5 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Принцип работы прибора

§ 97. Электромагнитные приборы

Электромагнитные приборы и их Устройство. Принцип работы приборов этой системы основан на взаимодействии магнитного поля, создаваемого катушкой 1 со стальным сердечником 3, помещенным в поле этой катушки. Электромагнитный измерительный механизм выполняют с плоской (рис. 324, а) или круглой (рис. 324,б) катушкой.

В приборах с плоской катушкой сердечник установлен на оси, несущей стрелку. При прохождении тока по катушке 1 сердечник 3 будет намагничиваться и втягиваться в катушку, поворачивая ось и стрелку. Повороту оси препятствует спиральная пружина 2. Когда усилие, создаваемое пружиной, уравновесит усилие, созданное катушкой, подвижная система прибора остановится и стрелка зафиксирует на шкале определенный ток.

Вращающий момент, воздействующий на подвижную часть прибора, пропорционален силе притяжения F электромагнита, под действием которой сердечник втягивается в катушку. Сила притя-

Рис. 324. Устройство электромагнитных измерительных механизмов с плоской (а) и круглой (б) катушками

жения F, как было показано в § 93, пропорциональна квадрату индукции в, создаваемой магнитным полем катушки; следовательно, она пропорциональна квадрату тока I в катушке. Поэтому вращающий момент

где c1 — постоянная величина, зависящая от конструктивных параметров прибора (числа витков и размеров катушки, материала и формы сердечника) и положения сердечника относительно катушки.

При втягивании сердечника в катушку вращающий момент М изменяется пропорционально I 2 .

Под действием момента М подвижная часть прибора будет поворачиваться до тех пор, пока этот момент не будет уравновешен противодействующим моментом Mпр = c2?, созданным пружинами или растяжками. В момент равновесия М = Mпр, откуда

α= (c1/c2) I 2 = kI 2 (97)

где к — постоянная величина.

Следовательно, в приборах с электромагнитным измерительным механизмом угол поворота а подвижной части и стрелки пропорционален квадрату тока, проходящего по катушке. Поэтому такой прибор имеет неравномерную (квадратичную) шкалу. Для сглаживания этой неравномерности сердечнику придается особая лепестко-образная форма, вследствие чего форма магнитного поля и усилие, создаваемое катушкой, изменяются по мере втягивания сердечника.

Устранение колебаний подвижной системы прибора при переходе стрелки из одного положения в другое осуществляется демпфером 5.

В приборах с круглой катушкой подвижная система поворачивается в результате взаимодействия двух стальных намагничиваю-

Рис. 325. Устройство астатического измерительного механизма

щихся пластинок 3, расположенных внутри катушки 1. Одна из них укреплена на оси прибора, а другая — на внутренней поверхности каркаса катушки. При прохождении тока по катушке пластины намагничиваются, и их одноименные полюсы оказываются расположенными друг против друга. Между ними возникают силы отталкивания и создается вращающий момент, поворачивающий ось со стрелкой 4.

Применение. Электромагнитные приборы используют, главным образом, для измерения тока и напряжения в промышленных установках переменного тока. При периодическом изменении тока, проходящего через прибор, усилие, создаваемое его катушкой, не будет изменяться по направлению, так как оно пропорционально квадрату тока. Угол отклонения стрелки определяется некоторым средним усилием F, значение которого пропорционально среднему квадратичному значению тока или напряжения. Следовательно, электромагнитные приборы в цепях переменного тока измеряют действующие значения тока или напряжения.

Катушка при измерениях может быть включена в электрическую цепь последовательно или параллельно двум точкам, между которыми действует некоторое напряжение. В первом случае прибор будет работать в качестве амперметра, во втором — в качестве вольтметра.

Достоинством приборов электромагнитной системы являются простота и надежность конструкции, невысокая стоимость, стойкость к перегрузкам и пригодность для измерений в цепях переменного и постоянного тока. К недостаткам относятся невысокая точность, малая чувствительность, неравномерность шкалы и зависимость показаний от внешних магнитных полей и частоты переменного тока.

Астатические приборы. Катушки электромагнитных приборов создают относительно слабое магнитное поле, так как силовые линии этого поля проходят в основном по воздуху. Поэтому такие приборы весьма чувствительны к влиянию внешних магнитных полей. Для защиты от этих влияний электромагнитные приборы окружают стальными экранами или выполняют астатическими.
В астатическом приборе имеются две плоские катушки 1 и два сердечника 2, расположенные на общей оси (рис. 325). Обмотки катушек включают так, чтобы направления их магнитных потоков Ф1 и Ф2 были противоположны. Вращающие моменты действуют на подвижную систему прибора в одинаковом направлении. Поэтому внешний магнитный поток Фвн будет усиливать поле одной катушки и ослаблять поле другой; создаваемый же ими суммарный вращающий момент будет оставаться неизменным.

Принцип работы приборов.

При воздействии на металлическую де­таль или образец переменным маг­нитным полем в материале возника­ют вихревые токи. Величина этих то­ков максимальна на поверхности и убывает по мере удаления от поверх­ности в глубь образца. Для возбужде­ния вихревых токов обычно использу­ют питаемые переменным током про­ходные (охватывающие витками образец ил и деталь), накладные <подно­симые к образцу торцом) или экран­ные (располагающиеся по разные стороны стенки) катушки-датчики.

Созданное вихревыми токами вто­ричное электромагнитное поле ока­зывает обратное влияние на возбуждающую катушку, что проявляется в изменении ее активного и индуктив­ного сопротивлений. Величина и ха­рактер распределения вихревых то­ков в теле металла зависят от часто­ты тока, питающего катушку, от элек­трической проводимости и магнитной проницаемости материала, а также от формы и размера катушки и конт­ролируемой детали.

Важно, что характер влияния раз­личных перечисленных выше факторов на активное и индуктивное сопро­тивление катушки не одинаков. Это дает возможность уменьшать влия­ние тех или иных факторов и созда­вать приборы, чувствительные к ка­кому-либо одному из факторов, на­пример, к электропроводности или к наличию поверхностных трещин. Схе­мы таких приборов подробно описа­ны в специальной литературе.

Применяют различные способы получения и обработки информации, снимаемой с катушки-датчика. Наи­более распространенными являются: амплитудно-фазовый, фазовый, резо­нансный, амплитудночастотный и многочастотный способы.

Метод успешно используется:

для выявления усталостных тре­щин в поверхностных слоях металли­ческих деталей; для измерения тол­щины покрытий, нанесенных на ме­таллическое основание; для опреде­ления толщины стенок листовых ма­териалов; для обнаружения зон структурной неоднородности, напри­мер, в результате термического воз­действия и других факторов.

Потенциально высокая чувстви­тельность метода вихревых токов по­зволяет использовать его для оценки степени структурных превращений в материале.

Основы методики контроля. Для обнаружения трещин и других несплошностей в поверхностных слоях деталей в условиях эксплуатации ре­комендуется использовать электро­магнитные статистические дефекто­скопы типа ППД-1М, ППД-2М, ВД-1 ГА, ВДЦ-2. В дефектоскопах имеют­ся датчики накладного типа. В этих приборах используется амплитудно-частотный способ, при котором дат­чик включается в резонансный кон­тур автогенератора. При попадании датчика в зону трещины происходит срыв генерации, что фиксируется стрелочным индикатором, а также световыми или звуковыми сигнала­ми. Статистические дефектоскопы успешно применяют для обнаруже­ния усталостных трещин в узлах дви­гателей, барабанах колес, тягах и т. д.

При контроле исследуемая поверх­ность подвергается сканированию (как бы прощупывается) рабочей торцевой частью датчика. Шаг ска­нирования не должен превышать ди­аметра сердечника датчика, в про­тивном случае часть мелких трещин может быть не обнаружена. В пере­численных статистических дефекто­скопах минимальные диаметры дат­чиков, а следовательно, и максималь­ный шаг сканирования составляют 1,5 — 2,0 мм. При соблюдении усло­вий контроля обнаруживаются по­верхностные дефекты (трещины) длиной от 2 —4 мм, глубиной более 0,25 мм при ширине раскрытия 2 — 20 мкм.

Приборы ВД-1ГА, ВДЦ-2 и ППД-2М оснащены комплектами датчи­ков, позволяющих проводить конт­роль участков деталей различной конфигурации. Для выявления де­фектов в панелях, кузове и других де­талях с малой кривизной поверхности целесообразно использовать динами­ческие (модуляционные (дефектоско­пы типа ЭДМ-Т. В динамических де­фектоскопах (в отличие от статисти­ческих) датчик представляет собой две рядом расположенные и вращаю­щиеся по окружности регулируемого радиуса катушки. В приборе ЭДМ-Т частота вращения катушек — 2000— 5000 об/мин, минимальный диаметр вращения — 18 мм. Использование таких приборов дает возможность на порядок увеличить шаг сканирова­ния с контролем статистическими де­фектоскопами. Динамические дефек­тоскопы обладают также и повышен­ной чувствительностью. Так, при по­мощи прибора ЭДМ-Т можно обнару­живать трещины длиной, равной или большей 2 мм, а также коррозионные поражения. канавки которых должны служить упорами при перемещении датчика с заданным шагом сканирования.

