Реферат: Принцип действия и конструктивные особенности магнитоэлектрических измерительных преобразователей и электростатических измерительных приборов - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Принцип действия и конструктивные особенности магнитоэлектрических измерительных преобразователей и электростатических измерительных приборов

Банк рефератов / Физика

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Архив Zip, 73 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

Министерство образования Респу блики Беларусь Учреждение образования БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ Кафедра метрологии и стандартизации РЕФЕРАТ на тему: « Принцип действия и конструктивные особенности магнитоэлектрических изм ерительных преобразователей и электростатических измерительных приб оров » МИНСК, 2008 Принцип работы и основные технические характеристики электр омеханических ИП во многом зависят от вида преобразователя, обеспечива ющего преобразование энергии электрического измерительного сигнала в механическую энергию перемещения подвижной части ИП. Общим для в сех электромеханических ИП является то, что они состоят из неподвижной и подвижной частей и ряда общих деталей и узлов. Подвижная часть в большин стве преобразователей может совершать угловое перемещение вокруг непо движной оси. Механический момент, возникающий в результате воздействия на преобразователь измерительного сигнала и обусловливающий поворот е го подвижной части в соответствии со значением измеряемой величины, наз ывается вращающим моментом MВР. Этот момент должен однозначно зависеть о т преобразуемой величины X и в общем случае от угла поворота подвижной части ИП: M ВР = f ( X , ). (1) В зависимост и от варианта преобразования различают приборы: 1) магнитоэлектрические; 2) электромагнитные 3) электростатические приборы; 3) электродинамические; 4) индукционно-измерительные. 1 Магнитоэлектрические измерительные преобразователи Магнитоэлектрические преобразователи выделяютс я среди других групп электромеханических преобразователей широтой и р азнообразием применения, высокими метрологическими характеристиками, а также многотипностью. Отечественной промышленностью серийно выпуска ются магнитоэлектрические преобразователи вплоть до класса точности 0,05 и с минимальным током полного отклонения до 0,1 мкА. Наиболее широко магнитоэлектрические преобразователи используются п ри создании амперметров и вольтметров постоянного тока, омметров, гальв анометров постоянного тока, баллистических гальванометров для измерен ий малых количеств электричества, а также приборов для измерений в цепях переменного тока (осциллографические гальванометры, вибрационные гал ьванометры, выпрямительные, термоэлектрические и электронные приборы на базе магнитоэлектрических преобразователей). Принцип де йствия магнитоэлектрических преобразователей основан на взаимодейст вии магнитных полей постоянного магнита и проводника с током, конструкт ивно выполненного в виде катушки (рамки). Практически все магнитоэлектрические преобразователи можно разделит ь на две основные разновидности: - преобразователи с подвижной катушкой и неподвижным магнитом; - преобразователи с неподвижной катушкой и подвижным магнитом. Конструктивно преобразователи обеих разновидностей могут быть выполн ены: - с внешним (по отношению к рамке) магнитом; - с внутрирамочным (внутренним) магнитом. Кроме того, они м o гут р азличаться креплением подвижной части, способом создания противодейст вующего момента, способом успокоения подвижной части и др. В настоящее время более широкое применение получили магнито-электриче ские преобразователи с неподвижным магнитом и подвижной катушкой (рису нок 1). Катушка 5 с числом витков w и площадью витка s находится в магнитном зазоре с равномерным радиальным магни тным полем. Поле в зазоре создается с помощью магнитной системы, состоящ ей из постоянного магнита 7, полюсных наконечников с цилиндрической раст очкой 6 и цилиндрического сердечника 4 из магнитомягкого материала. Благ одаря введению в магнитную систему сердечника 4, поле в зазоре, где движет ся рамка, получается однородным. Для изготовления магнита 7 используют м атериалы с большой коэрцитивной силой, чаще всего железоникельалюмини ево-кобальтовые сплавы. Магнитопроводы и полюсные наконечники выполня ют из магнитомягких материалов, чаще всего из низкоуглеродистых электр отехнических сталей. Подвижная часть крепятся на полуосях и керновых оп орах (в высокочувствительных приборах - на растяжках и подвесах). Противо действующий момент может создаваться механическим (с помощью спиральн ых пружин 3) или электрическим путем. Катушка 5 наматывается на легком алюм иниевом каркасе и жестко крепится на полуосях. При движении катушки в ма гнитном зазоре в каркасе возникают вихревые токи, создающие момент успо коения . Если получаемый таким образом момент успокоения недостаточно в елик, то на каркас катушки дополнительно наматывается необходимое коли