Электр өлшеуіш аналогтық құрылғылар туралы жалпы мәліметтер

Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 13 бет
Таңдаулыға:

Электр өлшеуіш аналогтық құрылғылар туралы жалпы мәліметтер

Аналогтық өлшеуіш аспаптар (АӨА) - бұл көрсетулері өлшенуші шамалардың өзгерулерінің үздіксіз функциясы болып табылатын аспаптар.Аналогтық өлшеуіш аспаптар өндірісте және ғылыми тәжірибелерде кең қолданылады. Бұл олардың бірқатар жетістіктерімен түсіндіріледі. Бұл салыстырмалы қарапайымдылық, арзан бағасы және аналогтық сигналдардың жоғары информативтілігі.Аналогтық өлшеуіш аспаптарының кемшіліктері - бұл олардың жылдам жұмысы мен кедергіге тұрақтылығын төмендететін қозғалмалы инерциялық бөліктері.
Өлшеуіш түрлендіргіш (ИП) - Х кіріс сигналын өлшеуіш механизмге ИМ тікелей әсер ететін У электрлік шамасына түрлендіру үшін арналған.Өлшеуіш механизмде электрлік энергия қозғалмалы бөліктің орын ауыстыруының механикалық энергиясына түрленеді. Көптеген аналогтық аспаптарда қозғалмалы бөліктің орын ауыстыруы a бұрышына қозғалмалы оське қатысты бұрылуынан тұрады.Есеп беруші құрылғы (ОУ) көрсеткіш пен шкаладан тұрады. Ол қозғалмалы бөлік бұрыштық орын ауыстыруының көрсеткіш орын ауыстыруына түрленеді. Ол шкаланың бөліктерінде немесе миллиметрлерде өрнектеледі
Қозғалмалы бөлікті көрсетулердің өсуі жағына қарай сағат тілі бойымен бұратып айналдырушы моментті оң деп санаймыз.Айналдырушы момент өлшеуіш механизмнің қозғалмалы бөлігін ол МПР кері әсер моментімен теңестірілгенше бұрайды. Кері әсер моменті айналдырушы моментіне қарсы бағытталған және a айналу бұрышына тәуелді.
Кері әсер моментінің құрылу тәсіліне қарай механикалық кері әсер моментті аспаптар мен электрлік кері әсер моментті аспаптарды (логометрлер) айырады.
Аспаптардың бірінші тобында МПР кері әсер моменті серіппеліэлементтің көмегімен жасалады. Олар қозғалмалы бөліктің бұрылуы кезінде бұралатын спиральдік серіппе, тартпа және аспа. Логометрлерде кері әсер моменті айналдырушы момент құрылатын тәсілмен құрылады.
Айналдырушы моменттің құрылуының негізіне салынған физикалық құбылыстарға қарай аналогтық өлшеуіш құралдар келесі жүйелерге бөлінеді
- магнитоэлектрлік;
- электромагниттік;
- электродинамикалық;
- ферродинамикалық;
- электростатикалық;
- индукциондық.
Магнитоэлектрлік өлшеуіш механизмдердің жұмысы тұрақты магнит ағыны мен бұралу рамкасының катушкасы арқылы ағатын токтардың өзара әсеріне негізделген. Пайда болатын айналдырушы момент механизмнің қозғалмалы бөлігін қозғалыссызға байланысты ауытқытады.
Қозғалыссыз өзек пен полюстік магниттер арасындағы ауалық саңылауда бірқалыпты радиал магниттік өріс пайда болады.6 механизмінің қозғалмалы бөлігі - алюминийден жасалған тірекке оралған жұқа мыс сымнан тұратын тікбұрышты формалы катушка болып табылады. Ол ауалық саңылаудың магниттік өрісінде айнала алады. Шкалалы стрелка немесе көрсеткіш есеп беру құрылғысын құрайды. Магниттік шунт механизмнің ауалық саңылауындағы магнит индукциясын реттеуге арналған.
Өлшеуіш ток рамка орамаларына кері әсер моментін тудыру үшін арналған екі тартпа немесе спиральдік серіппе арқылы келтіріледі.Бірақ осы формулаға сәйкес механизм жұмысы w ток жиілігінен және меншік толқулар жиілігінен тәуелді (мұндағы ). Магнитоэлектрлік механизмдері бар өлшеуіш аспаптардың меншік толқулар жиілігі шамамен 1 секундқа тең. Яғни 10 Гц артық жиілікпен кіріс шаманың кез келген амплитудасында сигналды өлшеуде қозғалмалы бөліктің ауытқуы 0 тең. 10 Гц-тен төмен жиілікте қозғалмалы бөлік кіріс токтарының жиілігімен тербеледі. Сондықтан магнитоэлектрлік механизмдерді аспаптар тек тұрақты ток тізбегінде қолданады.