Читать еще:  Увлажнение кожи век

Контрольные образцы необходи­мы: для настройки дефектоскопа и оценки их работоспособности; для оценки реальной чувствительности контроля конкретных деталей в конк­ретных условиях. В качестве конт­рольных образцов могут быть исполь­зованы детали или участки деталей с дефектами, выявленными ранее дру­гими методами.

При отсутствии деталей с естест­венными дефектами (трещинами) та­кие трещины следует наносить на бездефектные участки деталей ис­кусственно, при помощи механиче­ских вибраторов.

На образцах, при помощи которых проводится оценка чувствительности метода, воспроизводят все те затруд­няющие контроль особенности(ради­усные переходы, отверстия, ребра жесткости, элементы крепления, ла­кокрасочные покрытия и пр.), кото­рые возможны у подлежащих контро­лю деталей,

Измерение толщины и оценка каче­ства покрытий. В приборах для изме­рения толщины неэлектропровод­ных, например лакокрасочных, по­крытий на металлических деталях использована зависимость значения наводимых токов от расстояния меж­ду катушкой датчика и металличе­ской основой. Для измерения толщи­ны лакокрасочных покрытий, оксидных и анодных пленок и других спла­вов могут быть использованы прибо­ры ТПН-1 <или ТПН-1МУ) н ТПН-П. Диапазон измерения приборов на­стольного типа ТПН-1 и ТПН-1МУ 15 —300мкм.

Прибор ТПН-П выполнен на тран­зисторах, компактен и имеет авто­номное питание. Диапазон измере­ния прибора — 10 — 200 мкм. При­бор может использоваться для изме­рения толщины покрытия из низко­электропроводных материалов (с элек­тропроводностью от 0,5 м/Ом • мм 2 и выше), например, для измерения тол­щины неэлектропроводных покрытий

на лопатках. Приборы типа ТПН-П серийно выпускаются на Чебоксар­ском приборостроительном заводе.

Толщиномерные приборы ТПН-1, ТПН-1МУ и ТПН-П могут приме­няться также для оценки степени коррозионного поражения деталей из алюминиевых и других цветных спла­вов.

Электромагнитный метод приме­няется и для измерения более тол­стых неэлектропроводящих покры­тий (до 100 мм) на металлических ос­новах, Имеется ряд опытных образ­цов подобных приборов, успешно применявшихся в промышленности, например приборы ТПК, ЭФИТ, «Дельта», ВТ-20идр.

Измерение толщины стенок. В тех случаях, когда глубина проникнове­ния вихревых токов в глубь материа­ла существенно превышает его тол­щину, метод можно использовать для измерения толщины стенок. Практи­чески достигнут диапазон измерения от нескольких микрон до нескольких миллиметров.

В условиях эксплуатации для кон­троля, например, толщины обшивки с целью обнаружения мест, поражен­ных коррозией, рекомендуется ис­пользовать прибор ТФ-1 (или УФТ-1). Эти приборы позволяют проводить контроль при одностороннем доступе к контролируемой детали.

Кроме обычного накладного датчи­ка, прибор ТФ-1 снабжен также эк­ранным датчиком, состоящим из двух катушек, располагающихся в про­цессе измерения по разные стороны стенки контролируемого изделия (стенка в данном случае играет роль экрана). Применение экранного дат­чика позволяет увеличить верхний предел измеряемых толщин до 4—5мм при контроле изделий из алюми­ниевых сплавов и до 10 — 12 мм при контроле изделий из титановых спла­вов. Однако в связи с необходимостью доступа к двум сторонам стенки эк­ранные датчики более удобны в усло­виях производства или ремонта и ме­нее пригодны в условиях эксплуата­ции.

Чтобы обеспечить необходимую надежность контроля, целесообразно применять специальные приспособ­ления, которые обеспечивали бы вер­тикальное положение датчика в про­цессе контроля. При контроле откры­тых поверхностей следует пользо­ваться специальными трафаретами, Следует помнить о возможности использования электромагнитных толщиномеров с накладным датчи­ком для оценки толщины остаточного сечения тонкостенных деталей, на­пример, обшивки, из алюминиевых и других сплавов при коррозионных по­ражениях.

