Instrumentsystemer
Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den
version , der blev gennemgået den 18. maj 2021; checks kræver
3 redigeringer .
Måleinstrumentsystemer - klassificering af elektriske måleinstrumenter (elektromekanisk handling) i henhold til det fysiske princip for målemekanismen , det vil sige ifølge metoden til at konvertere en elektrisk størrelse til en mekanisk forskydning af en bevægelig del.
Generelle principper for drift
Alle elektromekaniske måleinstrumenter er udstyret med en fast gradueret skala, aflæsningen af den målte værdi udføres normalt i henhold til positionen af den bevægelige indekspil (nogle gange - i henhold til lyspunktets position: lysstrålen afbøjes af et roterende spejl), er pilens position på skalaen bestemt af ligheden mellem momentet og modstandsmomentet. Normalt skabes det modstandsmoment af en flad spiralfjeder eller en torsionsfjeder (stretch), der arbejder i torsion. I ratiometriske og induktionssystemer skabes modstandsmomentet på andre måder. Enheder af vibrationstypen har ikke en bevægelig viser, og deres indikationsprincip er baseret på fænomenet mekanisk resonans (se vibrationssystem). Som regel adskiller sorter af instrumentsystemer sig i den måde, de skaber drejningsmoment og designfunktioner på.
Varianter af instrumenteringssystemer
- Magnetoelektrisk med en bevægelig ramme - et drejningsmoment skabes mellem en fast permanent magnet og en bevægelig roterende ramme med en vikling viklet på den, gennem hvilken strøm løber under måling. Rammens drejningsmoment i en sådan enhed er beskrevet af Ampères lov - samspillet mellem strømmens magnetfelt i rammens vikling med magnetfeltet i en permanent magnet. Skalaen af den magnetoelektriske enhed er ensartet. En analog af et sådant system er en konventionel DC-motor med excitation fra permanente magneter.
- Magnetoelektrisk med en bevægelig magnet - et drejningsmoment skabes mellem en fast strømførende vikling og en bevægelig permanent magnet. Dette system er analogt med det bevægelige magnetoelektriske system, men har en lavere nøjagtighedsklasse på 4,0 og lavere, er mindre almindeligt og bruges hovedsageligt til pegeinstrumenter til køretøjer på grund af dets modstand mod ydre mekaniske påvirkninger - vibrationer og stød. En analog af dette system er en inverteret DC-motor med excitation fra permanente magneter.
Bemærk: I henhold til deres funktionsprincip måler magnetoelektriske enheder den gennemsnitlige værdi af strømmen, og retningen af pilens afvigelse afhænger af den gennemsnitlige retning af strømmen i sløjfen, derfor kan de kun bruges til at måle strømme med en konstant komponent og kræver respekt for polariteten af forbindelsen
[2] . Magnetoelektriske enheder er uegnede til direkte måling af vekselstrøm, da når en vekselstrøm påføres et sådant instrument, vil nålen vibrere nær nul med vekselstrømmens frekvens.
Princippet om drift af enheder af denne type er samspillet mellem strøm og et ferromagnetisk legeme. Et træk ved sådanne enheder er den kvadratiske afhængighed af drejningsmomentet af strømmen i viklingen, og sådanne systemer kan bruges til at måle både direkte og vekselstrøm. En analog af et sådant system er en
jetmotor, der fungerer i overensstemmelse med
loven om bevarelse af momentum .
Fordelene ved elektromagnetiske systemenheder inkluderer lave omkostninger og modstand mod overbelastning, hvilket førte til deres udbredte anvendelse i industrielle elektriske installationer. Ulemperne ved disse enheder er lav nøjagtighed og ujævn skala. Selvom elektromagnetiske instrumenter er velegnede til måling af jævnstrøm, bruges de sjældent, da jævnstrøm kan måles mere nøjagtigt ved hjælp af instrumenter i det magnetoelektriske system.
- Elektrodynamisk - drejningsmoment skabes mellem to strømførende viklinger: bevægelige og stationære. Drejningsmomentet er proportionalt med produktet af strømmene i viklingerne. Den elektrodynamiske kraft er baseret på vekselvirkningen mellem viklingernes magnetiske felter (Ampères lov). Der er ingen analoger til et sådant system i motorer på grund af lave drejningsmomenter.
- Det ferrodynamiske system ligner det elektrodynamiske system, men for at øge drejningsmomentet sørger designet for en kerne lavet af et ferromagnetisk materiale. En analog af et sådant system er en jævnstrømsmotor af normalt design.
Elektrodynamiske og ferrodynamiske systemer bruges i
voltmetre og
amperemeter , men oftest i
wattmålere og
varmetere .
- Induktion - drejningsmoment skabes af et løbende eller roterende magnetfelt af stationære viklinger (for at skabe et løbende felt skal strømmene i viklingerne faseforskydes) og Foucault-strømme induceret i en roterende ikke-ferromagnetisk skive (normalt aluminium). I induktionssystemet kan den målte værdi være skivens rotationshastighed og det samlede antal omdrejninger, som beregnes og vises af en mekanisk tæller. Bremsedæmpningsmomentet i dette tilfælde skabes af vekselvirkningen mellem permanentmagnetens magnetfelt og magnetfeltet af de strømme, der induceres i skiven. Nogle gange er induktionssystemet angivet ved hjælp af en pil - i dette tilfælde er bremsemomentet skabt af en fjeder. Drejningsmomentet i et induktionssystem er lig med produktet af de magnetiske fluxer i viklingernes kerner og afhænger også af skiftvinklen mellem deres strømfaser. En analog af dette system er en asynkron motor med en egern-burrotor. Det induktive målesystem bruges i elektriske energimålere og i nogle typer relæer (for eksempel i RT-80 strømrelæet ).
- Elektrostatisk drejningsmoment skabes mellem de bevægelige og stationære elektroder på grund af samspillet mellem elektriske ladninger . Rotationsmomentet opstår ifølge Coulombs lov .
- Ratiometrisk - systemet adskiller sig fra de foregående i princippet om at skabe et bremsemoment - her skabes bremsemomentet ved hjælp af en speciel vikling. Det ratiometriske system er underopdelt efter princippet om drejningsmomentgenerering: magnetoelektrisk ratiometer, elektromagnetisk ratiometer, elektrodynamisk ratiometer, ferrodynamisk ratiometer. Et træk ved ratiometre er den ubestemte position af pilen på skalaen, indtil enheden er tilsluttet, da det bevægelige system ikke har fjedre.
- Vibrering - et system, der bruger fænomenet elektromekanisk resonans . Elastiske plader ("tunger") af forskellige længder med forskellige frekvenser af mekanisk resonans fra et ferromagnetisk materiale er installeret i enheden, exciteret af magnetfeltet i en vikling. Når der tilføres vekselstrøm til viklingen, svinger sivene med forskellige amplituder. Oscillationsamplituden af reed med den nærmeste egenresonansfrekvens til frekvensen af den exciterende strøm er maksimal, dette angiver den omtrentlige frekvens af strømmen i viklingen. Dette måleprincip blev brugt i effektfrekvenstællere . I øjeblikket er vibrationssystemer ikke tilgængelige.
- Termisk - en elektrisk strøm, der strømmer gennem en leder, forårsager dens opvarmning og forlængelse forårsaget af den termiske udvidelse af materialet, som registreres af målemekanismen. På grund af den termiske inerti af det opvarmede element udlignes hurtige strømændringer. Eksempler på brug: bilinstrumenter designet til at måle brændstofniveauet i brændstoftanken , temperaturen på kølevæsken i en forbrændingsmotor , biltrykmålere , der viser trykket af motorolie i motorens smøresystem .
Yderligere elementer
Som yderligere elementer i enhederne bruges vibrationsdæmpere i det bevægelige system af det hydrauliske, pneumatiske og elektromagnetiske driftsprincip til hurtigt at berolige viseren i en stabil position i forhold til skalaen.
Yderligere elementer er screeningen af enheden med en ferromagnetisk skærm og brugen af astatiske enheder i designet.
Da elektromagnetiske instrumenter skaber et lille indre felt under måling, kan eksterne magnetiske felter i høj grad påvirke deres aflæsninger. Til dette bruges såkaldte astatiske enheder med to faste viklinger og to kerner forbundet, så deres mekaniske momenter lægges sammen. Det eksterne magnetfelt svækker feltet i den ene vikling og styrker feltet i den anden vikling, og det samlede drejningsmoment forbliver næsten konstant.
Et yderligere element er også termoelektriske omformere, for eksempel termoelementer - ved hjælp af dem måles ikke værdien af strømmen, der strømmer gennem lederen, men dens termiske ækvivalent. Ved at forbinde en magnetoelektrisk enhed til en sådan konverter kan den måle vekselstrømme med en tilstrækkelig høj frekvens med høj nøjagtighed (uden en sådan konverter vil aflæsningerne af en magnetoelektrisk enhed være nul). Termoelektriske omformere kan også bruges til galvanisk isolering af måledelen af enheden fra kredsløbet, hvor strømmen måles.
For at måle vekselstrømme ved hjælp af magnetoelektriske enheder bruges også ensretterkredsløb (de såkaldte "detektorsystemer") - primært brugt i pointer- multimetre og strømklemmer . I dette tilfælde vil enheden kun vise den nøjagtige værdi af den effektive værdi med en sinusformet form af det målte signal, hvis enhedens skala er kalibreret i effektive værdier, med en ikke-sinusformet signalform, vil der opstå væsentlige fejl i enhedens aflæsninger.
Brugen af enheder i designet af enheden til astatisme, termoelektrisk konvertering, ensrettere og forstærkere er normalt angivet med specielle symboler trykt på enhedens skala, der supplerer hovedsymbolet for måleanordningens systemtype.
Se også
Noter
- ↑ GOST 23217-78 Analoge elektriske måleinstrumenter med direkte aflæsning. Anvendte symboler. . Hentet 1. september 2020. Arkiveret fra originalen 25. oktober 2020. (ubestemt)
- ↑ Der er design af magnetoelektriske enheder med et nul i midten, hvor pilen kan afvige både til højre og venstre, afhængigt af strømmens gennemsnitlige retning. De bruges for eksempel til at styre batteriets lade- og afladningsstrøm .
Litteratur
- Ivanov I. I., Ravdonik V. S. Elektroteknik: Proc. godtgørelse for ikke-elektrotekniske. specialist. universiteter. - M . : "Højskole", 1984. - 376 s.