Логометрлер - бұл электрлік және электрлік емес шамалардың функциясы болып табылатын екі электрлік шаманың бөлінуінің есептік операциясын іске асыратын аспаптар.
Басты түрде логометрлер параметрлік электрлік шамаларды (омметрлер, генриметрлер, фарадметрлер, герцметрлер) өлшеу үшін қолданылады.
Логометрлерде магнитоэлектрлік механизмнің қозғалмалы бөлігі орамалары бойынша I1 және I2 токтары өтетін бір бірімен қатаң бекітілген екі катушкадан құралған. Магнитті өрістің М1 және М2 моменттері бір біріне қарама қарсы бағытталған.
Өзектер мен полюстік ұштықтарының формасы ауалық саңылаудағы индукция бірқалыпты емес және радиал емес бағытталған болатындай етіп таңдалады.Магнитоэлектрлік механизмдердің жетістіктері:
- жоғары сезімталдылық;
- меншік қуаттың төмен тұтынылуы;
- күшті меншік магниттік өрістің әсерінен магниттік өрістердің төмен ықпал етуі;
- электрлік өріс ықпалының жоқтығы;
- рамка орамасындағы ток пен ауытқу бұрышы арасындағы тік пропорционал тәуелділік.
Кемшіліктер:
- конструкцияның күрделілігі;
- жоғары бағасы;
- ток бойынша асыра тиеу қабілетінің төмендігі;
- тек тұрақты ток тізбектерінде жұмыс істейді.
Магнитоэлектрлік жүйе негізінде өндіріс келесі аспаптарды шығарады:
- амперметрлер;
- вольтметрлер;
- омметрлер;
- гальванометрлер;
- кулонметрлер.
Магнитоэлектрлік механизмді амперметрлер өлшенуші ток тізбегіне не тікелей, не шунт арқылы жалғанады. Тікелей жалғану токөткізгіштеріне мүмкін төмен токтарды (30 мА дейін) өлшеуде іске асады, яғни тікелей жалғау миллиамперметрлерді қолдануда мүмкін. Үлкен токтарда шунттар қолданылады.Шунтсыз амперметрлер іс жүзінде температуралық қателіксіз болады. Шунтты амперметрлерде температуралық қателік шунт пен қозғалмалы катушка арасындағы токтың қайта үлесуі әсерінен анағұрлым болуы мүмкін. Оны азайту үшін қозғалмалы механизм катушкасымен манганиннен жасалған қосымша резистор RД тізбектей жалғанады.Магнитоэлектрлік вольтметрлерде керекті өлшеу диапазонын алу үшін өлшеуіш механизмге тізбектеп жалғанған манганиннен жасалған қосымша Rд кедергісі қолданылады.
Амперметрлер 10-7 -нен 7,5x103 А дейінгі жоғары шекпен шығарылады.
Вольтметрлер 0,5x10-3 -нен 3x103 В дейінгі жоғары шекпен шығарылады.
Магнитоэлектрлік механизмді омметрлердің келесі түрлері шығарылады:
- өлшеуіш механизм мен зерттеу объектісі тізбектеп жалғанған;
- параллель жалғанған;
- логометрлік өлшеуіш механизмді.
Механизмі тізбектей жалғанған омметрлерде қозғалмалы бөліктің максимал ауытқуы өлшенуші кедергінің нольдік мәніне сәйкес келеді. Бұндай омметрлер үлкен кедергілерді өлшеуге арналған. Омметрдің қоректенуі уақыт өтуіне қарай төмендейтін құрғақ батареялармен іске асады. Оны компенсациялау үшін қуат пен кернеуді тұрақты етіп сақтайтын магниттік шунт қолданылады.
1 ГОм дейінгі кедергілерді өлшеу үшін мегаомметрлер қолданылады, олардың қоректенуі қолмен келтіргіші бар генератордан іске асады.
Гальванометрлер - бұл градуирленбеген шкалалы және нуль индикатор ретінде және шамалы токтар, электр санынның кернеуін өлшейтін аспаптар. Гальванометрлер баллистикалық, олар ток импульсінің электр санын өлшейді, және вибрациондық, олар бірнеше ондықтан бірнеше жүз герцке дейінгі жиіліктердегі айнымалы ток тізбектеріндегі нольдік индикатор түрінде қолданылады, болып бөлінеді.