Токовихревой дефектоскоп ВР5-9000 (Франция). Дефектоскоп пред­назначен для неразрушающего конт­роля объектов при помощи низкоча­стотных вихревых токов и отличается высокой надежностью. Он позволяет выявить поверхностные и внутренние дефекты ферромагнитных материа­лов (трещины, отклонения разме­ров, коррозию), а также определить качественные свойства материалов (твердость, сопротивление, термооб­работку, химический состав, тексту­ру и т. п.).

Несмотря на высокий технический уровень дефектоскопа он отличается удобством в эксплуатации и просто­той интерпретации измерений. Ши­рокий диапазон частот (от 1до 2000Гц) и большая выходная мощность сигна­ла практически обеспечивают реше­ние всех проблем, возникающих при исследовании ферромагнитных ма­териалов. Амплитуда и фаза сигна­ла анализируются в модуляторе, что позволяет дифференцировать вы­явленные дефекты в зависимости от их характера и критерия приемлемо­сти.

Дефектоскоп ВРЗ-9000 выпускает­ся в трех вариантах в зависимости от условий его применения и характери­стик окружающей атмосферы. Он имеет синусоидальный генератор со сменными модулями, определяющи­ми необходимую частоту. Значение тока регулируется от 0 до 0,5 А или от 0 до 5 А специальным переключате­лем с цифровыми отметками. Дефек­тоскоп работает от сети переменного тока (220/110 В, 50/60 Гц). Сигнал на телевизионном экране (размером 31 см) имеет вид пятна, кривой или эллипса. Размеры дефектоскопа 490 X 590Х X 520 мм; масса — 50 кг. Экран ус­ловно разбит на 9 регулируемых зон, положение которых регулируется для упрощения анализа изображе­ния.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Принцип работы приборов

Метод вихревых токов

При воздействии на металлическую де­таль или образец переменным маг­нитным полем в материале возника­ют вихревые токи. Величина этих то­ков максимальна на поверхности и убывает по мере удаления от поверх­ности в глубь образца. Для возбужде­ния вихревых токов обычно использу­ют питаемые переменным током про­ходные (охватывающие витками образец ил и деталь), накладные <подно­симые к образцу торцом) или экран­ные (располагающиеся по разные стороны стенки) катушки-датчики.

Созданное вихревыми токами вто­ричное электромагнитное поле ока­зывает обратное влияние на возбуждающую катушку, что проявляется в изменении ее активного и индуктив­ного сопротивлений. Величина и ха­рактер распределения вихревых то­ков в теле металла зависят от часто­ты тока, питающего катушку, от элек­трической проводимости и магнитной проницаемости материала, а также от формы и размера катушки и конт­ролируемой детали.

Важно, что характер влияния раз­личных перечисленных выше факторов на активное и индуктивное сопро­тивление катушки не одинаков. Это дает возможность уменьшать влия­ние тех или иных факторов и созда­вать приборы, чувствительные к ка­кому-либо одному из факторов, на­пример, к электропроводности или к наличию поверхностных трещин. Схе­мы таких приборов подробно описа­ны в специальной литературе.

Применяют различные способы получения и обработки информации, снимаемой с катушки-датчика. Наи­более распространенными являются: амплитудно-фазовый, фазовый, резо­нансный, амплитудночастотный и многочастотный способы.

Метод успешно используется:

для выявления усталостных тре­щин в поверхностных слоях металли­ческих деталей; для измерения тол­щины покрытий, нанесенных на ме­таллическое основание; для опреде­ления толщины стенок листовых ма­териалов; для обнаружения зон структурной неоднородности, напри­мер, в результате термического воз­действия и других факторов.

Потенциально высокая чувстви­тельность метода вихревых токов по­зволяет использовать его для оценки степени структурных превращений в материале.

Основы методики контроля. Для обнаружения трещин и других несплошностей в поверхностных слоях деталей в условиях эксплуатации ре­комендуется использовать электро­магнитные статистические дефекто­скопы типа ППД-1М, ППД-2М, ВД-1 ГА, ВДЦ-2. В дефектоскопах имеют­ся датчики накладного типа. В этих приборах используется амплитудно-частотный способ, при котором дат­чик включается в резонансный кон­тур автогенератора. При попадании датчика в зону трещины происходит срыв генерации, что фиксируется стрелочным индикатором, а также световыми или звуковыми сигнала­ми. Статистические дефектоскопы успешно применяют для обнаруже­ния усталостных трещин в узлах дви­гателей, барабанах колес, тягах и т. д.

