рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Приборы термоэлектрической системы

Приборы термоэлектрической системы - раздел Приборостроение, Аналоговые электроизмерительные приборы Термоэлектрические (Тэ) Измерительные Приборы Основаны На Преобразовании Элек...

Термоэлектрические (ТЭ) измерительные приборы основаны на преобразовании электрической энергии в тепловую и затем вновь в электрическую. Приборы этой системы состоят из термоэлектри­ческого преобразователя (ТП) и магнитоэлектрического измери­тельного механизма. Термоэлектрический преобразователь представ­ляет собой объединение нагревателя (тонкая проволока из нихро­ма или константана) и термопары (рис.3.6, а). ТермоЭДС термо­пары ет зависит от температуры ее рабочего спая, т.е. от темпера­туры нагревателя, которая, в свою очередь определяется действующим значением протекающего по нему тока i(t).

Протекающий по нагревателю ТП ток i (t) (переменный или постоянный) нагревает рабочий спай термопары до температуры, пропорциональной квадрату действующего значения этого тока.

б

Рис.3.6. Схемы термоэлектрических приборов: а - ТЭ преобразователя; б - ТЭ амперметра;

в - ТЭ волтметра.

Свободные концы термопары подключаются к магнитоэлектри­ческому ИМ (рис. 3.6, б). Ток Iм, текущий через ИМ:

Iм = ет /RΣ

где ет – термоЭДС термопары; RΣ суммарное сопротивление термопары и ИМ.

Показание прибора α определяется по следующей формуле:

α = k I 2

где k – коэффициент пропорциональности, определяемый осо­бенностями конструкции ТП; I – действующее значение измеря­емого тока i(t).

На рис. 3.6, б приведена схема ТЭ амперметра, а на рис. 3.6, в – схема ТЭ вольтметра.

Для измерения малых токов и напряжений (поскольку значе­ния термоЭДС термопары незначительны – единицы – десятки милливольт) в схему прибора вводится усилитель постоянного тока, повышающий выходной сигнал термопары (см. подразд. 3.3). Расширение диапазонов измерения ТЭ амперметров в сторону увеличения значений осуществляется с помощью измерительных трансформаторов тока. В случае расширения пределов ТЭ вольтметров применяют добавочные резисторы с различными сопротивлениями.

К достоинствам ТЭ приборов можно отнести следующие:

• работа как с постоянными, так и с переменными токами и напряжениями;

• реакция на истинное среднее квадратическое (действующее) значение независимо от формы сигнала;

• широкий диапазон частот измеряемых сигналов (до десятков мегагерц);

• сравнительно высокая точность приборов (типичные классы точности 1,0... 1,5).

К недостаткам ТЭ приборов относятся:

• невысокое быстродействие в силу значительной тепловой инерционности ТП;

• заметное собственное потребление приборов от источника ис­следуемого сигнала;

• неравномерность (квадратичность) шкалы приборов;

• зависимость точности от изменения температуры свободных концов термопары;

малая перегрузочная способность.

 

Обозначение термоэлектрических приборов на шкалах:

 

3.2.4. Приборы электромагнитной системы

В щитовых измерительных приборах, предназначенных для ра­боты в электрических цепях переменного тока промышленной ча­стоты, широко применяется электромагнитная (ЭМ) система, ко­торая имеет ряд преимуществ перед магнитоэлектрической.

Конструкция и принцип действия. Воснове самой простой кон­струкции (рис. 3.7) этого ИМ полая катушка с измеряемым током I (или с током, пропорциональным измеряемому напряжению U в случае вольтметра).

Протекающий по катушке 1 ток создает магнитный поток, кото­рый притягивает (втягивает внутрь катушки) сердечник 4, выпол­ненный из магнитомягкого материала и закрепленный на оси 2.

При этом возникает вращающий момент М, равный произ­водной энергии этой электромеханической системы по углу по­ворота α:

М=

где I – действующее значение тока в катушке; L – индуктивность катушки; α – угол поворота сердечника.

Спиральная пружина 3 служит для создания противодейству­ющего момента МПР:

МПР = αΩ,

где Ω – удельный противодействующий момент.

Моменты М и МПР направлены навстречу друг другу. С ростом угла поворота α противодействующий момент МПР пропорционально растет. Это происходит до тех пор пока моменты не станут равными.

Рис. 3.7. Устройство электромагнитного механизма:

1 – катушка с измеряемым током; 2 – ось; 3 – спиральная пружина; 4 – сердеч­ник из магнитомягкого материала; 5 – стрелка; 6 шкала

 

При М= МПР

= αΩ.

Следовательно, угол поворота

Отсчетное устройство – стрелка 5 и шкала 6 – преобразует угол поворота сердечника в показания (отсчет).

Из последнего уравнения следует, что ЭМ приборы могут ра­ботать как в цепях постоянного, так и переменного тока; а также, что шкала у ЭМ приборов – нелинейная (квадратичная).

Существуют и другие конструкции ЭМ измерительных меха­низмов, в частности с замкнутым магнитопроводом, которая обес­печивает лучшую защищенность от внешних магнитных полей.

Амперметры и вольтметры.В основе конструкции амперметров ЭМ системы лежит катушка, состоящая из нескольких секций (рис.3.8,а), переключением которых можно изменять пределы измере­ния токов: I1 > I2 > I3.

В простейшей схеме вольтметра последовательно с катушкой включается добавочный резистор RV (рис.3.8,б). В такой схеме с ростом частоты напряжения ω линейно растет индуктивное со­противление XL катушки измерительного механизма:

XL =jωL.

При этом растет суммарное сопротивление цепи, ток в катуш­ке падает, что приводит к уменьшению показаний прибора.

Для поддержания полного комплексного сопротивления при­мерно постоянным в достаточно широком диапазоне частот в схе­му вольтметра (рис.3.8,в)

вводится цепь частотной коррекции (конденсатор Ск и резистор Rк), сопротивление которой с рос­том частоты падает, компенсируя возрастание сопротивления катушки. С помощью добавочных резисторов RДl и RД2 обеспечивается возможность работы в нескольких диапазонах измере­ния напряжения.

Особенности ЭМ приборов.Приборы электромагнитной систе­мы могут быть использованы для измерения и постоянных, и пе­ременных напряжений и токов. При этом они реагируют на истин­ное среднее квадратическое (действующее) значение переменно­го сигнала независимо от его формы (правда, в пределах своего сравнительно неширокого частотного диапазона). Кроме того, важ­ным преимуществом является то, что приборы этой системы вы­держивают значительные перегрузки (возможны двух- и трехкрат­ные перегрузки), имеют сравнительно простую конструкцию и, следовательно, надежны и дешевы. Достаточно сказать, что ЭМ приборы – это самые распространенные щитовые приборы.

Недостатки приборов ЭМ системы следующие:

• нелинейная (квадратичная) шкала;

• узкий частотный диапазон измеряемых сигналов (сотни герц – единицы килогерц);

• заметное влияние внешних магнитных полей;

невысокий класс точности (типично – 1,5...2,5%).

Обозначение приборов ЭМ системы на шкалах:

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Аналоговые электроизмерительные приборы

На сайте allrefs.net читайте: аналоговые электроизмерительные приборы.

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Приборы термоэлектрической системы

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Измерительный прибор (ИП) – наиболее распространенный вид средств измерений. Все ИП можно поделить на две большие груп­пы: аналоговые и цифровые. Аналоговые измерительные приборы

ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ
Большинство используемых сегодня в технологических процес­сах стационарных измерительных приборов – это классические аналоговые электромеханические приборы. Их метрологические и эксплуатационные ха

Приборы магнитоэлектрической системы
Одной из самых простых (и исторически, пожалуй, самых ран­них) систем, используемых при построении электромеханических приборов является магнитоэлектрическая (МЭ). Конструкция и пр

Приборы выпрямительной системы
Из выражения для вращающего момента М следует, что при­боры МЭ системы непосредственно могут быть использованы толь­ко для работы с постоянными напряжениями и токами, а для рабо­ты в цепях п

Приборы электродинамической системы
Конструкция и принцип действия.На рис. 3.9 приведена упро­щенная конструкция электродинамического (ЭД) измерительно­го механизма. Неподвижная катушка 1 с током I1

Электростатические вольтметры
Электростатические (ЭС) вольтметры применяются в основ­ном для измерения напряжений в высоковольтных цепях как по­стоянного, так и переменного тока. Конструкция и принцип действия.

Приборы индукционной системы
Конструкция и принцип действия.Принцип действия индукци­онных приборов основан на взаимодействии двух или нескольких переменных магнитных потоков с токами, индуцированными в подвиж

ЭЛЕКТРОННЫЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ
Электронные ИП (ЭИП) представляют собой более сложные устройства, чем электромеханические. Они содержат несколько различных преобразователей, которые в общем случае выполняют функции деления, усиле

Электронные вольтметры переменного напряжения
Электронные вольтметры переменного напряжения строятся по одной из двух структурных схем, приведенных на рис. 3.20. Измеряемое переменное напряжение U~ поступает на вход вольт­мет

Выпрямители (детекторы)
Одним из основных элементов электронного вольтметра пере­менного напряжения является выпрямитель (детектор) – преобра­зователь переменного напряжения в постоянное. Именно особенно­сти детектора в з

Особенности электронных измерительных приборов
Основными достоинствами электронных измерительных при­боров (ЭИП), по сравнению с электромеханическими, являются следующие: • малая мощность потребления от исследуемой цепи (источни­ка сиг

ВЛИЯНИЕ ФОРМЫ СИГНАЛА НА ПОКАЗАНИЯ ПРИБОРОВ
При работе с периодическими сигналами важно знать особен­ности устройства и градуировки того или иного типа измерительного прибора. Как правило, приборы градуируются в средних квадратических (дейст

Сигнал без постоянной составляющей
Предположим, к источнику прямоугольного напряжения u(t) амплитудой ±100 В, частотой 50 Гц и скважностью 2 (рис. 3.28, а) подключены параллельно два вольтметра (рис. 3.28

Сигнал - сумма переменной и постоянной составляющих
Разберем несколько более сложный случай сигнала - однополярного периодического сигнала прямоугольной формы с ампли­тудой Umax = +100 В, длительностью импульса 10 мс, длител

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги