35.Выпрямительные приборы.

Выпрямительные приборы представляют комбинацию выпрямителя, магнитоэлектрического измерительного механизма и отсчетного устройства. В выпрямителях применяют полупроводниковые диоды. Сопротивление полупроводникового диода зависит от полярности приложенного напряжения. При положительной полярности оно мало, а при отрицательной резко возрастает. Поэтому, диод пропускает ток только в одном направлении. Схемы соединения диодов с измерительным механизмом разделяют на две группы: однополупериодные и двухполупериодные. Схема амперметра с однополупериодным выпрямителем приведена на рис. Измерительный механизм включен последовательно с диодом D1. Если на вход схемы поступает синусоидальный ток, то через измерительный механизм проходят полуволны положительной полярности iа. Полуволны отрицательной полярности проходят через диод D2 и резистор R. Значение R равно сопротивлению измерительного механизма. Благодаря этому сопротивление прибора одинаково для любого направления тока. Большее распространение получили приборы с двухполупериодным выпрямителем (рис. 11.2). В схеме рис. 11.2 четыре диода образуют плечи мостовой симметричной цепи, в диагональ которой включен измерительный механизм. Диоды включены так, что ток через измерительный механизм проходит в течение двух полупериодов в одном направлении. Среднее значение выпрямленного тока в мостовой схеме в два раза больше, чем в схеме рис. 11.1. Мгновенное значение вращающего момента измерительного механизма, при протекании через него пульсирующего тока определяется выражением М(t)=BSKwia При двухполупериодном выпрямлении MСР=BSKwI0. Угол поворота подвижной части при однополупериодном выпрямлении равен α1=I0BSKw/2W, а при двухполупериодном α1=I0BSKw/W. Диоды – нелинейные элементы. Прямая ветвь их вольтамперной характеристики изменяется по экспоненциальному закону. Поэтому шкала у выпрямительного прибора несколько сжата, в пределах 10:15% её длины.Сопротивление диодов зависит от температуры. Оно уменьшается с ростом температуры. В результате возникает температурная погрешность. В выпрямительных миллиамперметрах почти весь ток протекает через выпрямительную цепь. Шунтирующая цепь используется для температурной и частотной компенсации. Достоинства: высокая чувствительность, малое потребление мощности, широкий частотный диапазон (до 10-20 кГц). Наименьшие пределы измерения переменных токов 0,25:0,3 мА, напряжений 0,25:0,3 В. Недостатки: невысокая точность (класс точности 1,0:2,5), зависимость показаний от формы измеряемой величины. Промышленностью выпускаются многопредельные ампервольтметры, показывающие и самопишущие, выпрямительные фазометры, самопишущие частотомеры, использующие магнитоэлектрический измерительный механизм.

33.Электромагнитные приборы.

Электромагнитные приборы применяются для измерения постоянных и переменных токов и напряжений, частоты и фазового сдвига между переменными током и напряжением. Низкая стоимость, удовлетворительные характеристики способствуют широкому применению приборов.Измерительный механизм с плоской катушкой (рис.) состоит из катушки1 с обмоткой из медного провода, имеющей воздушный зазор; сердечника 2 из ферромагнитного материала (пермалоя); оси с опорами 3 (или растяжки). Противодействующий момент создается спиральной пружиной или растяжками. Успокоение магнитоиндукционное или жидкостное. При протекании тока I через катушку возникает магнитное поле. Оно воздействует на сердечник 2, то есть стремится расположить его так, чтобы энергия магнитного поля была наибольшей WM1/2·I2L где L – индуктивность катушки. При перемещении сердечника меняется L, поэтому M=dWM/dα=1/2·I2·dL/dα. Если через катушку протекает переменный ток i(t)=Imsinwt, то подвижная часть вследствие инерционности, реагирует только на среднее значение вращающего момента, причем MСР=1/2·dL/dt·I2, где I – действующее значение тока. При статическом равновесии M=

-MПР, или 1/2·dL/dt·I2=Wα , откуда α=1/2W·dL/dt·I2. Таким образом, видим, что шкала электроизмерительного прибора неравномерная. Выбором формы сердечника удается приблизить её к равномерной, начиная с 15:20% конечного значения. Достоинства механизмов: пригодность к работе в цепях постоянного и переменного тока, устойчивость к токовым перегрузкам, простота конструкции, повышенная чувствительность у механизма с замкнутым магнитопроводом. Недостатки: неравномерная шкала, влияние внешних магнитных полей, большое потребление мощности. При использовании в цепях постоянного тока возникает погрешность от гистерезиса намагничивания сердечника. Промышленность выпускает переносные амперметры и вольтметры с классом точности 0,5 с верхними пределами от 0,5 мА до 10 А, и от 1,5 до 600 В соответственно, на частоты от 45 до 10000 Гц. Класс точности однопредельных щитовых приборов 1,0; 1,5; 2,5.

30. Электромеханические приборы

Электромеханические приборы состоят из: 1.электроизмерительной цепи; 2.электроизмерительного механизма; 3.отсчетного устройства. Измерительная цепь служит для преобразования измеряемой величины А в электрическую, непосредственно воздействующую на измерительный механизм. Измерительный механизм преобразует электрическую величину в угол поворота подвижной части. Отсчетное устройство служит для визуального отсчитывания значений измеряемой величины. Все электромеханические приборы имеют общие детали и узлы. К ним относятся: Корпус прибора – для защиты от ряда внешних воздействий. Отсчетное устройство – шкала и указатель. Шкала представляет пластину с отметками в значениях измеряемой величины. Указатель – это стрелка или световой луч, жестко связанные с подвижной частью измерительного механизма. Крепление подвижной части – опоры, растяжки или подвес. Успокоитель – исключает колебания указателя относительно положения равновесия. Применяют магнитоиндукционные, жидкостные и воздушные успокоители. Корректор – винт, укрепленный в корпусе прибора, поворачивая который можно устанавливать указатель на нулевую отметку. Арретир – устройство, затормаживающее подвижную часть прибора. На каждый прибор наносят условные обозначения: единицу измеряемой величины; класс точности; род тока; условное обозначение типа измерительного механизма; рабочее положение прибора, если это имеет значение.

31.Магнитоэлектрические приборы.

Магнитоэлектрические приборы применяют для измерения постоянных токов и напряжений (амперметры и вольтметры), сопротивлений (омметры), количества электричества (баллистические гальванометры, кулонметры), малых токов и напряжений (гальванометры), а также для регистрации электрических величин. Вращающий момент в измерительном механизме возникает в результате взаимодействия магнитного поля постоянного магнита и магнитного поля катушки с током (рис.). На рисунке NS - полюса магнита, 1 - неподвижный сердечник, 2 - спиральная пружина, 3 - подвижная катушка.Ток к подвижной катушке подводится через две спиральные пружины. При протекании тока I через витки катушки возникает вращающий момент по (9.1). Так как WЭМ=ψI, а ψ=BwSKα - потокосцепление, В - индукция в воздушном зазоре, SК - площадь катушки, то M=dWЭМ/dα=BSKwI. У магнитоэлектрических механизмов ω0=6,28 с-1. Поэтому при частоте тока 10 Гц подвижная часть колеблется с частотой входного тока. С увеличением частоты отклонение подвижной части практически равно нулю. Значит, такие приборы можно применять только в цепях постоянного тока. получают значение α=BSKwI/W следует, что если В – const, то α пропорционален I и шкала равномерная. Для логометрических измерительных механизмов подвижную часть изготавливают в виде двух жестко скрепленных катушек. Чтобы обеспечить линейность шкалы, зазор выполняют неравномерным, добиваясь α=F(I1/I2) , где I1, I2 – токи катушек. Успокоитель – магнитоиндукционный. Успокоение достигается за счет взаимодействия токов, наводимых в дюралюминиевом каркасе подвижной катушки с полем постоянного магнита. Достоинства: высокая чувствительность, линейная шкала, малое потребление энергии, отсутствие влияния внешних электрических и магнитных полей. Недостаток: применение только в цепях постоянного тока. Магнитоэлектрические амперметры выпускают с верхним пределом от 10-7·103 А. Измерительный механизм включается в цепь (разрыв цепи) непосредственно при изменении токов до 30 мА. Для измерения больших токов применяют шунты. При этом возникает температурная погрешность. В многопредельных амперметрах применяют многопредельные шунты. Магнитоэлектрические вольтметры выпускают с верхним пределом от 0,5·103 до 3·103 В. Для расширения диапазона измерений последовательно с измерительным механизмом включают добавочный резистор, или несколько резисторов. Класс точности от 0,1:0,5. Последов-ое включение применяют для измерения больших сопротивлений, параллельно – малых. Диапазоны измерений от 10 Ом до 1000 МОм. Класс точности 1:1,5.