При контроле исследуемая поверх­ность подвергается сканированию (как бы прощупывается) рабочей торцевой частью датчика. Шаг ска­нирования не должен превышать ди­аметра сердечника датчика, в про­тивном случае часть мелких трещин может быть не обнаружена. В пере­численных статистических дефекто­скопах минимальные диаметры дат­чиков, а следовательно, и максималь­ный шаг сканирования составляют 1,5 — 2,0 мм. При соблюдении усло­вий контроля обнаруживаются по­верхностные дефекты (трещины) длиной от 2 —4 мм, глубиной более 0,25 мм при ширине раскрытия 2 — 20 мкм.

Читать еще:  При простуде гноятся глаза

Приборы ВД-1ГА, ВДЦ-2 и ППД-2М оснащены комплектами датчи­ков, позволяющих проводить конт­роль участков деталей различной конфигурации. Для выявления де­фектов в панелях, кузове и других де­талях с малой кривизной поверхности целесообразно использовать динами­ческие (модуляционные (дефектоско­пы типа ЭДМ-Т. В динамических де­фектоскопах (в отличие от статисти­ческих) датчик представляет собой две рядом расположенные и вращаю­щиеся по окружности регулируемого радиуса катушки. В приборе ЭДМ-Т частота вращения катушек — 2000— 5000 об/мин, минимальный диаметр вращения — 18 мм. Использование таких приборов дает возможность на порядок увеличить шаг сканирова­ния с контролем статистическими де­фектоскопами. Динамические дефек­тоскопы обладают также и повышен­ной чувствительностью. Так, при по­мощи прибора ЭДМ-Т можно обнару­живать трещины длиной, равной или большей 2 мм, а также коррозионные поражения. канавки которых должны служить упорами при перемещении датчика с заданным шагом сканирования.

Контрольные образцы необходи­мы: для настройки дефектоскопа и оценки их работоспособности; для оценки реальной чувствительности контроля конкретных деталей в конк­ретных условиях. В качестве конт­рольных образцов могут быть исполь­зованы детали или участки деталей с дефектами, выявленными ранее дру­гими методами.

При отсутствии деталей с естест­венными дефектами (трещинами) та­кие трещины следует наносить на бездефектные участки деталей ис­кусственно, при помощи механиче­ских вибраторов.

На образцах, при помощи которых проводится оценка чувствительности метода, воспроизводят все те затруд­няющие контроль особенности(ради­усные переходы, отверстия, ребра жесткости, элементы крепления, ла­кокрасочные покрытия и пр.), кото­рые возможны у подлежащих контро­лю деталей,

Измерение толщины и оценка каче­ства покрытий. В приборах для изме­рения толщины неэлектропровод­ных, например лакокрасочных, по­крытий на металлических деталях использована зависимость значения наводимых токов от расстояния меж­ду катушкой датчика и металличе­ской основой. Для измерения толщи­ны лакокрасочных покрытий, оксидных и анодных пленок и других спла­вов могут быть использованы прибо­ры ТПН-1 <или ТПН-1МУ) н ТПН-П. Диапазон измерения приборов на­стольного типа ТПН-1 и ТПН-1МУ 15 —300мкм.

Прибор ТПН-П выполнен на тран­зисторах, компактен и имеет авто­номное питание. Диапазон измере­ния прибора — 10 — 200 мкм. При­бор может использоваться для изме­рения толщины покрытия из низко­электропроводных материалов (с элек­тропроводностью от 0,5 м/Ом • мм 2 и выше), например, для измерения тол­щины неэлектропроводных покрытий

на лопатках. Приборы типа ТПН-П серийно выпускаются на Чебоксар­ском приборостроительном заводе.

Толщиномерные приборы ТПН-1, ТПН-1МУ и ТПН-П могут приме­няться также для оценки степени коррозионного поражения деталей из алюминиевых и других цветных спла­вов.

Электромагнитный метод приме­няется и для измерения более тол­стых неэлектропроводящих покры­тий (до 100 мм) на металлических ос­новах, Имеется ряд опытных образ­цов подобных приборов, успешно применявшихся в промышленности, например приборы ТПК, ЭФИТ, «Дельта», ВТ-20идр.

Измерение толщины стенок. В тех случаях, когда глубина проникнове­ния вихревых токов в глубь материа­ла существенно превышает его тол­щину, метод можно использовать для измерения толщины стенок. Практи­чески достигнут диапазон измерения от нескольких микрон до нескольких миллиметров.

