Что такое findslide.org?

FindSlide.org - это сайт презентаций, докладов, шаблонов в формате PowerPoint.

Для правообладателей

Обратная связь

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Яндекс.Метрика

Презентация на тему Тема: Электромеханические приборы

Содержание

1 Общие вопросы устройства и теории электромеханических приборов 1.1 Устройство электромеханических приборовЭлектромеханическими называются измерительные приборы непосредственной оценки, в которых электромагнитная энергия, подведенная к прибору непосредственно из измеряемой цепи, преобразуется в механическую энергию углового перемещения подвижной части
Тема: Электромеханические приборы 1 Общие вопросы устройства и теории электромеханических приборов 1.1 Устройство электромеханических приборовЭлектромеханическими Рис. 1 Структурная схема электромеханического прибора Измерительная цепь обеспечивает преобразование электрической измеряемой Измерительный механизм, являясь основной частью конструкции прибора, преобразует электромагнитную энергию в механическую В зависимости от принципа преобразования электромагнитной энергии в механическое угловое перемещение подвижной 1.2 Моменты, действующие на подвижную часть электромеханических приборов Подвижная часть ИМ представляет На подвижную часть ИМ при ее движении воздействуют:вращающий момент М, определяемый для Вращающий момент является некоторой функцией измеряемой величины X и может также противодействующий момент Мпр., создаваемый механическим путем с помощью спиральных пружин, растяжек, и момент успокоения Мусп, т.е. момент сил сопротивления движению, всегда направленный навстречу движению Подставив (2), (3) и (4) в (1), получим дифференциальное уравнение отклонения подвижной части ИМ:или (5) Установившееся отклонение подвижной части ИМ определяется равенством вращающего М и противодествующего Мпр. 2 Магнитоэлектрические измерительные механизмы и приборы 2.1 Устройство и принцип действия магнитоэлектрического Рис. 2 Устройство магнитоэлектрического измерительного механизма Цилиндрическая форма сердечника и расточки полюсных наконечников, а также их концентрическое расположение Уравнение преобразования для магнитоэлектрического измерительного механизма имеет следующий вид: (6) где α – угол поворота подвижной части;B – вектор магнитной индукции в Из уравнения (6) видно, что чувствительность магнитоэлектрического прибора не зависит от угла Недостатками магнитоэлектрических приборов являются:относительно сложная и дорогая конструкция;невысокая перегрузочная способность (при перегрузке 2.2 Магнитоэлектрические амперметры и вольтметры Измерительные механизмы амперметров и вольтметров принципиально не Амперметр без шунта применяется в том случае, если весь измеряемый ток можно Рис. 3 Схема магнитоэлектрического амперметра с шунтом Если необходимо иметь верхний предел измерения амперметра I, а верхний предел измерения По 1-му закону Кирхгофа (9)Если обозначить отношение токов(коэффициент шунтирования), то с учетом (9) Для расширения пределов измерения вольтметров применяют добавочные сопротивления (резисторы). Добавочные сопротивления включают При выборе величины добавочного сопротивления исходят из условия, чтобы сила тока через 2.3 Магнитоэлектрические логометры В логометрах противодействующий момент создается не механическим путем, а Рис. 5 Устройство логометраНаправления токов в обмотках выбираются так, чтобы моменты М1 Один из моментов может считаться вращающим, а второй - противодействующим. Кроме того, Можно показать, что, в конечном счете, уравнение преобразования для логометра имеет следующий 2.4 Магнитоэлектрические омметрыВ конструкциях омметров используются измерительные механизмы с механическим противодействующим моментом Рис. 6а В первом случае (рис. 6а), ток через ИМ определяется по формуле: (14)Из уравнения При постоянных значениях Rим, Rд и E отклонение указателя прибора α однозначно Рис. 6б Для второй схемы (рис. 6б) уравнение преобразования имеет вид: (16)Как видно из 2.4.2 Омметры на основе логометрического ИМ Рис. 7 Схема омметра на основе логометрического ИМ Из схемы (рис. 7): ; (17)С учетом (17) уравнение преобразования 2.5 Магнитоэлектрические приборы с преобразователямиИспользование преобразователя переменного тока в постоянный, позволяет выполнять Рис. 8а Рис. 8б В амперметре выпрямительной системы измеряемый ток i(t) выпрямляется и проходит через обмотку В амперметре термоэлектрической системы измеряемый ток i(t) проходит через нагреватель термопреобразователя ТП. 3 Электромагнитные измерительные механизмы и приборыПринцип действия приборов электромагнитной системы основан на Рис. 9 Устройство прибора электромагнитной системы Уравнение преобразования для электромагнитного ИМ имеет следующий вид: , (20)где L – индуктивность катушки Таким образом, электромагнитные приборы одинаково пригодны для измерений в цепях постоянного и К недостаткам приборов можно отнести большое собственное потребление энергии, невысокую точность, малую 4 Электродинамические и ферродинамические измерительные механизмы и приборы4.1 Устройство и принцип действия Рис. 10а Устройство электродинамического ИМ Рис. 10б Принцип действия электродинамического ИМ Неподвижная катушка 1 обычно выполняется из двух одинаковых частей, разделенных воздушным зазором. Уравнение преобразования для электродинамического ИМ, работающего на переменном токе имеет следующий вид: , (21) где При протекании по катушкам постоянных токов уравнение преобразования можно представить в следующем Собственное магнитное поле электродинамических механизмов, силовые линии которого замыкаются по воздуху, невелико, 4.2 Ферродинамические измерительные механизмы Принцип действия ферродинамических ИМ не отличается от электродинамических. Механизмы Рис. 11 Устройство ферродинамического ИМ Неподвижная катушка 1, состоящая из двух половин, расположена на двух стержнях магнитопровода, Взаимодействие тока подвижной катушки с магнитным полем в воздушном зазоре, создает вращающий Значительное увеличение вращающего момента по сравнению с электродинамическими механизмами дает возможность увеличить 4.3 Амперметры и вольтметры электродинамической и ферродинамической системыУ электродинамических амперметров для токов Весь измеряемый ток при этом проходит через подвижную и неподвижную катушки, поэтому У амперметров на токи от 0,5 А и выше катушки соединяются параллельно (рис. 12б).Рис. 12б Сопротивления параллельных цепей подбираются так, чтобы ток I2 не превышал допустимого значения, У электродинамических вольтметров неподвижная и подвижная катушки соединены последовательно вместе с добавочным Если ток полного отклонения I = U/Zв,где Zв – полное сопротивление вольтметра, 4.4 Ваттметры электродинамической и ферродинамической системы Электродинамический (ферродинамический) измерительный механизм позволяет построить прибор Рис. 14 Схема включения ваттметра Подвижная катушка с добавочным сопротивлением Rд включается параллельно нагрузке. Цепь неподвижной катушки При таком включении ; (26) , (27) где ZU - полное сопротивление параллельной цепи. Из треугольника сопротивлений для параллельной цепи (рис. 15а) (28)где RU - активное сопротивление Рис. 15а Рис. 15б С учетом (28) выражение (27) принимает вид (29)Тогда (21), с учетом (26) и (29) (30) Конструктивным путем добиваются постоянства производной dM12/dα. Обозначив, (чувствительность по мощности), получим (31) Если обеспечить γ = 0, то (32)Т.е. угол поворота подвижной части прямо пропорционален Однако нужно иметь в виду, что равенство γ = 0, будет лишь 5 Электростатические измерительные механизмы и приборы Принцип действия. В электростатических измерительных механизмах Рис. 16 Устройство электростатического ИМ Под действием подведенного к электродам напряжения U создаётся электрическое поле. Силы электрического Уравнение преобразования для электростатического ИМ имеет следующий вид: , (33)где С – емкость между Угол поворота подвижной части электростатического ИМ пропорционален квадрату действующего значения напряжения и Собственное электрическое поле электростатических вольтметров незначительное, поэтому на работу приборов сильное Собственное потребление мощности вольтметра на переменном токе мало, а при включении в 6 Индукционные измерительные механизмы и приборы 6.1 Устройство и принцип действия индукционного По числу потоков, пересекающих подвижную часть, измерительные механизмы могут быть однопоточными и Рис. 17 Индукционный двухпоточный ИМ:а - устройство; б – векторная диаграмма;в – Переменные токи I1 и I2 протекающие по обмоткам электромагнитов 1 и 2 Под действием наведенных э.д.с. в алюминиевом диске появляются вихревые токи I1, 2 Можно показать, что значение для вращающего момента определяется выражением: , (34)где k – коэффициент,
Слайды презентации

