Общие сведения об электромеханических приборах

Измерение напряжения или силы тока может осуществляться приборами непосредственной оценки или приборами, использующими метод сравнения (компенсаторами). По структурным схемам все приборы, измеряющие напряжение и силу тока, могут быть разделены на:

• электромеханические;

• электронные аналоговые;

• электронные цифровые.

Любой электромеханический прибор состоит из 2^х узлов - из измерительного преобразователя и измерительного механизма.

Измерительный преобразователь преобразует измеряемую величину Х в некоторую промежуточную электрическую величину Y , связанную с Х известной функциональной зависимостью .

Измерительный механизм является преобразователем подведённой к нему электрической энергии в механическую, необходимую для перемещения его подвижной части относительно неподвижной .

В зависимости от вида преобразователя различают приборы, которые условно обозначают следующим образом:

- магнитоэлектрическая система

- электромагнитная система

- электродинамическая система

- электростатическая система.

Любой механизм измерительной системы состоит из подвижной и неподвижной части, на которые действуют механические силы, пропорционально измеряемой величине. Эти силы создают вращающий момент М, поворачивающий подвижную систему в сторону возрастающих показаний указателя (стрелки).

,

где W_э – полная энергия, сосредоточенная в измерительном механизме,

- угол отклонения стрелки.

В общем случае

.

Под действием вращающего момента М стрелка отклоняется. Для того, чтобы каждому значению измеряемой величины соответствовало лишь одно значение указателя в измерительном механизме создаётся противодействующий момент, направленный навстречу вращательному моменту. Противодействующий момент можно получить за счёт механических (обычно это специальные спиральные пружинки, служащие так же в качестве токоподвода) или электрических сил.

Механический противодействующий момент равен

,

где W – удельный противодействующий момент, зависящий от свойств упругого элемента.

Стрелка прибора прекращает своё движение когда наступает равенство моментов . В некоторых приборах - создаётся за счёт сил электрического происхождения, такие приборы называют логометрами.

В любом измерительном приборе имеется ещё устройство, предназначенное для ускорения процесса затухания колебаний подвижной части прибора. Это устройство создаёт момент ускорения:

,

где р – коэффициент успокоения, зависящий от типа и конструкции успокоителя,

- угловая скорость перемещения подвижной части.

Наиболее распространёнными на практике являются воздушные, жидкостные и индукционные успокоители.

Для оценки качеств электроизмерительных приборов вводят следующие параметры:

1. Чувствительность прибора – это способность прибора реагировать на изменение измеряемой величины. Она оценивается отношением изменения величины на выходе прибора к изменению величины Х на входе:

.

Если шкала равномерная, то . Различают чувствительность по току, , по напряжению и по мощности . Величина обратная чувствительности прибора называется постоянной прибора С.

или ,

где n – число делений шкалы прибора.

2. Точность прибора характеризуется величинами (абсолютная погрешность), (относительная погрешность), (приведенная погрешность), К (класс точности).

3. Собственное потребление энергии – это параметр, характеризующий способность прибора потреблять мощность от источника измеряемого сигнала. На практике эта мощность находится в пределах от 10^-11 до 10^-5 Вт.

4. Время упокоения – это время от момента включения измеряемой величины до момента, когда колебания стрелки указателя не будут превышать значение абсолютной погрешности. Для всех приборов .