В условиях эксплуатации для кон­троля, например, толщины обшивки с целью обнаружения мест, поражен­ных коррозией, рекомендуется ис­пользовать прибор ТФ-1 (или УФТ-1). Эти приборы позволяют проводить контроль при одностороннем доступе к контролируемой детали.

Кроме обычного накладного датчи­ка, прибор ТФ-1 снабжен также эк­ранным датчиком, состоящим из двух катушек, располагающихся в про­цессе измерения по разные стороны стенки контролируемого изделия (стенка в данном случае играет роль экрана). Применение экранного дат­чика позволяет увеличить верхний предел измеряемых толщин до 4—5мм при контроле изделий из алюми­ниевых сплавов и до 10 — 12 мм при контроле изделий из титановых спла­вов. Однако в связи с необходимостью доступа к двум сторонам стенки эк­ранные датчики более удобны в усло­виях производства или ремонта и ме­нее пригодны в условиях эксплуата­ции.

Чтобы обеспечить необходимую надежность контроля, целесообразно применять специальные приспособ­ления, которые обеспечивали бы вер­тикальное положение датчика в про­цессе контроля. При контроле откры­тых поверхностей следует пользо­ваться специальными трафаретами, Следует помнить о возможности использования электромагнитных толщиномеров с накладным датчи­ком для оценки толщины остаточного сечения тонкостенных деталей, на­пример, обшивки, из алюминиевых и других сплавов при коррозионных по­ражениях.

Токовихревой дефектоскоп ВР5-9000 (Франция). Дефектоскоп пред­назначен для неразрушающего конт­роля объектов при помощи низкоча­стотных вихревых токов и отличается высокой надежностью. Он позволяет выявить поверхностные и внутренние дефекты ферромагнитных материа­лов (трещины, отклонения разме­ров, коррозию), а также определить качественные свойства материалов (твердость, сопротивление, термооб­работку, химический состав, тексту­ру и т. п.).

Несмотря на высокий технический уровень дефектоскопа он отличается удобством в эксплуатации и просто­той интерпретации измерений. Ши­рокий диапазон частот (от 1до 2000Гц) и большая выходная мощность сигна­ла практически обеспечивают реше­ние всех проблем, возникающих при исследовании ферромагнитных ма­териалов. Амплитуда и фаза сигна­ла анализируются в модуляторе, что позволяет дифференцировать вы­явленные дефекты в зависимости от их характера и критерия приемлемо­сти.

Дефектоскоп ВРЗ-9000 выпускает­ся в трех вариантах в зависимости от условий его применения и характери­стик окружающей атмосферы. Он имеет синусоидальный генератор со сменными модулями, определяющи­ми необходимую частоту. Значение тока регулируется от 0 до 0,5 А или от 0 до 5 А специальным переключате­лем с цифровыми отметками. Дефек­тоскоп работает от сети переменного тока (220/110 В, 50/60 Гц). Сигнал на телевизионном экране (размером 31 см) имеет вид пятна, кривой или эллипса. Размеры дефектоскопа 490 X 590Х X 520 мм; масса — 50 кг. Экран ус­ловно разбит на 9 регулируемых зон, положение которых регулируется для упрощения анализа изображе­ния.

| следующая лекция ==>
Т а б л и ц а 2.13. Характерные случаи в практике контроля ультразвуковым велосимметриче­ским методом дефектоскопом УВФД-1 | Сортировка детали по группам годности и по маршрутам восстановления

Дата добавления: 2014-01-15 ; Просмотров: 591 ; Нарушение авторских прав? ;

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Классификация электроизмерительных приборов, условные обозначения на шкалах приборов

Для контроля за правильностью работы электротехнических установок, испытания их, определения параметров электрических цепей, учета расходуемой электрической энергии и т. д. производят различные электрические измерения. В технике связи, как и в технике сильных токов, электрические измерения имеют важное значение. Приборы, с помощью которых измеряются различные электрические величины: ток, напряжение, сопротивление, мощность и т. д., — называются электрическими измерительными приборами.

Существуют большое количество различных электроизмерительных приборов. Наиболее часто при производстве электрических измерений используются: амперметры, вольтметры, гальванометры, ваттметры, электросчетчики, фазометры, фазоуказатели, синхроноскопы, частотомеры, омметры, мегомметры, измерители сопротивления заземления, измерители емкости и индуктивности, осциллографы, измерительные мосты, комбинированные приборы и измерительные комплекты.

Классификация электроизмерительных приборов по принципу действия

По принципу действия электроизмерительные приборы подразделяются на следующие основные типы:

1. Приборы магнитоэлектрической системы , основанные на принципе взаимодействия катушки с током и внешнего магнитного поля, создаваемого постоянным магнитом.

2. П риборы электродинамической системы , основанные на принципе электродинамического взаимодействия двух катушек с токами, из которых одна неподвижна, а другая подвижна.

3. Приборы электромагнитной системы , в которых используется принцип взаимодействия магнитного поля неподвижной катушки с током и подвижной железной пластинки, нaмагниченной этим полем.

4. Тепловые измерительные приборы , использующие тепловое действие электрического тока. Нагретая током проволока удлиняется, провисает, и вследствие этого подвижная часть прибора получает возможность повернуться под действием пружины, выбирающей образовавшуюся слабину проволоки.

Читать еще:  Технология голливудского наращивания ресниц

5. Приборы индукционной системы , основанные нa принципе взаимодействия вращающегося магнитного поля с токами, индуктированными этим полем в подвижном металлическом цилиндре.

6. Приборы электростатической системы , основанные на принципе взаимодействия подвижных и неподвижных металлических пластин, заряженных разноименными электрическими зарядами.

7. Приборы термоэлектрической системы , представляющие собой совокупность термопары с каким-либо чувствительным прибором, например магнитоэлектрической системы. Измеряемый ток, проходя через термопару, способствует возникновению термотока, воздействующего на магнитоэлектрический прибор.

8. Приборы вибрационной системы , основанные нa принципе механического резонанса вибрирующих тел. При заданной частоте тока наиболее интенсивно вибрирует тот из якорьков электромагнита, период собственных колебаний которого совпадает с периодом навязанных колебаний.

9. Электронные измерительные приборы — приборы, измерительные цепи которых содержат электронные элементы. Они используется для измерений практически всех электрических величин, а также неэлектрических величин, предварительно преобразованных в электрические.

По типу отсчетного устройства различают аналоговые и цифровые приборы. В аналоговых приборах измеряемая или пропорциональная ей величина непосредственно воздействует на положение подвижной части, на которой расположено отсчетное устройство. В цифровых приборах подвижная часть отсутствует, а измеряемая или пропорциональная ей величина преобразуется в числовой эквивалент, регистрируемый цифровым индикатором.

Индукционный счетчик электроэнергии:

Отклонение подвижной части у большинства электроизмерительных механизмов зависит от значений токов в их катушках. Но в тех случаях, когда механизм должен служить для измерения величины, не являющейся прямой функцией тока (сопротивления, индуктивности, емкости, сдвига фаз, частоты и т. д.), необходимо сделать результирующий вращающий момент зависящим от измеряемой величины и не зависящим от напряжения источника питания.

Для таких измерений применяют механизм, отклонение подвижной части которого определяется только отношением токов в двух его катушках и не зависит от их значений. Приборы, построенные по этому общему принципу, называются логометрами. Возможно построение логометрического механизма любой электроизмерительной системы с характерной особенностью — отсутствием механического противодействующего момента, создаваемого закручиванием пружин или растяжек.

Условные обозначения на вольтметре:

На рисунках ниже приведены условные обозначения электроизмерительных приборов по принципу их действия.

Обозначение принципа действия прибора

Обозначения рода тока

Обозначения класса точности, положения прибора, прочности изоляции, влияющих величин

Классификация электроизмерительных приборов по роду измеримой величины

Электроизмерительные приборы классифицируются и по роду измеряемой ими величины, так как приборы одного и того же принципа действия, но предназначенные для измерения разных величин могут значительно отличаться друг от друга по своей конструкции, не говоря уже о шкале прибора.

В таблице 1 приведен перечень условных обозначений наиболее употребительных электроизмерительных приборов.

Таблица 1. Примеры обозначения единиц измерения, их кратных и дольных значений

Наименование Обозначение Наименование Обозначение
Килоампер kA Коэффициент мощности cos φ
Ампер A Коэффициент реактивной мощности sin φ
Миллиампер mA Тераом
Микроампер μA Мегаом
Киловольт kV Килоом
Вольт V Ом Ω
Милливольт mV Миллиом
Мегаватт MW Микром μΩ
Киловатт kW Милливебер mWb
Ватт W Микрофарада mF
Мегавар MVAR Пикофарада pF
Киловар kVAR Генри H
Вар VAR Миллигенри mH
Мегагерц MHz Микрогенри μ H
Килогерц kHz Градус стоградусной температурной шкалы o C
Герц Hz
Градусы угла сдвига фаз φ o

Классификация электроизмерительных приборов по степени точности

Абсолютной погрешностью прибора называют разность между показанием прибора и истинным значением измеряемой величины.

Например, абсолютная погрешность амперметра равна

где δ (читать «дельта») — абсолютная погрешность в ампеpax, I — показание прибора в амперах, I э — истинное значение измеряемого тока в амперах.

Если I > I э, то абсолютная погрешность прибора положительна, а при I э, она отрицательна.

Поправкой прибора называют величину, которую надо прибавить к показаниям прибора, чтобы получить истинное значение измеряемой величины.

I э = I — δ = I + (-δ)

Следовательно, поправка прибора — величина р авная абсолютной погрешности прибора, но противоположная ей по знаку. Например, если амперметр показал 1 = 5 А, а абсолютная погрешность прибора равна δ =0,1 а, то истинное значение измеряемой величины равно I = 5+ (—0,1) = 4,9 а.

Приведенной погрешностью прибора называется отношение абсолютной погрешности к наибольшему возможному отклонению показателя прибора (номинальному показанию прибора).

Например, для амперметра

β = (δ/In) · 100% = ( (I — I э )/In) · 100%

где β — приведенная погрешность в процентах , In — номинальное показание прибора.

Точность прибора характеризуется величиной его максимальной приведенной погрешности. Согласно ГОСТ 8.401-80 приборы по степени их точности разделяются на 9 классов: 0,02, 0,05, 0,1, 0,2, 0,5, 1,0, 1,5, 2,5 и 4,0. Если, например, данный прибор имеет класс точности 1,5, то это значит, что его максимальная приведенная погрешность равна 1,5%.

Электроизмерительные приборы, имеющие классы точности 0,02, 0,05, 0,1 и 0,2, как наиболее точные, применяются там, где требуется весьма большая точность измерения. Если прибор имеет приведенную погрешность выше 4%, то он считается внеклассным.

Прибор для измерения угла сдвига фаз с классом точности 2,5:

Чувствительность и постоянная измерительного прибора

Чувствительностью прибора называют отношение углового или линейного перемещения указателя прибора, приходящееся на единицу измеряемой величины. Если шкала прибора равномерна, то чувствительность его по всей шкале одинакова.

Например, чувствительность амперметра, имеющего равномерную шкалу, определяется формулой

где S — чувствительность амперметра в делениях на ампер, Δ I — приращение тока в амперах или миллиамперах, Δα — приращение углового перемещения показателя прибора в градусах или миллиметрах.

Если шкала прибора неравномерна, то чувствительность прибора в различных областях шкалы различна, так как одному и тому же приращению (например, тока) будут соответствовать разные приращения углового или линейного перемещения показателя прибора.

Величина, обратная чувствительности прибора, называется постоянной прибора. Следовательно, постоянная прибора — это цена деления прибора, или, иначе, величина, на которую должен быть помножен отсчет по шкале в делениях, чтобы получить измеряемую величину.

Например, если постоянная прибора равна 10 мА/дел (десять миллиампер на деление), то при отклонении его указателя на α = 10 делений измеряемая величина тока равна I = 10 · 10 = 100 мА.

Калибровка измерительных приборов — определение погрешностей или поправок для совокупности значений шкалы прибора путем сравнения в различных сочетаниях отдельных значений шкалы друг с другом. За основу сравнения берется одно из значений шкалы. Калибровка широко применяется в практике точной метрологической работы.

Простейший способ калибровкой — сравнение каждого размера с номинально равным ему (принимаемым за достаточно верный) размером. Это понятие не следует смешивать (как это часто делают) с градуированием (градуировкой) измерительных приборов, представляющим собой метрологическую операцию, при помощи которой делениям шкалы измерительного прибора придаются значения, выраженные в установленных единицах измерения.

Мощность потерь энергии в приборах

Электроизмерительные приборы потребляют при работе энергию, которая в них преобразуется обычно в тепловую энергию. Мощность потерь зависит от режима в цепи, а также от системы и конструкции прибора.

Если измеряемая мощность относительно мала, а следовательно, относительно малы ток или напряжение в цепи, то мощность потерь энергии в самих приборах может заметно влиять на режим исследуемой цепи и показания приборов могут иметь довольно большую погрешность. При точных измерениях в цепях, где развиваемые мощности сравнительно малы, необходимо знать мощность потерь энергии в приборах.

В табл. 2 приведены средние величины мощности потерь энергии в различных системах электроизмерительных приборов.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector