Условные обозначения на шкалах электроизмерительных приборов. Для правильного выбора приборов и их эксплуатации на шкалах изображают следующие обозначения:
1) Условное обозначение единицы измерения (или измеряемой величины) либо начальные буквы наименования прибора.
|
Род измеряемой величины |
Название прибора |
Условное обозначение |
|
Ток |
Амперметр Миллиамперметр Микроамперметр |
|
|
Напряжение |
Вольтметр Милливольтметр |
V mV |
|
Электрическая мощность |
Ваттметр Киловаттметр |
W kW |
|
Электрическая энергия |
Счетчик киловатт – часов |
|
|
Сдвиг фаз |
Фазометр |
|
|
Частота |
Частотометр |
Нz |
|
Электрическое сопротивление |
Омметр Мегомметр |
2) Условное обозначение системы прибора.
|
Система прибора |
Условное обозначение |
|
Магнитоэлектрическая: с подвижной рамкой и механической противодействующей силой с подвижными рамками, без механической противодействующей силы (логометр) |
|
|
Электромагнитная: с механической противодействующей силой |
|
|
Электродинамическая (без экрана): с механической противодействующей силой |
3) Условные обозначения рода тока и числа фаз, класса точности прибора, испытательного напряжения изоляции, категории прибора по степени защищенности от внешних магнитных полей.
|
Условное обозначение |
Расшифровка условного обозначения |
|
▬ |
Прибор постоянного тока |
|
Прибор постоянного и переменного токов Прибор переменного тока Трёхфазный прибор |
|
|
1,5 |
Прибор класса точности 1,5 |
|
Измерительная цепь изолирована от корпуса и испытана напряжением 2 кВ |
|
|
Осторожно! Прочность изоляции измерительной цепи не соответствует нормам. Шкала перпендикулярна горизонтальной плоскости Прибор нормально работает, когда лежит в горизонтальной плоскости |
|
|
Прибор защищен от внешних магнитных полей |
|
|
|
Прибор защищен от электрических полей |
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПРИБОРЫ
Принцип действия приборов электромагнитной системы основан на взаимодействии магнитного поля катушки, создаваемого измеряемым током, со стальным сердечником, помещенным в это поле. Неподвижная катушка 1состоит из каркаса с навитой изолированной медной проволокой или медной лентой. При протекании измеряемого тока по обмотке катушки в ее плоской щели 2 создается магнитное поле. Вне катушки на агатовых подпятниках устанавливается ось 3 с эксцентрично укрепленным сердечником 4 из магнитомягкой стали со стрелкой 5. Магнитное поле катушки намагничивает сердечник и втягивает его внутрь щели, поворачивая тем самым и ось со стрелкой прибора. Этому повороту препятствует закручивающаяся спиральная пружина 6, создающая противодействующий момент.
Пусть катушка с током создает магнитное поле, которое намагничивает фасонный стальной сердечник и создает некоторую силу , стремящуюся повернуть сердечник вокруг оси. При перемещении точки С сердечника по дуге будет совершена работа:
,
где R – радиус вращения точки С и - центральный угол, соответствующий дуге .Работа совершается за счет энергии магнитного поля катушки, поэтому
= а учитывая, что , получим:
Повороту сердечника противодействует спиральная пружина, создавая противодействующий момент , где k – жесткость пружины, а α – угол поворота сердечника. Тогда при достижении равновесия , . Вообще говоря, и сильно зависит от формы сердечника. Положив в пределах поворота сердечника , получим:
,
где .
Полученный результат показывает, что шкала электромагнитного прибора неравномерная. Она, в основном, должна быть квадратичной, т. е. сжатой в начале и растянутой в конце. Однако путем придания фасонной формы сердечнику и расположением его в катушке (что приведет к изменению множителя ) можно существенно улучшить характер шкалы, сделав ее практически разномерной в рабочей части.Направление отклонения стрелки прибора не зависит от направления тока в катушке, так как при изменении направлена тока одновременно изменяется направление магнитной индукции внутри катушки и в сердечнике, а характер их взаимодействия (притягивание) не изменяется. Этот же вывод следует и из выражения вращающего момента , в которое значение тока входит в квадрате. Поэтому приборы электромагнитной системы пригодны и для измерения переменных токов. При измерении переменного ^тока подвижная система прибора поворачивается на некоторый угол, определяемый средним значением вращающего момента за период. Определим вращающий момент подвижной системы прибора.Пусть измеряемый ток изменяется по закону
,
Тогда мгновенное значение вращающего момента равно
,
а среднее за период значение этого момента
.
Таким образом, среднее значение вращающего момента, действующего на подвижную систему электромагнитного прибора при измерениях переменного тока, пропорционально квадрату действующего значения переменного тока, т. е.. Квадратичная зависимость угла поворота подвижной системы электромагнитного прибора от тока имеет простое физическое объяснение: ток в катушке создает магнитное поле, которое намагничивает сердечник. В результате намагниченный сердечник взаимодействует с катушкой, при этом намагниченность сердечника изменяется вместе с изменениями тока в катушке.
Мы рассмотрели устройство и действие приборов с плоской катушкой. Помимо этой конструкции в настоящее время широкое применение получили так называемые приборы с круглой катушкой .
Измеряемый ток протекает по обмотке круглой катушки 1 и создает внутри нее магнитное поле, в котором помещаются два стальных сердечника: один — неподвижный 2, прикрепленный к каркасу, другой — подвижный 3, связанный с осью прибора.
Близлежащие концы сердечника под действием магнитного поля катушки намагничиваются одноименно и отталкиваются, вызывая соответствующий измеряемому току поворот подвижной системы. Очевидно, что приведенные рассуждения, относящиеся к приборам с плоской катушкой, справедливы и для приборов с круглой катушкой. Электромагнитные приборы применяются как амперметры и как вольтметры. В последнем случае обмотка выполняется большим числом витков тонкой медной проволоки. Применение стальных сердечников в электромагнитных приборах вызывает разные показания при измерениях в цепях постоянного и переменного токов, так как в цепях переменного тока добавляются потери на гистерезис и на вихревые токи. Поэтому электромагнитные приборы, как правило, градуируют либо для постоянного тока, либо для переменного. Для уменьшения погрешности от гистерезиса сердечники некоторых приборов (класс 0,2) изготовляют из специального сплава — пермаллоя с особо малым значением коэрцитивной силы. Для исключения влияния внешних полей у некоторых электромагнитных приборов применяют астатические измерительные механизмы.Для успокоения колебаний подвижной системы в электромагнитных приборах с плоской катушкой применяют воздушные успокоители, а в приборах с круглой катушкой — чаще магнитоин-дукционные
Достоинствами электромагнитных приборов являются: простота конструкции; способность выдерживать большие перегрузки, пригодность для постоянных и переменных токов, невысокая стоимость и возможность широкого использования в качестве щитовых приборов.Недостатки этих приборов — неравномерная шкала, влияние внешних магнитных полей на показания приборов, малая чувствительность. Обозначение электромагнитных приборов: .
МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ
Принцип действия приборов магнитоэлектрической системы основан на взаимодействии проводника с током (рамки 3) с магнитным полем постоянного магнита М.Подковообразный постоянный магнит М, стальные полюсные наконечники N и S, стальной цилиндр 2 образуют магнитную цепь (полюсные наконечники и стальной цилиндр служат для уменьшения магнитного сопротивления этой цепи). Благодаря форме полюсных наконечников в большей части воздушного зазора между цилиндром и наконечником создается радиально направленное однородное магнитное поле, в котором может поворачиваться подвижная рамка 3. Рамку прибора (обмотку) чаще всего выполняют из изолированного провода на легком алюминиевом каркасе, укрепленном на двух полуосях. Измеряемый ток проходит в рамку через токоведущие спиральные пружины 5, служащие одновременно и для создания противодействующего-момента.При протекании тока по рамке на ее стороны, находящиеся в воздушном зазоре, действует пара сил (токи в этих сторонах рамки имеют противоположное направление), создающая вращающий момент и поворачивающая эту рамку в ту или иную сторону вокруг оси. Направление силы F, действующей на одну сторону рамки, может быть определено по правилу левой руки, а значение — по закону Ампера:
