Общее устройство, детали и узлы электроизмерительных приборов

Требования, предъявляемые к измерительному прибору

 

1. Включение приборов в цепь не должно изменять режима работы цепи. 2. Погрешность показаний не должна превышать допустимых величин.

3. Отсчет показаний должен быть предельно прост (желательно иметь отсчет не-посредственно в практических единицах).

4. Энергия, потребляемая прибором, должна быть мала.

5. Показание прибора не должно зависеть от внешних факторов.

6. Прибор по конструкции должен быть прост, дешев, надежен в эксплуатации и не бояться перегрузок.

7. Стрелка прибора должна быстро устанавливаться на соответствующем показании.

 

 

 

Во всяком электроизмерительном приборе имеются подвижная и неподвижная сис-темы. Подвижная часть прибора под действием измеряемой электрической величины перемещается относительно неподвижной. По углу отклонения подвижной системы су-дят о численном значении измеряемой величины. Отклонение подвижной системы при-бора из нулевого положения вызывается действием на нее вращающего момента. Для того чтобы стрелка прибора давала определенное отклонение, а не уходила за край шка-лы при наличии любого вращающего момента, необходимо, чтобы на подвижную сис-

 


 
k
тему оказывал влияние, кроме вращающего момента, еще и противодействующий мо-мент, возрастающий с увеличением отклонения подвижной системы из нулевого поло-жения. При установившемся отклонении должно быть равенство моментов (MBP= MПР) . Если вращающий момент прямо пропорционален измеряемой величине (например, току: MВР= k I ), а противодействующий момент прямо пропорционален уг-лу отклонения подвижной системы от нулевого положения (MПР k2a), то при устано-вившемся отклонении k2a = k I , откуда a = kI = kI , т. е. угол отклонения подвижной

системы прямо пропорционален измеряемой величине (току). Такой прибор будет иметь равномерную шкалу. У равномерной шкалы расстояния между всеми ее делениями оди-наковы (рис. 4.1). Если вращающий момент

находится в более сложной зависимости от измеряемой величины, то шкала будет не-равномерной (рис. 4.2).

Рис. 4.1 Рис. 4.2
Для уменьшения погрешностей отсчета, вызываемых неправильным положением гла-

за наблюдателя относительно отсчетного устройства, в точных переносных приборах шкалы делают зеркальными. При отсчете значения измеряемой величины по зеркальной шкале необходимо так смотреть на стрелку и шкалу, чтобы со стрелкой не было видно ее изображения в зеркале.

Противодействующий момент в большинстве приборов соз-дается спиральной пружиной из фосфористой или оловянно-цинковой бронзы, один конец которой прикрепляется к подвижной системе, а второй – к неподвижной части прибора (рис. 4.3).

Противодействующий момент, развиваемый пружиной при закручивании ее на один градус, называется удельным моментом

 
bh
Рис.4.3 и подсчитывается по формуле Mуд= E12L , где L – общая длина ленты пружины; h – толщина ленты пружины; в – ширина ленты пружины; Е – модуль упругости материала, из которого сделана пружина. Момент, развиваемый пружиной при закручивании ее на угол a, подсчитывается по формуле Mпр= aMуд, т. e. он прямо

 

пропорционален углу закручивания пружины.

Подвижная система приборов укрепляется на осях или полуосях, растяжках или под-весках (рис. 4.4). Ось изготовляется в виде алюминиевой или латунной трубки, в которую за-вальцовываются стальные керны (рис. 4.5). Значительно реже ось изготавливается в виде тон-когоцилиндрическогостальногостержня, акерныпредставляют собой одно целое с осью.

Концы кернов опираются на подпятник и имеют закругленную форму. Подпятник в большинстве случаев состоит из опорного камня и винта, в котором камень закреплен (рис. 4.6). Материалом для опорного камня служат драгоценные или полудрагоценные камни (алмаз, рубин, сапфир, а в большинстве приборов – агат). Точное положение концов оси в середине чашечки подпятника весьма важно для правильной работы прибора. Ничтожное смещение концов оси в сторону вызывает заметное изменение положения конца стрелки.

 

Рис. 4.4 Рис. 4.5. Рис. 4.6

 

 


 

Рис. 4.7
Для того чтобы отклонение подвижной системы оп-ределялось только вращающим и противодействующим моментами, необходимо устранить влияние силы тяжести, т. е. надо уравновесить подвижную систему. Уравновеши-вание подвижной системы осуществляется с помощью трех или двух грузиков – миниатюрных гаечек, навинчен-ных на рычаги (рис. 4.7). Подвижная система прибора об-ладает инерцией и вместе с упругой пружиной образует

колебательную систему. В результате стрелка прибора, прежде чем принять новое по-ложение, совершает ряд колебаний около положения равновесия. Чтобы сократить про-должительность этих колебаний, измерительные приборы снабжаются успокоителями.

,
Применяются воздушные и магнитоиндукционные успокоители. В воздушном успокоителе поршенек или крылышко движутся в цилиндре или коробочке и своим трением о воздух сокращают продолжительность колебаний подвижной системы (рис. 4.8). В магнитоиндукционном ус-покоителе торможение создается токами индуктируемыми в алюминиевом диске, цилиндре или каркасе при движе-

Рис.4.8 нии их между полюсами постоянного магнита (рис. 4.8).

В результате толчков при перегрузках, остаточной деформации пружин, темпера-турных влияний и других причин стрелка невключенного прибора может стоять не на нулевом делении. Для того чтобы иметь возможность в таких

Рис. 4.9
случаях установить стрелку в нулевое положение, прибор снабжается корректором (рис. 4.9). Корректор состоит из ры-чага, свободно опирающегося на ось, и винта с эксцентрич-ным пальцем. К одному концу рычага прикрепляется спи-ральная пружина, а в вилку другого конца рычага входит эксцентричный палец. При повороте винта поворачивается рычаг, в результате чего пружина закручивается или раскру-чивается. Вследствие этого стрелка, поворачиваясь в ту или иную сторону, устанавливается на нулевом делении.