Кулонметрлер - бұл ток импульсіндегі электр санын өлшейтін аспап. Бұл аспаптарда магнитоэлектрлік механизм кері әсер етуші моментсіз қолданылады. Қозғалмалы бөліктің бастапқы жағдайға қайтуы қосымша көзден катушка арқылы кері ток өткізу арқылы іске асады. Ток импульсі 0,05 ¸ 2 с және амплитуда 100 мА дейінгі кездегі аспаптың негізгі қателігі 5% құрайды. Ұзақ уақыт кезінде ағып өтетін электр санын өлшеу үшін ампер - сағат счетчиктері қолданылады.

Электромагниттік өлшеуіш механизмдер.
Электромагниттік өлшеуіш механизмдердің жұмысы орамасы бойынша өлшеуіш ток ағып өтетін бір немесе бірнеше ферромагниттік өзектері бар оське бекмделген қозғалыссыз катушкамен тудырылған магниттік өрістің өзара әсеріне негізделген. Көбінесе жалпақ катушкалы, дөңгелек катушкалы және тұйық магнитожетекті өлшеуіш механизмдердің конструкциялары кең таралған. 4.6 және 4.7 суреттерде жалпақ катушкалы электромагниттік механизм мен оның структуралық схемасы көрсетілген.
Осыған орай қозғалмалы бөліктің ауытқу бұрышының тоқтан тәуелділігі сызықты емес және тұрақты тоқта да, айнымалы тоқта да қозғалмалы бөліктің бұрылысы бірдей, егер токтың әсер етуші мәні тұрақты тоқ мәніне тең болғанда.
Берілген аспаптың шкаласы басында сығылған, ал соңында созылған. a ауытқу бұрышының ауытқудың жұмысшы диапазонының маңызды бөлігі үшін тогынан сызықтың тәуелділігін арнайы функциялы өзекті дайындау арқылы алады, бұндағы қатынасы a қажетті функциясы болып табылады.a ауытқу бұрышы квадрат тогының функциясы болып табылғандықтан бұрылу бұрышының таңбасы катушкадағы тоқ болуынан тәуелді емес. Сондықтан электромагниттік аспаптар тұрақты және айнымалы токтарды өлшеу үшін керекті.
Қозғалмалы бөлік орын ауыстыруының бағытының сигнал полярлығынан тәуелділігін қамтамасыз ету үшін өлшеуіш механизмнің магниттік тізбегіне тұрақты магниттер енгізіледі. Электромагниттік механизмдердің логометрлерінде екі катушка және екі өзек болады(5.4-суретті қара). Өзектер бір осьте бекітіледі. Бір катушка арқылы ағатын I1, тогы М1 моментін, ал екінші катушка арқылы ағатын I2 тогы М1-ге қарсы бағытталған М2 моментін тудырады. Токтарды өткізуде қозғалмалы рамка М1 моменті М2-ге тең болғанға дейін бұралады.
Электромагниттік механизмдердің жетістіктері:
- конструкция қарапайымдылығы;
- арзандығы;
- жұмыстағы сенімділігі;
- үлкен жүктемелерге төзу қабілеті;
- тұрақты және айнымалы токтар тізбегінде жұмыс істеуі.
Кемшіліктері:
- төмен дәлділік;
- төмен сезімталдылық;
- маңызды қуат тұтынушылығы;
- шкаланың бірқалыпсыздығы;
- магниттік өрістер мен температура ықпалына шалдыққыштығы.
Электромагниттік өлшеуіш механизмді амперметрлер мен вольтметрлер. Электромагниттік амперметрлерде өлшеуіш механизмнің катушкасы тікелей өлшенуші ток тізбегіне жалғанады.

Амперметр шкаласы (25 ¸ 100%) шегінде бірқалыпты, бұл өзек формасын таңдаумен жүзеге асырылады.
0,2 және 0,1 дәлдік класты амперметрлер үшін кері әсер етуші моментті тудыратын серіппе серпімділігінің өзгеруіне шартталған температуралық қателік маңызды болып табылады.
Тұрақты токты амперметрмен өлшеуде өзекті магниттенудің гистерезисінен қателік пайда болады, ол өлшенуші токты үлкейту немесе кішірейту кезіндегі бірдей емес көрсетулерден айқындалады.
Вольтметр керекті өлшеу диапазонын қамтамасыз ету үшін арналған тізбектей жалғанған қосымша кедергілі электромагниттік өлшеуіш механизм болып табылады.
Вольтметрлер кіші өлшеу диапазонында температуралық, ал тұрақты ток тізбектерінде өлшеуде гистерезистік қателікке ие.
Қосымша кедергіні енгізудің әсерінен жиіліктік қателік амперметрлерге қарағанда вольтметрлерде жоғары. 1,0 ; 1,5 ; 2,5 класты қалқандық аспаптар кең таралымға ие. 1500 Гц жиіліктегі 5 мА ден 10 А дейінгі өлшеу диапазонды тасымалдамалы амперметрлер, сондай-ақ 300 А дейінгі ток трансформаторлары қыстырылған және 15 кА дейінгі ток трансформаторлары сыртта орнықтырылған токтардың қалқандық аспаптары шығарылады.
Тасымалдамалы вольтметрлер 600 Гц-ке дейінгі жиіліктер үшін 1,5 ден 600 В дейінгі өлшеу шектерімен, сондай-ақ 0,5 тен 600 В дейінгі қалқандық аспаптар шығарылады.
Частотомерлер. Частотомерлердің жұмыс істеу принципі логометрлік өлшеуіш механизмнің қолданылуына негізделген.
Жиіліктің өзнеруінде I1 және I2 токтары әртүрлі өзгереді, өйткені бұл токтар тізбектерінің кедергілерінің сипаты әрқилы. Частотомер тар жиілік диапазондарына шығарылады: 45 - 55 Гц, 450 - 550 Гц, дәлдік кластары1,5 және 2,5.
Бұл механизмде тізбектей жалғанған және ауалық саңылаумен бөлінген екі қозғалыссыз катушк, сондай-ақ 36 осінің көмегімен стрелкамен жалғанған 2 қозғалмалы катушкасы бар.Қозғалмалы катушка ток кері әсер етуші моментті тудыратын серіппелер арқылы келтіріледі.Тынышталу ауалық немесе магнитоиндукциондық тыныштандырғышымен тудырылады. Токтардың жүруі кезіндеөлшеуіш механизм катушкаларының орамаларында қозғалмалы бөлікті айналдыратын момент пайда болады. Электродинамикалық механизмдердің логометрлері бір бірімен анықталған бұрышта бекітілген екі катушкадан тұрады. Қозғалмалы катушка токтар моментсіз токөткізгіштері арқылы келтіріледі.Электродинамикалық өлшеуіш механизмдердің жетістіктері:
- тұрақт және айнымалы ток тізбектерінде 10Гц дейінгі жиілікпен жұмыс істеуі;
- өлшеулердің маңызды дәлдігі;
- көрсетулердің тұрақтылығы.
Кемшіліктері:
- сыртқы магниттік өрістердің ықпал етуі;
- магнитоэлектрлік механизмдерге қарағандағы төмен сезімталдық;
- үлкен меншік тұтынылушы қуат;
- төмен жүктемелік қабілет;
- салыстырмалы күрделі конструкция;
- дайындаудағы қымбаттылық.

Ферродинамикалық өлшеуіш механизмдер.
Екі магнит өткізгіштігі бар болғандығынан магнит өрісі мен айналу момент біршама өседі. Сол себептен ораманың магнит қозғаушы күші өседі және де механизмнің меншікті қуатпен қоректенуі бірқатар азаяды.Каркас ішінде индукциялаеған токтар пайда болмас үшін қозғалмалы ораманы каркассыз етіп жасайды.

Ферродинамикалық механизмдер меншікті магнит өрісі өте күшті болғандықтан, магнит өткізгіш былайша айытқанда экран болғандықтан сыртқы магнит өрістері әлсіз әсер етеді.Өзекше бар болуы үлкен қосымша қателік тудырады, ол гистерезиспен түсіндіріледі.Ферродинамикалық механизмде өзекше электродинамикалық құрышпен немесе пермалойдан жасалған пластинадан жиналған және қателікті азайту үшін бір бірінен ажыратылған, соған қарамастан, берілген механизм электродинамикалықпен салыстырғанда дәлдігі аз.Электродинамикалық механизмдердің қателік формулалары ферродинамикалық механизмдерге әділ.
Қозғалмалы ораманың ауа кертігінде орын ауыстырады.
- сыртқы магнит өрістер әсеріне сезгіштігі аз;
- қуатпен аз қоректенеді;
Кемшіліктері:
- дәлдігі аз,
- жиілікті диапазоны жіңішке.
Электродинамикалық немесе ферродинамикалық жүйелер негізінде амперметрлерді,егер токтар 0,5А ге дейін өзгергенде, өлшеуіш механизмдерді қозғалмалы және қозғалмайтын орамаларды тізбектей қосады. Сонда I1=I2, ал cos j=1, сонда ауытқубұрышы тең болады:
Өлшеу тогымен бұрылу бұрышының сызықты тәуелділігін алу үшін айналу моменттінен орын ауыстыру бұрышымен туындысы сызықтық еместіктерді реттейтін етіп, қозғалмайтын орамаларды орналастырады. Тәжірибе жүзінде ұзындығынан 25 ¸ 100% шегінде шкаласы бірқалыпты.
Токтардың өзгеруі 0,5 А-ден асса, онда қозғалмалы және қозғалмайтын орамаларды тізбектей қосады. Бұл жағдайда орамалар ішіндегі токтардың көп таралып кетуіне пайда болған қателіктерді температуралық және жиіліктік компенсациялаумен қамтамасыз ету керек.
Температуралық қателіктің компенсациясы манганиннен және мыстан жасалған қосымша резиторлардың кедергілерін жинауымен жүзеге асырылады.
Ол резисторлар параллель тармаққа бұл тармақтың кедергі температурасының коэффициенттеріне бірдей болып қосылған.
Жиілік қателіктің компенсациясын сәйкес тармақ сұлбасына қосымша индуктивті ораманы немесе конденсаторларды қосу арқылы жүзеге асырады. Тармақтардағы уақыт тұрақтылары тең болу керек. Өлшеу дипазоны аз вольтметрлерде үлкен температуралық қателіктен, орам сандарын азайтып, орама кедергісін азайтады , ол қоректі қуатты көбеюіне әкеледі.
Амперметрлер мен вольтметрлердің негізгі қолдану ауданы - ол 45 тен 1000 Гц жиілік дипазонындағы тұақты айнымалы тізбекке дәл өлшеу жүргізу. Оларды басқа аспаптарды градуирленген үлгілі аспап реттінде қолданылады. Дәлдік класы 0,1; 0,2; 0,5; Ферродинамикалық аспаптарды ауыр жұмыс істеу жағдайында қолданылады. Олар 1,5 және 2,5 дәлдік класымен - селкілдеу -, - дірілдеу-, және соққыға төзімді етіп шығарады.

Электростатикалық өлшеуіш механизмдер
Электростатикалық өлшеуіш механизмнің жұмыс істеу принципі екі немесе бірнеше зарядталған өткізгіштердің әсерлесуінде негізделген. Сол себептен берілген механизмдер басқа жүйелерге қарағанда, қозғалмалы бөліктің орын ауыстырылуы қосылған кернеу әсерінен орындалады.
Егер қозғалмалы және қозғалмайтын пластиналарға кернеу қосса, онда олар қарама-қарсы зарядталған заряд болады. Сондықтан қозғалмалы пластиналар қозғалмайтын пластиналарға тартылады.
Бұл теңсіздіктен қозғалмалы бөліктің ауытқу бұрышымен кернеу арасындағы тәуелділік сызықты емес. Қозғалмалы бөліктің бұрылысы айнымалы және тұрақты кернеу кезінде бірдей және бұл кернеудегі әсер етуші мән тұрақты тоқ мәніне тең.кернеуден ауытқу a бұрышының сызықты тәуелділігі диапазонының үлкен бөлігі үшін кездейсоқ пішінді қозғалмалы пластиналарды жасау арқылы алады.
Жетістіктері :
- өлшенетін тізбекте аз меншікті қуат қорегі бар;
- тұрақты тоқ кезінде қоректену қуаты нолге тең;
- сигнал түрлерінде жиілік және температураның әсері аз;
- магнит өрісінің әсері жоқ;
- үлкен, ауыр, қымбат, үлкен қуатпен қоректенетін қосымша резисторлармен өлшеуіш трансформаторларды қолданбай, жоғары кернеулерді (жүздеген киловольт) өлшеу үшін вольтметр жасауға болады.
Кемшіліктері :
- аз сезімталдық;
- сыртқы электростатикалық өрістердің әсері.
Электростатикалық өлшеуіш механизмге негізделген вольтметрлер. ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.