чество короткозамкнутых витков, увеличивающих момент успокоения до ну жного значения. Рисунок1 – Конструкция магнитоэлектрического преобразователя Самыми разнообразными по номенклатуре и наиболее широко используемыми приборами, создаваемыми на основе магнитоэлектри ческих преобразователей, являются амперметры, вольтметры, гальваномет ры и омметры для измерений в цепях постоянного тока. Амперметры. Как уже отмечалось ранее, магнитоэлектрические измеритель ные механизмы могут непосредственно использоваться для измерений силы электрического тока. Для этого они включаются в электрическую цепь посл едовательно с участком, ток чере з который необходимо измерить (рис 3а) . Внутреннее сопротивлен ие R А такого амперметр а равно сумме внутреннего сопротивления измерительного механизма Ri и термокомпенсирущего р езистора R ТК (рисунок 2.3,б), если последний используется в амперметре. Сопротивление Ri представляет собой последоват ельно соединенные сопротивление катушки преобразователя R К и сопротивление токоподводящ их элементов R Т, т.е. Ri = R К + RT . Таким образом, внутреннее сопротивление ампермет ра равно либо RA = Ri - для амперметра, не содер жащего термокомпенсирующих преобразователей, либо RA = Ri + RTK - для амперметра, содержащего термокомпенсирующий резистор RTK . Так как RA в обоих случа ях является конечной величиной, режим электрической цепи после включен ия в нее амперметра изменится, т.е. измеренное значение тока I ИЗМ протекающего через нагрузк у RH при включении в цеп ь амперметра, будет отличаться от действительного значения тока I , протекающего через RH до начала измерений. Однако данная погрешность является систематической и может быть вычислена и и сключена из результата измерений. а б Рисунок 2 – Амп ерметр на базе магнитоэлектрического преобразователя Вольтметры. Магнитоэлектрические вольтметры обра зуются путем включения измерительного преобразователя последователь но с добавочным резистором R Д (рисунок 2.4, a ). Полученный таким образом прибор подключается параллельно у частку цепи, падение напряжения на котором необходимо измерить (рисунок 2.4,б). а б Рисунок 3 – Вол ьтметр на основе магнитоэлектрического преобразователя Гальванометры. Гальванометрами называют высокочувствительные электр оизмерительные приборы, имеющие неградуированную шкалу и применяемые в качестве нуль-индикаторов, а также после предварительной градуировки для измерения малых значений токов, напряжений, количеств электричеств а и других физических величин. Наиболее широкое распространение в практике получили магнитоэлектрич еские гальванометры. Конструктивно они делятся на два вида: - переносные со встроенной шкалой, в которых могут использоваться как ст релочные, так и световые отсчетные устройства; - зеркальные со световым отсчетом и с отдельной шкалой, устанавливаемой на значительном расстоянии от гальванометра. В переносных гальванометрах подвижная часть крепится на растяжках, в стационарных - н а подвесе. Омметры. На основе магнитоэлектрических преобразователей могут быть созданы приб оры для непосредственного измерения такого важного параметра электрич еских цепей, как электрическое сопротивление. Такие приборы получили на звание омметров. Простейший омметр представляет собой преобразователь , ток через который создается источником постоянного во времени напряже ния и зависит от значения измеряемого сопротивления RX . Указанное сопротивление може т быть включено последовательно или параллельно измерительному преобр азователю (рисунок 4, a ,б соответственно). Шкала прибора может быть при этом проградуирована в еди ницах сопротивления. а б Рисунок 4 – Оммет ры на базе магнитоэлектрического преобразователя Не требуют первоначальной установки нуля магнитоэ лектрические омметры на базе логометрических преобразователей. Они та кже могут строиться по последовательной и параллельной схемам (рисунок 5,а,б соответственно). Две различные схемы используются с целью уменьшени я погрешности измерения, обусловленной влиянием сопротивлений R 1 и R 2 катушек 1 и 2 логометрического п реобразователя при измерении больших и малых значений RX . В обеих схемах резисторы R Д1, R Д2 и R Д3 - добавочные, постоянные, служа щие для ограничения токов, протекающих через катушки 1 и 2 преобразовател я, и для задания нужного характера шкалы прибора. а б Рисун ок 5 – Схемы включения логометрических преобразователей при измерении больших сопротивлений 2. Электростатические измерительные приборы Электростатические приборы обладают целым рядом о тличительных особенностей, обусловливающих их значительные преимущес тва по сравнению с приборами других систем. Это, прежде всего, малое собст венное потребление мощности от источника измеряемого напряжения, срав нительно высокая точность, возможность использования их в широком диап азоне частот (от 20 Гц до 35 МГц), незначительная зависимость показаний от час тоты и формы кривой измеряемых напряжений, возможность использования д ля непосредственного