Слайд 2 1 Общие вопросы устройства и теории электромеханических приборов
1.1

1 Общие вопросы устройства и теории электромеханических приборов 1.1 Устройство электромеханических

Устройство электромеханических приборов
Электромеханическими называются измерительные приборы непосредственной оценки, в

которых электромагнитная энергия, подведенная к прибору непосредственно из измеряемой цепи, преобразуется в механическую энергию углового перемещения подвижной части относительно неподвижной.

Слайд 3 Рис. 1 Структурная схема электромеханического прибора
Измерительная цепь

Рис. 1 Структурная схема электромеханического прибора Измерительная цепь обеспечивает преобразование электрической

обеспечивает преобразование электрической измеряемой величины X в некоторую промежуточную

электрическую величину Y (ток или напряжение), функционально связанную с измеряемой величиной X, непосредственно воздействующую на измерительный механизм (ИМ).

Слайд 4 Измерительный механизм, являясь основной частью конструкции прибора, преобразует

Измерительный механизм, являясь основной частью конструкции прибора, преобразует электромагнитную энергию в

электромагнитную энергию в механическую энергию, необходимую для отклонения его

подвижной части относительно неподвижной на угол α.
Отсчетное устройство состоит из указателя и шкалы. Оно преобразует угловое перемещение подвижной части в перемещение указателя l, которое выражается в делениях шкалы.

Слайд 5 В зависимости от принципа преобразования электромагнитной энергии в

В зависимости от принципа преобразования электромагнитной энергии в механическое угловое перемещение

механическое угловое перемещение подвижной части ИМ, электромеханические приборы подразделяются

на следующие группы (системы):
1) магнитоэлектрические;
2) электромагнитные;
3) электродинамические;
4) ферродинамические;
5) электростатические;
6) индукционные.

Слайд 6 1.2 Моменты, действующие на подвижную часть электромеханических приборов
Подвижная

1.2 Моменты, действующие на подвижную часть электромеханических приборов Подвижная часть ИМ

часть ИМ представляет собой механическую систему с одной степенью

свободы относительно оси вращения.
Дифференциальное уравнение моментов, описывающее работу ИМ, имеет вид

, (1)

где J — момент инерции подвижной части ИМ;
α — угол отклонения подвижной части.

Слайд 7 На подвижную часть ИМ при ее движении воздействуют:
вращающий

На подвижную часть ИМ при ее движении воздействуют:вращающий момент М, определяемый

момент М, определяемый для всех электромеханических приборов скоростью изменения

энергии электромагнитного поля Wэм, сосредоточенной в механизме, по углу отклонения α подвижной части

(2)


Слайд 8 Вращающий момент является некоторой функцией измеряемой величины

Вращающий момент является некоторой функцией измеряемой величины X и может

X и может также зависеть от угла поворота подвижной

части α, т.е.


Слайд 9 противодействующий момент Мпр., создаваемый механическим путем с помощью

противодействующий момент Мпр., создаваемый механическим путем с помощью спиральных пружин, растяжек,

спиральных пружин, растяжек, и пропорциональный углу отклонения α подвижной

части:
, (3)

где W — удельный противодействующий момент на единицу угла закручивания пружины (зависит от материала пружины и ее геометрических размеров);

Слайд 10 момент успокоения Мусп, т.е. момент сил сопротивления движению,

момент успокоения Мусп, т.е. момент сил сопротивления движению, всегда направленный навстречу

всегда направленный навстречу движению и пропорциональный угловой скорости отклонения:

, (4)

где Р — коэффициент успокоения (демпфирования).

Слайд 11 Подставив (2), (3) и (4) в (1), получим

Подставив (2), (3) и (4) в (1), получим дифференциальное уравнение отклонения подвижной части ИМ:или (5)

дифференциальное уравнение отклонения подвижной части ИМ:



или


(5)

Слайд 12 Установившееся отклонение подвижной части ИМ определяется равенством вращающего

Установившееся отклонение подвижной части ИМ определяется равенством вращающего М и противодествующего

М и противодествующего Мпр. моментов, т.к. два первых члена

левой части дифференциального уравнения (5) равны нулю. Подставив в равенство аналитические выражения моментов, получим уравнение преобразования (функцию преобразования, статическую характеристику)


где - параметры прибора.

Слайд 13 2 Магнитоэлектрические измерительные механизмы и приборы

2.1 Устройство и

2 Магнитоэлектрические измерительные механизмы и приборы 2.1 Устройство и принцип действия

принцип действия магнитоэлектрического измерительного механизма
Принцип действия. В магнитоэлектрических приборах

вращающий момент создается в результате взаимодействия магнитного поля постоянного магнита и проводника с током, выполняемого обычно в виде катушки.

Слайд 14 Рис. 2 Устройство магнитоэлектрического измерительного механизма

Рис. 2 Устройство магнитоэлектрического измерительного механизма

Слайд 15 Цилиндрическая форма сердечника и расточки полюсных наконечников, а

Цилиндрическая форма сердечника и расточки полюсных наконечников, а также их концентрическое

также их концентрическое расположение обеспечивают равномерность поля в воздушном

зазоре, т. е. в любой точке рабочей части воздушного зазора магнитная индукция В = const. Воздушный зазор имеет радиальную длину порядка 1-2 мм.

Слайд 16 Уравнение преобразования для магнитоэлектрического измерительного механизма имеет следующий

Уравнение преобразования для магнитоэлектрического измерительного механизма имеет следующий вид: (6)

вид:


(6)

Слайд 17 где α – угол поворота подвижной части;
B –

где α – угол поворота подвижной части;B – вектор магнитной индукции

вектор магнитной индукции в воздушном зазоре;
s- площадь рамки;
w- число

витков обмотки рамки;
I- ток в рамке;
W- удельный противодействующий момент спиральных пружин;

- чувствительность механизма по
току.

Слайд 18 Из уравнения (6) видно, что чувствительность магнитоэлектрического прибора

Из уравнения (6) видно, что чувствительность магнитоэлектрического прибора не зависит от

не зависит от угла отклонения и постоянна по всей

шкале, т. е. магнитоэлектрические приборы имеют равномерную шкалу.
Благодаря сильному собственному магнитному полю влияние посторонних полей на показания приборов весьма незначительно.
Достоинством магнитоэлектрических приборов также является высокая чувствительность и малое собственное потребление мощности.

Слайд 19 Недостатками магнитоэлектрических приборов являются:
относительно сложная и дорогая конструкция;
невысокая

Недостатками магнитоэлектрических приборов являются:относительно сложная и дорогая конструкция;невысокая перегрузочная способность (при

перегрузочная способность (при перегрузке обычно перегорают токоподводящие пружинки для

создания противодействующего момента);
возможность применения, при отсутствии преобразователей, лишь для измерений в цепях постоянного тока.

Слайд 20 2.2 Магнитоэлектрические амперметры и вольтметры
Измерительные механизмы амперметров и

2.2 Магнитоэлектрические амперметры и вольтметры Измерительные механизмы амперметров и вольтметров принципиально

вольтметров принципиально не различаются между собой. В зависимости от

назначения прибора (для измерения тока или напряжения) меняется его измерительная цепь.
В амперметрах измерительный механизм включается в цепь непосредственно или при помощи шунта.
В вольтметрах последовательно с измерительным механизмом включается добавочное сопротивление.

Слайд 21 Амперметр без шунта применяется в том случае, если

Амперметр без шунта применяется в том случае, если весь измеряемый ток

весь измеряемый ток можно пропустить через токоподводящие пружинки и

обмотку рамки ИМ (обычно до 30… 50 мА).
Расширение пределов измерения амперметров достигается включением шунта параллельно прибору (Рис. 3).


