28.Масштабние перетворювачі.
Масштабним називають вимірювальний перетворювач, призначений для вимірювання величини в заданий число раз. До них відносять шунти, подільники напруги, вимірювальні підсилювачі, вимірювальні трансформатори. Шунти застосовуються для зменшення сили струму в заданий число раз. Таке завдання виникає, коли діапазон показань амперметра менше діапазону зміни вимірюваного струму. Шунт - це резистор, що включається паралельно амперметрі (рис. 9.2) Шунти можуть складатися з декількох резисторів, або мати кілька відводів. Це дозволяє змінювати коефіцієнт шунтування. Розміщуються в корпусі приладу або зовні. Застосовуються, в основному, в ланцюгах постійного струму в магнітоелектричних приладах. Класи точності від 0,02 до 0,5. Подільники напруги застосовуються для зменшення напруги в заданий число раз. Залежно від роду напруги елементи дільника виконують у вигляді часто активного опору, ємнісного або індуктивного. Клас точності додаткових резисторів від 0,01 до 1. Матеріал - манганин. Номінальний струм від 0,5 до 30 мА. Вимірювальні підсилювачі призначені для розширення меж вимірювання в сторону малих сигналів. За діапазону частот вимірювальні підсилювачі поділяють на підсилювачі: постійного струму; низькочастотні (20 Гц. 200 кГц); високочастотні - до 250 МГц; селективні (вузькосмугові). Електронні вимірювальні підсилювачі дозволяють вимірювати сигнали від 0,1 мВ і 0,3 мкА з похибкою від 0,1 до 1%. При менших значеннях сигналів застосовують фотогальванічні усілітелі.Серійние вимірювальні підсилювачі мають уніфікований номінальний вихідний сигнал 10 В або 5 мА. Вимірювальні трансформатори змінного струму і напруги використовують для перетворення великих змінних струмів і напруг у відносно малі, допустимі для вимірювань приладами з малими межами вимірювання (наприклад, 5 А, 100 В). Крім того, застосуванням трансформаторів підвищується безпека операторів, так як прилади включаються до заземленої ланцюг низької напруги (рис. 9.3). Вимірювальні трансформатори мають дві ізольовані один від одного обмотки, поміщені на феромагнітний сердечник. Обмотка, що включається в ланцюг об'єкта вимірювання, називається первинною, і має число витків w1. Обмотка, до якої підключаються вимірювальні прилади, називається вторинною і має w2 витків. У трансформаторах струму w1
29. Електромеханічні перетворювачі
- перетворять електричну енергію вхідного сигналу в механічну енергію переміщення покажчика. Електромеханічні перетворювачі складаються з рухомої і нерухомої частин, і називаються вимірювальними механізмами. Поворот рухомої частини здійснюється під дією моменту, залежного від вимірюваної величини X. Цей момент називається обертовим М. Він може залежати також від кута повороту рухомої частини # 945 ;, тобто M = F (x, # 945;). При повороті рухомої частини на кут d # 945; змінюються механічна енергія dA і енергія електромагнітного поля вимірювального механізму dWЕМ, причому dA = dWЕМ. Так як при кутовому переміщенні dA = M · d # 945 ;, то M = dWЕМ / d # 945; (9.1) Щоб кут повороту # 945; залежав від вимірюваної величини, на рухому частину повинен впливати протидіє момент Mпр, також залежить від # 945; - Mпр = f (# 945;). При деякому вугіллі настає рівність моментів, тобто M + Mпр = 0, або M = -Mпр. За способом створення протидіє моменту розрізняють механізми з механічними і з електричним протидіє моментом. У вимірювальних механізмах першої групи, що протидіє момент створюється спіральними пружинами. При цьому пружні елементи використовують і в якості струмопроводу до рухомої частини. Mпр = -W · # 945 ;, (9.2) де W - питома протидіючий момент. У механізмах другої групи (логоритмічних) протидіє момент створюється так само, як і крутний, але залежить від кута повороту. Оцінимо властивості вимірювальних механізмів по їх структурній схемі (рис. 9.4). Схема включає два послідовно з'єднаних ланки. У ланці П1 відбувається перетворення по (9.1). Перетворювальна функція П1 визначається типом механізму.
Ланка П2 однаково для всіх механізмів. У ньому обертовий момент перетвориться в кут відхилення рухомої частини # 945 ;. Передавальна функція П2 визначається диференціальним рівнянням, що описує рух рухомої частини Jd2 # 945; / dt2 = M + Mp + Mпр, (9.3) де J - коефіцієнт інерції рухомої частини; Jd2 # 945; / dt2 - момент сил інерції; Mp = -Pd # 945; / dt - момент заспокоєння, Р - коефіцієнт заспокоєння. Якщо протидіючий момент створюється пружними елементами, то (9.3) приймає вид Jd2 # 945; / dt2 + Pd # 945; / dt + W · # 945; = M, (9.4) де W - питома протидіючий момент. З урахуванням (9.3) і (9.4) передавальна функція ланки П2 має вигляд K2 (j # 969;) = # 945; (j # 969;) / M (j # 969;) = 1 / [J (j # 969; 2) + P (j # 969;) + W].
Після перетворень отримують АЧХ ланки | Kr (j # 969;) | = 1 / W√ [(1-g2) 2 + 4 # 946; 2g2], (9.5) де g = # 969; / # 969; 0; # 969; - частота зміни крутного моменту; # 969; 0 = √ (W / J) - частота власних коливань рухомої частини механізму; # 946; = P / (2√ (W · J)) - ступінь заспокоєння рухомої частини. Графік залежності (9.5) при # 946;<1 приведен на рис. 9.5. Как видно из графика коэффициент передачи (АЧХ) второго звена зависит от частоты изменения вращающего момента. Для магнитоэлектрических измерительных механизмов частота вращающего момента равна частоте входной электрической величины. Для остальных измерительных механизмов вращающий момент имеет постоянную и переменную составляющие, частота переменной в два раза выше частоты входной величины.
30. Електромеханічні прилади
Електромеханічні прилади складаються з: електровимірювальної ланцюга; електровимірювального механізму; лічильного пристрою. Вимірювальна ланцюг служить для перетворення вимірюваної величини А в електричну, безпосередньо впливає на вимірювальний механізм. Вимірювальний механізм перетворює електричну величину в кут повороту рухомої частини. Відліковий пристрій служить для візуального відліку значень вимірюваної величини. Всі електромеханічні прилади мають загальні деталі і вузли. До них відносяться: Корпус приладу - для захисту від ряду зовнішніх впливів. Відліковий пристрій - шкала і покажчик. Шкала являє пластину з відмітками в значеннях вимірюваної величини. Покажчик - це стрілка або світловий промінь, жорстко пов'язані з рухомою частиною вимірювального механізму. Кріплення рухомої частини - опори, розтяжки або підвіс. Успокоитель - виключає коливання покажчика щодо положення рівноваги. Застосовують магнітоіндукційні, рідинні і повітряні заспокоювачі. Коректор - гвинт, укріплений в корпусі приладу, повертаючи який можна встановлювати покажчик на нульову позначку. Аретир - пристрій, загальмовують рухому частину приладу. На кожен прилад наносять умовні позначення: одиницю вимірюваної величини; клас точності; рід струму; умовне позначення типу вимірювального механізму; робоче положення приладу, якщо це має значення.