей­но связана проводимость пре­образователя. Поэтому опти­мальным является включение преобразователей параллельно источнику и пи­тание моста от источника на­пряжения. Уравновешивание моста в начальном положе­нии, т.е. при отсутствии входной величины (техноло­гически трудно получить точ­ное равенство сопротивлений двух половин преобразователя), произ­водится по двум составляющим – изменением сопротивления нера­бочего плеча Z 3 или Z 4 и изменением сопротивления r 0, включаемого в плечо, имеющее меньшее активное сопротивление. Если при Dd = 0 цепь была уравновешена, то при Dd ¹ 0 через указатель потечет ток, равный I ут= U D Y, где D Y – приращение электрической проводимости преобразователя.

Ток I ут сдвинут по фазе относительно напряжения питания. Угол сдвига j= 90°, если R ук→0, и j=0 при R ук→¥; при согласо­вании сопротивления указателя с выходным сопротивлением моста j= 45°. Это обстоятельство необходимо учитывать при наличии в из­мерительной цепи фазочувствительных устройств.

 



Поделиться:


Последнее изменение этой страницы: 2017-02-22; просмотров: 230; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 44.198.162.35 (0.005 с.)