Презеньация по Электронике и электротехнике на тему Классификация измерительных приборов

Классификация измерительных приборов План лекции: 1. Исторические данные. 2. Детали электроизмерительных приборов. 1. Исторические данные В 1733–1737 г. французский ученый Ш. Дюфе создал электроскоп. В 1752–1754 г. его работы продолжили М. В. Ломоносов и Г. В. Рихман в процессе исследований атмосферного электричества. В середине восьмидесятых годов 18 века Ш. Кулон изобрёл крутильные весы – электростатический измерительный прибор. Ш. Дюфе М. Ломоносов Г. Рихман Ш. Кулон Принцип измерения электрических величин был впервые предложен основоположником русской науки М.В. Ломоносовым. Который экспериментально пришёл к выводу, что "Электричество взвешено, быть может". Первый электроизмерительный прибор был построен в России современником Ломоносова Г. В. Рихманом. Это был электрометр со шкалой и стрелкой, принцип действия которого положен в основу устройства большинства современных приборов. Электроизмерительные приборы – техническое устройство, с помощью которого происходит измерение электрических величин. Электроизмерительные приборы классифицируют по следующим признакам:1. По роду измеряемой величины: для измерения тока – амперметры, миллиамперметры, гальванометры;для измерения напряжения – вольтметры, милливольтметры, гальванометры; для измерения мощности – ваттметры, киловаттметры; для измерения энергии – счётчики; для измерения сдвига фаз и коэффициента мощности – фазометры; для измерения частоты – частотометры; для измерения сопротивлений – омметры и мегомметры.2. По роду измеряемого тока: для измерения в цепях постоянного, переменного, постоянного и переменного токов, а также в трёхфазных цепях.3. По степени точности: приборы делят не восемь классов точности – 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5 и 4,0. Класс точности – отношение предельной абсолютной погрешности к максимальному (номинальному) значению измеряемой величины, выраженное в процентах. 4. По принципу действия: магнитоэлектрические;электромагнитные;электродинамические;индукционные;тепловые;термоэлектрические;электростатические;электронные;электролитические;фотоэлектрические. 2. Детали электроизмерительных приборов Принцип работы большинства электроизмерительных стрелочных приборов основан на повороте подвижной их части под действием вращающегося момента. Вращающий момент создается током, связанным определенной зависимостью с измеряемой электрической величиной.Если этому повороту ничем не противодействовать, то подвижная часть прибора либо повернется на наибольший возможный угол, либо придет в ускоренное движение. Противодействующий момент у большинства приборов создается закручивающейся упругой бронзовой пружиной 1, концы которой прикреплены: один – к оси подвижной части прибора 2, а другой – к неподвижной части прибора (к вилке пружинодержателя) 3. Очевидно, что чем больше ток, проходящий через прибор, тем больше вращающий момент, действующий на подвижную часть прибора. Под действием этого вращающего момента подвижная часть прибора поворачивается, закручивая спиральную пружину. Пружина, в свою очередь, препятствует этому повороту. Поворот будет происходить до тех пор, пока вращающий и противодействующий моменты не сравняются: Мвр = Мпр. Кроме того, спиральная пружина возвращает подвижную часть прибора в первоначальное (нулевое) положение после того, как прибор выключен из цепи.Рис. 1. Устройство для создания противодействующего момента Для уравновешивания стрелки прибора иногда применяют грузики 4 (противовесы), навинченные на стержни с мелкой резьбой, посредством которой можно изменять расстояние грузиков от оси вращения. Для установки стрелки прибора против нулевого деления служит корректор, состоящий из поводка 5 и винта 6. Эксцентрично поворачивающийся выступ винта 6 изменяет положение пружинодержателя 3 и одного конца спиральной пружины 1, поворачивая тем самым стрелку 7 в нужную сторону. У многих приборов по две противодействующих пружины. Они помещаются либо рядом, либо у концов оси подвижной системы.