Структурная схема и виды приборов.

Электромеханические приборы относятся к приборам прямого преобразования. Структурная схема этих приборов показана на рис 3.1.

Рис. 3.1.

Основными функциональными частями этих приборов (рис. 3.1) являются: измерительная цепь ИЦ, измери­тельный механизм ИМ и отсчетное устройство ОУ. Они раз­мещаются в общем корпусе.

В ИЦ происходит преобразование входного сигнала Х в одну или две промежуточные электрические величины У₁ и У₂ (напри­мер, токи I₁ и I₂ или напряжение U), воздействующие на ИМ. ИЦ может также служить для расширения пределов измерений и компенсации погрешностей.

В ИМ происходит преобразование электромагнитной энер­гии W_e, обусловленной наличием промежуточных величин У₁ и У₂ , в механическую. ИМ состоит из неподвижной и подвижной частей. Под действием измеряемой величины в измерительном механизме создается вращающий момент М_ВР, поворачивающий подвижную часть ИМ. В общем случае вращающий момент зависит от измеряемой величины Х и угла поворота подвижной части: М_ВР = f(X, ). Для электромеханических приборов вращающий момент находится как

(3.1)

В зависимости от принципа действия ИМ применяются следующие группы (системы) приборов: магнитоэлектрическая, электромагнитная, электродинамическая, ферродинамическая, электростатическая, ин­дукционная.

Принцип действия ИМ различных групп приборов основан на взаимодействии: 1) магнитоэлектрических ИМ - магнитных полей постоянного магнита и проводника с током; 2) электро­магнитных - магнитного поля, создаваемого проводником с то­ком, и ферромагнитного сердечника; 3) электродинамических (и ферродинамических) - магнитных полей двух систем провод­ников с токами; 4) электростатических - двух систем заряженных электродов; 5) индукционных - переменного магнитного поля проводника с током и индуцирован­ных этим полем вихревых токов в по­движном элементе (например, в алю­миниевом диске счетчика электрической энергии переменного тока). В результате подобного взаимодействия в ИМ и создается вращающий момент М_ВР.

Если бы в ИМ действовал только вращающий момент М_ВР, то подвижная часть ИМ отклонилась бы до упора независимо от значения измеряемой величины. Для того чтобы каждому значе­нию Х соответствовало определенное значение , момент М_ВРуравновешивается противодействующим моментом М_ПР, завися­щим от  и направленным в сторону, обратную М_ВР. В большин­стве приборов момент М_ПР создается спиральными пружинами или растяжками, и в этом случае М_ПР = W :, где W - удельный противодействующий момент пружин или растяжек. В логометрах (приборах для измерения отношения токов) момент М_ПР создается измеряемой величиной Х, и в этом случае М_ПР =f(Х). При установившемся отклонении ₀ подвижной части М_ВР = М_ПР.

Отклонения подвижной части ИМ наблюдают с помощью отсчетного устройства ОУ, т. е. части конструкции прибора, предназначенной для отсчитывания значений измеряемой величины. В электромеханических приборах ОУ состоит из шкалы и указа­теля (стрелки или светового указателя). По ОУ определяют показание измерительного прибора Х_П, т. е. значение измеряемой величины в принятых единицах этой величины. Номинально Х_П = Х. Для соответствия значения Х определенному значению Х_П необходимо, во-первых, чтобы параметры ИЦ, ИМ и ОУ при определенных внешних условиях были постоянными и, во-вторых, чтобы отклонения этих параметров при различных внешних условиях вызывали малые изменения показаний, допустимые для данного прибора.

При отклонении подвижной части прибора механическим толчком от положения равновесия ₀ на угол Δα она снова приходит в положение равновесия под влиянием устанавлива­ющего момента М_У, равного разности моментов М_ВР и |-М_ПР|. Момент М_У всегда направлен в сторону, обратную изменению отклонения подвижной части Δα. Производная от устанавливающего момента по углу отклонения называется удельным устанавливающим моментом М_УУ

. (3.2)

В приборах с креплением подвижной части на кернах этот момент является важной характеристикой, определяющей степень нечувствительности прибора к затираниям. Чем больше у прибора М_УУ, тем меньше у него вариация показания. В магнитоэлектричес­ком приборе М_УУ остается постоянным вдоль всей шкалы прибора и равен удельному противодействующему моменту W. На подвижную часть ИМ кроме М_ВР и М_ПР действуют и другие моменты: успокоения М_УСП, трения М_ТР (в приборах на кернах), инерции М_ИН =J(d²α/dt²).

Момент успокоения М_УСП действуют только при движении подвижной части, создается успокоителем и направлен навстречу этому движению.