измерения (без применения измерительных трансфор маторов напряжения) высоких напряжений (до 300 кВ), независимость показаний от внешних магнитных полей и др. К основным недостаткам этих приборов от носятся: сильная зависимость показаний от внешних электрических полей, малое значение вращающего момента и низкая чувствительность, неравном ерная шкала и др. Основу всех электростатических приборов составляют электростатическ ие измерительные механизмы. Принцип действия электростатических преобразователей основан на взаи модействии электрических полей двух тел (систем пластин), заряженных раз ноименными зарядами. В результате такого взаимодействия одна из систем, являющаяся подвижной, перемещается относительно неподвижной системы п ластин, вызывая при этом отклонение стрелки отсчетного устройства, связ анной с подвижной частью преобразователя, в сторону возрастающих показ аний. Перемещение подвижной части преобразователя относительно неподв ижной вызывает изменение емкости между ними. Конструктивно подвижная и неподвижная части ИМ выполняются в виде пластин. Все существующие электростатические преобразователи можно разделить на два вида: преобразователи, у которых изменение емкости достигается за счет изменения активной площади взаимодействующие пластин (рисунок 6, a ), и преобразователи, у которых емкость изменяется за счет изменения расстояния между пластин ами (рисунок 6,б). а б Рисунок 6 – Элект ростатические измерительные преобразователи Преобразователи первого вида применяются в вольтметрах, предназначенн ых для измерения низких напряжений, второго вида - в киловольтметрах. Подвижная часть преобразователя с изменяющейся активной площадью плас тин (см. рисунок 6,а) состоит из одной или нескольких тонких алюминиевых пл астин 2, закрепленных на оси 3. Неподвижная часть образуется одной или неск олькими камерами 1, состоящими из металлических пластин с воздушным зазо ром между ними. Увеличение числа камер и лучей у подвижных пластин приво дит к повышению чувствительности преобразователя. Форма подвижных и не подвижных пластин выбирается или рассчитывается исходя из необходимос ти обеспечения равномерного характера шкалы прибора. При подаче на подв ижные и неподвижные пластины измеряемого напряжения они окажутся заря женными разноименными зарядами и между ними возникнут силы электроста тического притяжения, в результате действия которых подвижные пластин ы будут поворачиваться, стремясь зайти внутрь камер. Вместе с подвижными пластинами будет поворачиваться и ось 3 с закрепленной на ней стрелкой о тсчетного устройства. При этом будут закручиваться упругие элементы, со здающие противодействующий момент. Подвижная часть остановится при ра венстве вращающего и противодействующего моментов. Значение измеряемо го напряжения будет определяться углом отклонения стрелки относительн о начала шкалы. Для успокоения подвижной части в электростатических пре образователях используются магнитоиндукционные или крыльчатые, возду шные успокоители. Вследствие того, что вращающий момент у электростатич еских преобразователей мал, для увеличения их чувствительности примен яют крепление подвижней части на растяжках и световой отсчет. При этом у меньшаются масса и момент инерции подвижной части и улучшается характе р шкалы. У электростатических преобразователей с изменяющимся расстоянием меж ду пластинами (рисунок 6,б) неподвижная часть образована двумя пластинам и 1, между которыми находится подвешенная на тонких неупругих металличес ких подвесах 2 подвижная пластина 3, гальванически соединенная с одной из неподвижных пластин и изолированная от другой. При подаче на подвижную и изолированную неподвижную пластины измеряемого напряжения подвижная пластина будет притягиваться к разноименно заряженной изолированной н еподвижной пластине и одновременно отталкиваться от одноименно заряже нной неподвижной пластины (независимо от полярности подключения измер яемого напряжения). Через тягу 7 и мостик 4 перемещение подвижной пластины вызывает поворот оси 6 с закрепленной на ней стрелкой 5. При этом возникает противодействующий момент, создаваемый массой подвижной пластины. Уст ановившееся показание стрелки будет при равенстве вращающего и против одействующего моментов. Вольтметры с такими преобразователями требуют первоначальной установки в такое положение, при котором стрелка будет н аходиться на нулевой отметке (при отсутствии измеряемого напряжения). Из вышесказанного можно сделать некоторые выводы о свойствах, достоинс твах и недостатках электростатических преобразователей и приборов на их основе: - электростатические преобразователи могут непосредственно измерять т олько напряжение; - электростатические преобразователи могут применяться для измерений напряжений постоянного и переменного токов; - вращающий момент в электростатических преобразователях сравнительно мал, и они обладают низкой чувствительностью по напряжению; - точность электростатических преобразователей может быть