Слайд 22 Рис. 3 Схема магнитоэлектрического амперметра с шунтом

Рис. 3 Схема магнитоэлектрического амперметра с шунтом

Слайд 23 Если необходимо иметь верхний предел измерения амперметра I,

Если необходимо иметь верхний предел измерения амперметра I, а верхний предел

а верхний предел измерения без шунта Iим , то

сопротивление шунта Rш рассчитывается исходя из соотношения (сопротивление шунта и измерительного механизма включены параллельно и следовательно на них одно и тоже напряжение):

(7)
Откуда
Rш = (8)

Слайд 24 По 1-му закону Кирхгофа

(9)

Если обозначить отношение токов

(коэффициент шунтирования),

По 1-му закону Кирхгофа (9)Если обозначить отношение токов(коэффициент шунтирования), то с учетом

то с учетом (9) соотношение (8) можно записать в

виде:
(10)

Шунты изготавливаются из манганина, сплава, имеющего температурный коэффициент сопротивления близкий к нулю.


Слайд 25 Для расширения пределов измерения вольтметров применяют добавочные сопротивления

Для расширения пределов измерения вольтметров применяют добавочные сопротивления (резисторы). Добавочные сопротивления

(резисторы). Добавочные сопротивления включают в цепь последовательно с ИМ

(Рис. 4).






Рис. 4 Схема магнитоэлектрического вольтметра

Слайд 26 При выборе величины добавочного сопротивления исходят из условия,

При выборе величины добавочного сопротивления исходят из условия, чтобы сила тока

чтобы сила тока через ИМ не превышала значения, предельного

для данного ИМ (тока полного отклонения).

(11)

Обозначив из (11) получим

(12)


Слайд 27 2.3 Магнитоэлектрические логометры
В логометрах противодействующий момент создается не

2.3 Магнитоэлектрические логометры В логометрах противодействующий момент создается не механическим путем,

механическим путем, а электрическим.
Для этого в магнитоэлектрическом логометре

(рис. 5) подвижная часть выполняется в виде двух жестко скрепленных между собой рамок 1 и 2, по обмоткам которых протекают токи I1 и I2 .
Пружинки для создания механического противодействующего момента не ставятся, а ток к обмоткам подводится с помощью безмоментных токоподводов, выполняемых в виде тонких неупругих ленточек.

Слайд 28 Рис. 5 Устройство логометра

Направления токов в обмотках выбираются

Рис. 5 Устройство логометраНаправления токов в обмотках выбираются так, чтобы моменты

так, чтобы моменты М1 и М2, создаваемые рамками, действовали

навстречу друг другу.

Слайд 29 Один из моментов может считаться вращающим, а второй

Один из моментов может считаться вращающим, а второй - противодействующим. Кроме

- противодействующим. Кроме того, хотя бы один из моментов

должен зависеть от угла поворота. Значит, один (или несколько) из параметров, определяющих величину момента, должен являться функцией угла α.
Технически наиболее просто сделать зависящей от угла поворота индукцию В. Для этого магнитное поле в зазоре должно быть неравномерным, что достигается неравномерностью зазора (с этой целью сердечник сделан эллипсоидальным).

Слайд 30 Можно показать, что, в конечном счете, уравнение преобразования

Можно показать, что, в конечном счете, уравнение преобразования для логометра имеет

для логометра имеет следующий вид:

(13)

Из выражения (13) видно, что

логометр измеряет отношение токов в обмотках (отсюда и название логометр, что в переводе с греческого означает – измеритель отношения).

Слайд 31 2.4 Магнитоэлектрические омметры
В конструкциях омметров используются измерительные механизмы

2.4 Магнитоэлектрические омметрыВ конструкциях омметров используются измерительные механизмы с механическим противодействующим

с механическим противодействующим моментом («обычные») и логометрические измерительные механизмы.

2.4.1

Омметры на основе «обычного» ИМ
В зависимости от величины измеряемого сопротивления используются две схемы, представленные на рис. 6а и 6б.

Слайд 32 Рис. 6а

Рис. 6а

Слайд 33 В первом случае (рис. 6а), ток через ИМ

В первом случае (рис. 6а), ток через ИМ определяется по формуле: (14)Из

определяется по формуле:

(14)

Из уравнения преобразования (6), с учетом (14)

получим:

(15)

Слайд 34 При постоянных значениях Rим, Rд и E отклонение

При постоянных значениях Rим, Rд и E отклонение указателя прибора α

указателя прибора α однозначно определяется измеряемым сопротивлением Rx, т.е.

шкала прибора может быть проградуирована в единицах сопротивления.
Как видно из (15) шкала такого омметра неравномерна, при этом нулевая отметка располагается на правом краю (нулевому значению измеряемого сопротивления Rx соответствует максимальный ток I).

Слайд 35 Рис. 6б

Рис. 6б

Слайд 36 Для второй схемы (рис. 6б) уравнение преобразования имеет

Для второй схемы (рис. 6б) уравнение преобразования имеет вид: (16)Как видно

вид:

(16)

Как видно из (16) шкала прибора также неравномерна,

но нулевая отметка находится на «привычном» месте, т.е. слева.
Общий недостаток данных приборов – зависимость показаний от напряжения источника питания, что требует подстройки «нуля» перед каждым измерением.

Слайд 37 2.4.2 Омметры на основе логометрического ИМ








Рис. 7 Схема

2.4.2 Омметры на основе логометрического ИМ Рис. 7 Схема омметра на основе логометрического ИМ

омметра на основе логометрического ИМ







Слайд 38 Из схемы (рис. 7):

; (17)

С

Из схемы (рис. 7): ; (17)С учетом (17) уравнение преобразования имеет

учетом (17) уравнение преобразования имеет вид:

(18)

Из (18) видно, что

показания данного омметра не зависит от напряжения источника питания, что является его достоинством.

Слайд 39 2.5 Магнитоэлектрические приборы с преобразователями
Использование преобразователя переменного тока

2.5 Магнитоэлектрические приборы с преобразователямиИспользование преобразователя переменного тока в постоянный, позволяет

в постоянный, позволяет выполнять измерения магнитоэлектрическим прибором в цепях

переменного тока.
В зависимости от вида используемого преобразователя различают выпрямительные и термоэлектрические приборы.
На рис. 8а приведена одна из возможных схем амперметра выпрямительной системы, а на рис. 8б – термоэлектрической.

Слайд 40







Рис. 8а Рис. 8б

Рис. 8а Рис. 8б

Слайд 41 В амперметре выпрямительной системы измеряемый ток i(t) выпрямляется

В амперметре выпрямительной системы измеряемый ток i(t) выпрямляется и проходит через

и проходит через обмотку катушки магнитоэлектрического ИМ. Показание прибора

пропорционально среднему по модулю за период T значению тока:
. (19)

Все приборы выпрямительной системы градуируются в действующих значениях токов (или напряжений) синусоидальной формы и не предназначены для измерений в цепях с токами произвольной формы.

Слайд 42 В амперметре термоэлектрической системы измеряемый ток i(t) проходит

В амперметре термоэлектрической системы измеряемый ток i(t) проходит через нагреватель термопреобразователя

через нагреватель термопреобразователя ТП. При его нагреве на свободных

концах термопары возникает термо-ЭДС, вызывающая постоянный ток через обмотку катушки магнитоэлектрического ИМ.
Значение этого тока нелинейно зависит от действующего значения I измеряемого тока i(t) и мало зависит от его формы и спектра.
Схемы вольтметров выпрямительной и термоэлектрической систем отличаются от схем амперметров наличием добавочного сопротивления.

Слайд 43 3 Электромагнитные измерительные механизмы и приборы
Принцип действия приборов

3 Электромагнитные измерительные механизмы и приборыПринцип действия приборов электромагнитной системы основан

электромагнитной системы основан на взаимодействии магнитного поля, создаваемого током

в неподвижной катушке, с подвижным ферромагнитным сердечником.
Одна из конструкций электромагнитного механизма представлена на рис. 9, где 1 - катушка; 2 - сердечник, укрепленный на оси прибора; 3 - воздушный успокоитель; 4 - спиральная пружина, создающая противодействующий момент.

Слайд 44 Рис. 9 Устройство прибора электромагнитной системы

Рис. 9 Устройство прибора электромагнитной системы

Слайд 45 Уравнение преобразования для электромагнитного ИМ имеет следующий вид:

, (20)

где

Уравнение преобразования для электромагнитного ИМ имеет следующий вид: , (20)где L – индуктивность

L – индуктивность катушки с ферромагнитным сердечником;
I – сила

постоянного тока или действующее значение переменного тока;
W- удельный противодействующий момент спиральных пружин.

Слайд 46 Таким образом, электромагнитные приборы одинаково пригодны для измерений

Таким образом, электромагнитные приборы одинаково пригодны для измерений в цепях постоянного

в цепях постоянного и переменного тока.
В соответствии с

(20) шкала прибора квадратичная, однако на практике ее можно приблизить к линейной (линеаризовать) подбором формы сердечника.
Достоинствами приборов электромагнитной системы являются простота конструкции и как следствие – высокая надежность, способность выдерживать значительные перегрузки.

Слайд 47 К недостаткам приборов можно отнести большое собственное потребление

К недостаткам приборов можно отнести большое собственное потребление энергии, невысокую точность,

энергии, невысокую точность, малую чувствительность и сильное влияние магнитных

полей.
Промышленностью выпускаются амперметры электромагнитной системы с верхним пределом измерения от долей ампера до 200 А, и вольтметры с пределами измерения от долей вольта до сотен вольт.
Приборы электромагнитной системы применяются в основном в качестве щитовых амперметров и вольтметров переменного тока промышленной частоты.

Слайд 48 4 Электродинамические и ферродинамические измерительные механизмы и приборы
4.1 Устройство

4 Электродинамические и ферродинамические измерительные механизмы и приборы4.1 Устройство и принцип

и принцип действия электродинамического ИМ
 Принцип действия. Работа измерительных механизмов

электродинамической системы основана на взаимодействии магнитных полей двух катушек с токами: неподвижной 1 и подвижной 2 (рис. 10а и 10б).
Подвижная катушка, укрепленная на оси или растяжках, может поворачиваться внутри неподвижной.

Слайд 49 Рис. 10а Устройство электродинамического ИМ

Рис. 10а Устройство электродинамического ИМ

Слайд 50 Рис. 10б Принцип действия электродинамического ИМ

Рис. 10б Принцип действия электродинамического ИМ

Слайд 51 Неподвижная катушка 1 обычно выполняется из двух одинаковых

Неподвижная катушка 1 обычно выполняется из двух одинаковых частей, разделенных воздушным

частей, разделенных воздушным зазором. Благодаря этому обеспечиваются требуемая конфигурация

магнитного поля и удобство расположения оси.
Неподвижная и подвижная катушки механизма (обычно бескаркасные) имеют круглую или прямоугольную форму и изготовляются из медного или алюминиевого провода.
Для подвода тока к подвижной катушке используются спиральные пружины или растяжки.

Слайд 52 Уравнение преобразования для электродинамического ИМ, работающего на переменном

Уравнение преобразования для электродинамического ИМ, работающего на переменном токе имеет следующий

токе имеет следующий вид:

, (21)
 
где M12 - взаимная индуктивность между

катушками;
ψ - угол сдвига фаз между токами в катушках.

Слайд 53 При протекании по катушкам постоянных токов уравнение преобразования

При протекании по катушкам постоянных токов уравнение преобразования можно представить в

можно представить в следующем виде:

(22)

Основными достоинствами электродинамических ИМ являются

одинаковые показания на постоянном и переменном токе (при последовательном соединении катушек), что позволяет с большой точностью градуировать их на постоянном токе, а также стабильность показаний во времени.

Слайд 54 Собственное магнитное поле электродинамических механизмов, силовые линии которого

Собственное магнитное поле электродинамических механизмов, силовые линии которого замыкаются по воздуху,

замыкаются по воздуху, невелико, поэтому электродинамические ИМ сильно подвержены

влиянию внешних магнитных полей.
Для защиты от таких влияний применяется экранирование, т.е. измерительный механизм помещают внутри одного или двух экранов из ферромагнитного материала.
Также недостатками электродинамических ИМ являются: невысокая чувствительность, большое собственное потребление мощности, чувствительность к перегрузкам.


Слайд 55 4.2 Ферродинамические измерительные механизмы
 
Принцип действия ферродинамических ИМ не

4.2 Ферродинамические измерительные механизмы Принцип действия ферродинамических ИМ не отличается от электродинамических.

отличается от электродинамических.
Механизмы ферродинамической системы отличаются от рассмотренных

выше электродинамических тем, что неподвижная катушка имеет магнитопровод из магнитомягкого листового материала.

Слайд 56 Рис. 11 Устройство ферродинамического ИМ

Рис. 11 Устройство ферродинамического ИМ

Слайд 57 Неподвижная катушка 1, состоящая из двух половин, расположена

Неподвижная катушка 1, состоящая из двух половин, расположена на двух стержнях

на двух стержнях магнитопровода, выполненного из листовой магнитомягкой стали,

между концами которого укреплен цилиндрический сердечник.
В воздушном зазоре помещается подвижная катушка 2, укрепленная на одной оси со стрелкой.
B воздушном зазоре образуется сильное равномерное магнитное поле, индукция которого пропорциональна току неподвижной катушки.


Слайд 58 Взаимодействие тока подвижной катушки с магнитным полем в

Взаимодействие тока подвижной катушки с магнитным полем в воздушном зазоре, создает

воздушном зазоре, создает вращающий момент, который, как и в

электродинамическом измерительном механизме, пропорционален произведению токов катушек и косинусу угла сдвига фаз между ними.
Благодаря малому сопротивлению магнитной цепи, в воздушном зазоре может быть получена весьма значительная магнитная индукция, а следовательно, и весьма большой вращающий момент.

Слайд 59 Значительное увеличение вращающего момента по сравнению с электродинамическими

Значительное увеличение вращающего момента по сравнению с электродинамическими механизмами дает возможность

механизмами дает возможность увеличить чувствительность ферродинамического ИМ.
Большая магнитная индукция

в воздушном зазоре делает показания прибора практически независимыми от внешних магнитных полей.
С другой стороны, применение стали влечет за собой появление составляющих основной погрешности от гистерезиса и вихревых токов.

Слайд 60 4.3 Амперметры и вольтметры электродинамической и ферродинамической системы

У

4.3 Амперметры и вольтметры электродинамической и ферродинамической системыУ электродинамических амперметров для

электродинамических амперметров для токов до 0,5 А неподвижная и

подвижная катушки соединяются последовательно (рис. 12а).




Рис. 12а

Слайд 61 Весь измеряемый ток при этом проходит через подвижную

Весь измеряемый ток при этом проходит через подвижную и неподвижную катушки,

и неподвижную катушки, поэтому угол ψ = 0, и

уравнение (21) принимает вид:

(23)

Слайд 62 У амперметров на токи от 0,5 А и

У амперметров на токи от 0,5 А и выше катушки соединяются параллельно (рис. 12б).Рис. 12б

выше катушки соединяются параллельно (рис. 12б).





Рис. 12б

Слайд 63 Сопротивления параллельных цепей подбираются так, чтобы ток I2

Сопротивления параллельных цепей подбираются так, чтобы ток I2 не превышал допустимого

не превышал допустимого значения, т.е. ; (при этом ), и уравнение

(21) приводится к виду:

(24)

Следовательно, у механизмов амперметров угол отклонения подвижной части зависит от квадрата измеряемого тока и производной dM12/dα.

Слайд 64 У электродинамических вольтметров неподвижная и подвижная катушки соединены

У электродинамических вольтметров неподвижная и подвижная катушки соединены последовательно вместе с

последовательно вместе с добавочным резистором из манганина (рис. 13).

Секционированием добавочного резистора можно получить разные пределы измерения U1ном, U2ном, U3ном.




Рис. 13 Схема электродинамического вольтметра


Слайд 65 Если ток полного отклонения I = U/Zв,
где Zв

Если ток полного отклонения I = U/Zв,где Zв – полное сопротивление

– полное сопротивление вольтметра, то подставив его в (21),

получим:

, (25)

т.е. характер шкалы у вольтметра такой же, как и у амперметра.
Для получения шкалы, близкой к равномерной, у амперметров и вольтметров размеры подвижной катушки выбирают так, чтобы она находилась в практически равномерном магнитном поле.

Слайд 66 4.4 Ваттметры электродинамической и ферродинамической системы
 
Электродинамический (ферродинамический) измерительный

4.4 Ваттметры электродинамической и ферродинамической системы Электродинамический (ферродинамический) измерительный механизм позволяет построить

механизм позволяет построить прибор для измерения активной мощности –

ваттметр.
В этом случае (рис. 14) неподвижную катушку включают последовательно с нагрузкой с сопротивлением Zн , мощность которой измеряется.

Слайд 67 Рис. 14 Схема включения ваттметра

Рис. 14 Схема включения ваттметра

Слайд 68 Подвижная катушка с добавочным сопротивлением Rд включается параллельно

Подвижная катушка с добавочным сопротивлением Rд включается параллельно нагрузке. Цепь неподвижной

нагрузке.
Цепь неподвижной катушки называют последовательной цепью (токовой обмоткой),

а цепь подвижной катушки – параллельной цепью (обмоткой напряжения).

Слайд 69 При таком включении

; (26)


, (27)


где ZU - полное сопротивление параллельной

При таком включении ; (26) , (27) где ZU - полное сопротивление параллельной цепи.

цепи.

Слайд 70 Из треугольника сопротивлений для параллельной цепи (рис. 15а)

(28)

где

Из треугольника сопротивлений для параллельной цепи (рис. 15а) (28)где RU - активное

RU - активное сопротивление обмотки напряжения;
γ – угол сдвига

фаз между током и напряжением в параллельной цепи (из-за индуктивности подвижной катушки).

Слайд 71 Рис. 15а Рис. 15б

Рис. 15а Рис. 15б

Слайд 72 С учетом (28) выражение (27) принимает вид

(29)

Тогда (21),

С учетом (28) выражение (27) принимает вид (29)Тогда (21), с учетом (26) и (29) (30)

с учетом (26) и (29)

(30)

Слайд 73 Конструктивным путем добиваются постоянства производной dM12/dα.

Обозначив,

(чувствительность

Конструктивным путем добиваются постоянства производной dM12/dα. Обозначив, (чувствительность по мощности), получим (31)

по мощности), получим

(31)

Слайд 74 Если обеспечить γ = 0, то

(32)

Т.е. угол поворота

Если обеспечить γ = 0, то (32)Т.е. угол поворота подвижной части прямо

подвижной части прямо пропорционален активной мощности нагрузки и, следовательно,

шкала такого прибора равномерная.
Равенство γ = 0 может быть обеспечено включением параллельно Rд конденсатора с емкостью C (на рис. 14 показан штриховой линией).

Слайд 75 Однако нужно иметь в виду, что равенство γ

Однако нужно иметь в виду, что равенство γ = 0, будет

= 0, будет лишь при определенной частоте и с

изменением частоты от номинального значения появляется погрешность, называемая угловой.

Слайд 76 5 Электростатические измерительные механизмы и приборы
Принцип действия. В

5 Электростатические измерительные механизмы и приборы Принцип действия. В электростатических измерительных

электростатических измерительных механизмах перемещение подвижной части происходит в результате

взаимодействия системы двух или нескольких электрически заряженных проводников.

Слайд 77 Рис. 16 Устройство электростатического ИМ

Рис. 16 Устройство электростатического ИМ

Слайд 78 Под действием подведенного к электродам напряжения U создаётся

Под действием подведенного к электродам напряжения U создаётся электрическое поле. Силы

электрическое поле.
Силы электрического поля стремятся повернуть подвижную часть

так, чтобы энергия электрического поля была наибольшей, т. е. чтобы подвижный электрод втягивался в пространство между неподвижными электродами и поворачивал указатель.
Электроды изготовляются из алюминия.

Слайд 79 Уравнение преобразования для электростатического ИМ имеет следующий вид:

, (33)

где

Уравнение преобразования для электростатического ИМ имеет следующий вид: , (33)где С – емкость

С – емкость между подвижным и неподвижным электродами.
Очевидно, что

на основе такого ИМ, можно строить только вольтметры.

Слайд 80 Угол поворота подвижной части электростатического ИМ пропорционален квадрату

Угол поворота подвижной части электростатического ИМ пропорционален квадрату действующего значения напряжения

действующего значения напряжения и множителю dC/dα, т. е. между

измеряемой величиной (напряжением) и углом отклонения нет прямо пропорциональной зависимости.
Выбором соответствующей формы электродов, их размеров и взаимного расположения получают такую зависимость dC/dα, которая позволяет обеспечить практически равномерную шкалу, начиная от 15 до 100 % верхнего предела измерения.

Слайд 81 Собственное электрическое поле электростатических вольтметров незначительное, поэтому

Собственное электрическое поле электростатических вольтметров незначительное, поэтому на работу приборов

на работу приборов сильное влияние оказывают внешние электрические поля.

Для уменьшения этого влияния приборы экранируют. Экран соединяется с одним из электродов и заземляется.
На электростатические вольтметры почти не влияют температура, частота и форма кривой приложенного напряжения и внешние магнитные поля.

Слайд 82 Собственное потребление мощности вольтметра на переменном токе мало,

Собственное потребление мощности вольтметра на переменном токе мало, а при включении

а при включении в цепь постоянного тока при установившемся

режиме равно нулю (с точки зрения входного сопротивления такие вольтметры близки к идеальным).

Слайд 83 6 Индукционные измерительные механизмы и приборы
6.1 Устройство и

6 Индукционные измерительные механизмы и приборы 6.1 Устройство и принцип действия

принцип действия индукционного измерительного механизма

Принцип действия индукционных измерительных механизмов

основан на взаимодействии переменных магнитных потоков электромагнитов и вихревых токов, индуктированных этими магнитными потоками в подвижной части, выполненной обычно в виде алюминиевого диска.

Слайд 84 По числу потоков, пересекающих подвижную часть, измерительные механизмы

По числу потоков, пересекающих подвижную часть, измерительные механизмы могут быть однопоточными

могут быть однопоточными и многопоточными.
Наибольшее распространение получили многопоточные

механизмы, а именно – двухпоточные (рис. 17).

Слайд 85 Рис. 17 Индукционный двухпоточный ИМ:
а - устройство; б

Рис. 17 Индукционный двухпоточный ИМ:а - устройство; б – векторная диаграмма;в

– векторная диаграмма;
в – диск со следами потоков
и контурами

токов

Слайд 86 Переменные токи I1 и I2 протекающие по обмоткам

Переменные токи I1 и I2 протекающие по обмоткам электромагнитов 1 и

электромагнитов 1 и 2 создают переменные магнитные потоки Ф1

и Ф2, смещенные по фазе на угол ψ.
Переменные магнитные потоки Ф1 и Ф2, пересекая диск 3, индуктируют в нем (в соответствии с явлением электромагнитной индукции) э.д.с. Е1 и Е2, отстающие от своих потоков на 90°.

Слайд 87 Под действием наведенных э.д.с. в алюминиевом диске появляются

Под действием наведенных э.д.с. в алюминиевом диске появляются вихревые токи I1,

вихревые токи I1, 2 и I2, 2.
От взаимодействия вихревого

тока I2, 2 с магнитным потоком Ф1 и вихревого тока I1, 2 с магнитным потоком Ф2 создается вращающий момент, действующий на диск.

  • Имя файла: tema-elektromehanicheskie-pribory.pptx
  • Количество просмотров: 100
  • Количество скачиваний: 0
- Предыдущая Портфолио
Следующая - Научные географические школы и направления развития географической науки 19 в.

Похожие презентации

Святые люди Святые люди 103
Родительское собрание Возрастные особенности детей 4-5 лет презентация к уроку Родительское собрание Возрастные особенности детей 4-5 лет презентация к уроку 135
Родительское собрание презентация к уроку (1 класс) Родительское собрание презентация к уроку (1 класс) 23
Смешанное вскармливание Смешанное вскармливание 85
ПК 4.4. статья по теме ПК 4.4. статья по теме 23
Взаимодействие детского сада и семьи презентация к уроку (старшая группа) Взаимодействие детского сада и семьи презентация к уроку (старшая группа) 99
Дисперсия Дисперсия 67
Теплообменные аппараты Теплообменные аппараты 99
Мастер-класс по изготовлению макета фермы презентация Мастер-класс по изготовлению макета фермы презентация 88
Диаграмма развертывания Диаграмма развертывания 109
Ковка Ковка 141
Краеведческая деятельность – как средство экологического воспитания дошкольников Проект Зеленая страна проект (старшая группа) Краеведческая деятельность – как средство экологического воспитания дошкольников Проект Зеленая страна проект (старшая группа) 117
Богородичные праздники Богородичные праздники 111
Игумен земли русской.К 700-ЛЕТИЮ со дня рождения ПРЕПОДОБНОГО СЕРГИЯ РАДОНЕЖСКОГО Игумен земли русской.К 700-ЛЕТИЮ со дня рождения ПРЕПОДОБНОГО СЕРГИЯ РАДОНЕЖСКОГО 141
Презентация по защите информации Средства аутентификации Презентация по защите информации Средства аутентификации 113
Николай Алексеевич Некрасов (1821‒1878) Николай Алексеевич Некрасов (1821‒1878) 77
Театрализованная деятельность как средство всестороннего развития детей дошкольного возраста статья Театрализованная деятельность как средство всестороннего развития детей дошкольного возраста статья 36
Презентация родительского собрания на тему Начало года Презентация родительского собрания на тему Начало года 115
Закон тождества Закон тождества 136
Родительское собрание Познай себя как родителя консультация Родительское собрание Познай себя как родителя консультация 103
Проект Валины бурочки средняя группа проект (средняя группа) Проект Валины бурочки средняя группа проект (средняя группа) 241
Системный администратор Системный администратор 107
Играя, познаем мир! презентация к уроку (старшая группа) Играя, познаем мир! презентация к уроку (старшая группа) 91
Информационные системы в налогообложении Информационные системы в налогообложении 117
Лекция 4 Указатели, Функции Лекция 4 Указатели, Функции 87
Подари новую жизнь кукле Подари новую жизнь кукле 167
Мастер - класс Снеговик презентация Мастер - класс Снеговик презентация 22
Презентация на классный часКосмонавты 5класс Презентация на классный часКосмонавты 5класс 89
Десять уроков от Шанель Десять уроков от Шанель 91
Lord henry wotton is a very important character in the story. Lord henry wotton is a very important character in the story. 71