Шкала прибора служит для отсчета значений измеряемой величины. Кроме того, на шкалу обычно наносят условные обозначения, соответствующие характеристикам данного прибора (род измеряемой величины, род тока, класс точности, принцип действия и т. д.). В многопредельных приборах шкала имеет определенное число условных делений, по которым путем пересчета определяют измеряемую величину в нужных единицах. Подвижную часть прибора с противодействующей спиральной пружиной можно рассматривать как некоторую колебательную систему. В самом деле, при включении прибора в цепь подвижная его часть под действием толчка, создаваемого быстро нарастающим вращающим моментом, поворачивается, но не сразу может остановиться в положении, в котором вращающий и противодействующий моменты равны (подобно тому, как маятник не в состоянии остановиться, проходя через положение равновесия). Подвижная часть прибора будет совершать затухающие колебания, и для снятия показаний необходимо некоторое время для полной остановки его стрелки. Для быстрой остановки подвижной части прибора применяют специальные устройства – успокоители. Наиболее распространенными успокоителями являются воздушные и магнитоиндукционные. Рис. 2. Воздушный успокоитель Воздушный успокоитель представляет собой дугообразный цилиндр 1, запаянный с одного конца. Внутри цилиндра находится поршень 2. Он жестко связан с подвижной частью прибора и не касается стенок цилиндра. Зазор между поршнем и цилиндром невелик и при быстрых перемещениях поршня давление внутри цилиндра не успевает выровняться с атмосферным. В цилиндре создаются то сгущения, то разрежения воздуха, которые препятствуют движению поршня и тем самым быстро успокаивают подвижную систему. При медленном же движении поршня часть воздуха может свободно входить в цилиндр и выходить из него через зазор, не препятствуя поворотам подвижной части прибора.Иногда воздушный успокоитель имеет форму замкнутой коробочки со щелью. Эта щель служит для перемещения рычага 1, на котором укреплена пластинка 2. Последняя не касается стенок коробочки и выполняет ту же роль, что и поршень. Рис. 3. Воздушный успокоитель в виде замкнутой коробочки со щелью При движении пластинки в коробочке одновременно действуют и сгущения (по одну сторону пластинки) и разрежения (по другую сторону), препятствующие колебаниям.Магнитоиндукционный успокоитель представляет собой перемещающуюся между полюсами постоянного магнита М легкую алюминиевую пластину А, жестко связанную с подвижной системой прибора. При колебаниях пластинки в магнитном поле постоянного магнита в соответствии с законом Ленца в ней индуцируются токи, препятствующие этим колебаниям, поэтому колебания подвижной системы и стрелки быстро прекращаются. Астатические измерительные приборы применяют для устранения влияния внешних магнитных полей на показания электромагнитных и электродинамических приборов. Астатический прибор – это совокупность двух измерительных механизмов, подвижные системы которых объединены в одном приборе и воздействуют на одну и ту же ось со стрелкой. При этом измерительные механизмы расположены так, что под действием внешнего поля вращающий момент одного из них увеличивается, тогда как другого настолько же уменьшается, а общий вращающий момент, действующий на всю подвижную систему прибора, остается неизменным. Условное обозначение единицы измерения, либо начальные буквы наименования прибора. Род измеряемой величины Название прибора Условное обозначение Ток АмперметрМиллиамперметрМикроамперметр АmAµA Напряжение ВольтметрМилливольтметр V mV Электрическая мощность ВаттметрКиловаттметр W kW Электрическая энергия Счетчиккиловатт – часов kWh Сдвиг фаз Фазометр φ Частота Частотометр Нz Электрическое сопротивление ОмметрМегомметр ΩMΩ Условное обозначение системы прибора Система прибора Условное обозначение Магнитоэлектрическая: с подвижной рамкой и механической противодействующей силойс подвижными рамками, без механической противодействующей силы (логометр) Электромагнитная: с механической противодействующей силой Электродинамическая (без экрана): с механической противодействующей силой Условные обозначения рода тока и числа фаз, класса точности прибора, испытательного напряжения изоляции, категории прибора по степени защищенности от внешних магнитных полей Условное обозначение Расшифровка условного обозначения ▬ Прибор постоянного тока Прибор постоянного и переменного токовПрибор переменного токаТрёхфазный прибор 1,5 Прибор класса точности 1,5 Измерительная цепь изолирована от корпуса и испытана напряжением 2 кВ Осторожно! Прочность изоляции измерительной цепи не соответствует нормам.Шкала перпендикулярна горизонтальной плоскостиПрибор нормально работает, когда лежит в горизонтальной плоскости Прибор защищен от внешних магнитных полей Прибор защищен от электрических полей Контрольные вопросы: 1. Какой прибор называется электроизмерительным?2. По каким признакам классифицируются электроизмерительные приборы?3. Перечислите основные детали электроизмерительных приборов.4. Для чего необходим воздушный успокоитель?5. Какие условные обозначения используются в системах электроизмерительных приборов?