достаточно высокой, так как на их показания незначительно влияют частота и форма кр ивой измеряемого напряжения, внешние магнитные поля и температура окру жающей среды. Электростатические вольтметры могут изготавливаться с к лассами точности до 0,05; - собственное потребление мощности из измерительной цепи для электрост атических преобразователей мало, так как при измерениях в цепях постоян ного тока оно обусловлено лишь кратковременным током заряда и незначит ельными токами утечки через изоляцию, а на переменном токе определяется током, протекающим через малую емкость преобразователя и диэлектричес кими потерями в изоляции; - функция преобразования электростатических преобразователей по своем у характеру является квадратичной, однако соответствующим выбором фор мы пластин, т.е. закона изменения емкости при изменении угла поворота, мож но получить практически равномерную шкалу на участке от 20 до 100 % от ее верх него предела; - электростатические преобразователи сильно подвержены влиянию внешни х электрических полей и требуют их экранировки; - электростатические преобразователи могут работать в широком частотн ом диапазоне (до 35 МГц), который ограничивается влиянием собственной емко сти преобразователя, паразитных реактивностей и активного сопротивлен ия проводов и растяжек; - с помощью электростатических вольтметров можно непосредственно изме рять высокие напряжения (до 300 кВ); - электростатические преобразователи могут использоваться для измерен ия кроме напряжения и других электрических величин: мощности, сопротивл ения и индуктивности. Электроста тические вольтметры и электрометры Электростатические приборы наиболее широко испол ьзуются в электроизмерительной технике в виде различных вольтметров. К роме того, для измерения напряжения и других функционально связанных с н им величин (мощность, сопротивление и т.п.) используются так называемые эл ектрометры электростатической системы. Для измерения низких напряжений (от десятков до сотен вольт) используютс я преимущественно вольтметры, созданные на базе ИП с изменяющейся актив ной площадью пластин (см. рисунок 6,а). При этом для обеспечения достаточно й чувствительности расстояние между подвижными и неподвижными пластин ами делается очень малым (десятые доли миллиметра) и при случайных удара х, толчках, вибрации и т.д. возникает опасность короткого замыкания пласт ин, а значит и источника измеряемого напряжения. Для предохранения преоб разователя от выхода из строя вследствие протекания через него больших токов при коротком замыкании внутрь низковольтных вольтметров встраив ается защитный резистор, ограничивающий эти токи (рисунок 7). Значение защитного сопротивления определяется исходя из допустимого т ока через растяжки, на которых крепится подвижная часть, при коротком за мыкании пластин. Вольтметр при этом подключается к источнику измеряемо го напряжения с помощью зажимов 1 и 2. При частотах измеряемого переменног о напряжения порядка сотен килогерц защитный резистор вызывает больши е дополнительные частотные погрешности за счет емкостного тока, поэтом у он отключается и вольтметр включается в электрическую цепь зажимами 1 и Э (экран). В вольтметрах, рассчитанных на измерение более высоких напряжений, расс тояния между пластинами достаточно велики и защитные резисторы не испо льзуются. При измерениях высокочастотных напряжений в электрических ц епях с несимметричным выходом зажим Э, соединенный с внутренним экраном прибора, должен обязательно заземляться. Рисунок 7 – Схема включения электростатического измерительного преоб разователя Расширение пределов электростатических вольтметров осуществляется г лавным образом с помощью делителей напряжения: емкостных - при измерения х на переменном токе и резистивных - на постоянном токе. ЛИТЕРАТУРА 1 Метрология и элек трорадиоизмерения в телекоммуникационных системах: Учебник для ВУЗов. Нефедов В. И. и др.; Под ред. Нефедова В.И. - М.: Высш. шк., 2001. 2 Елизаров А.С. Электрорадиоизмерения - Мн.: Выш.шк., 2006. 3 У. Болтон. Справочник инженера-метролога. М. Додэка 2002.-386 с (пер. с англ.). 4 Дерябина М. Ю., Основы измерений. Учебное пособие. Мн., БГУИР, 2001. 5 Резин В.Т., Кострикин А.М. Метрология и измерения. Генераторные измерител ьные преобразователи. Методическое пособие. Мн., БГУИР, 2004. 6 Архипенко А. Г., Белошицкий А. П., Ляльков С. В. Метрология, стандартизация и с ертификация. Учеб. пособие. Ч.2. Основы стандартизации. Мн.: БГУИР, 2007. 7 М. Тули. Справочное пособие по цифровой электронике. - М. Энерго-атомиздат , 2000. (пер. с англ.).
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Громче всего кричат: «Вперед, в атаку!!!» те, кто вообще не собирается высовываться из окопа.
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, реферат по физике "Принцип действия и конструктивные особенности магнитоэлектрических измерительных преобразователей и электростатических измерительных приборов", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru