Elektromechanické měřicí přístroje Lubomír Slavík TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií Materiál vznikl v rámci projektu ESF (CZ.1.07/2.2.00/07.0247), který je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem ČR
Vlastnosti elektrických měřicích přístrojů s elektromechanickým ústrojím pevná část pohyblivá část otočné ústrojí Měřicí metody, impedanční můstky měřená veličina vyvolá pohybový moment vychýlení otočného ústrojí z nulové polohy proti působení řídicího (direktivního) momentu pohybový moment M f x k x direktivní moment p M d k d p x měřená veličina β výchylka otočného ústrojí v rad α výchylka otočného ústrojí v dílkách C x K M d M x x 1 C x p 0 k k k x p d k x k p g k citlivost měřicího přístroje konstanta měřicího přístroje d definují statické vlastnosti měřicího přístroje
Dynamické vlastnosti působení 4 momentů moment direktivní moment pohybový moment setrvačnosti sil moment brzdicí
Typy měřicích elektromechanických přístrojů Magnetoelektrické Elektromagnetické Elektrodynamické Ferodynamické Indukční Kmitočtoměry (rezonanční přístroj)
Magnetoelektrický (Deprézský) měřicí systém Permanentní magnet měřicí cívka pólové nástavce Vhodné pouze pro měření ss (DC) U a I Výchylka úměrná proudu měří střední hodnotu prvku Střídavý proud lze měřit až po usměrnění Stupnice kalibrovaná pro efek vní hodnoty harmonického usměrněného průběhu pro jiný než sinusový průběh nutný přepočet Princip měření: do cívky přiváděn proud silový účinek vychýlení měřicí cívky na které je ručička
Magnetoelektrický ampérmetr I I m N R b Rm N 1
Magnetoelektrický voltmetr Měřicí metody, impedanční můstky U U m N R p R m N 1
Magnetoelektrické přístroje s usměrňovačem Přístroj měří střední hodnotu, je však kalibrován v efektivních hodnotách pro harmonický (sinusový) průběh. Při neharmonickém (nesinusovém) průběhu nelze efektivní hodnotu z údaje přístroje určit! Střední hodnotu vypočteme podělením údaje koeficientem tvaru pro harmonický průběh (1,11)
Magnetoelektrické přístroje s usměrňovačem - pokračování Kmitočtová závislost: parazitní kapacity předřadných rezistorů (V metr) parazitní indukčnosti bočníků (A metr)
Speciální typy magnetoelektrických přístrojů Magnetoelektrické přístroje s termoměničem Galvanoměry Napětí Ut, které měří mgel. milivoltmetr je úměrné rozdílu teplot θ a θ0 Teplota θ, na kterou se ohřeje topný vodič, je úměrná kvadrátu protékajícího proudu mgel. přístroj s termoměničem měří efektivní hodnotu Výhody: nízká frekvenční závislost, měří správně i při velkém činiteli výkyvu. Nevýhody: Nízká přesnost, malá přetížitelnost. měření extrémně malých proudů až 10 10 d/a ukazatele vyvážení ss můstků
Elektromagnetický přístroj Měřicí metody, impedanční můstky Pevná cívka, v dutině je otočná osa, na ose váhový segment, který je vjádru cívky Princip: po připojení U zmagnetují segmenty ve shodě segmenty se budou odpuzovat otočení osy, na které je ručička Měří efektivní hodnoty U a I Nepotřebuje usměrnění, lze měřit DC i AC hodnoty U a I
Elektromagnetický voltmetr
Praktická provedení
Elektrodynamický přístroj Princip Pevná cívka vytváří elektromagnetické pole, pohyblivá cívka vytváří výchylku Princip: pohyblivá cívka je připojena na napětí, pevná na proud výchylka je úměrná součinu U a I Používá se zejména při měření výkonu Měří pouze činný výkon pro střídavé průběhy: pro harmonický průběh: Přepínání rozsahů Napěťové rozsahy předřadný rezistor Proudové rozsahy sério paralelní řazení ekvivalentních sekcí cívky
Ferodynamický přístroj menší přesnost omezenější frekvenční rozsah méně citlivé na okolní rušení výborné elmag stínění Princip
Elektrostatický přístroj
Indukční přístroje MOPC mag. obvod proudové cívky MONC magobvod napěťové cívky BM brzdicí magnet K hliníkový kotouček
Praktické provedení indukčního přístroje
Poměrové přístroje logometry G (I 1 /I 2 ) výchylka ručky závislost pohybových momentů a na výchylce i poměru proudů cívkami:
Vibrační kmitoměr největší použití pro 50Hz F ~ B 2 mechanická rezonance nastává při f=2. f B
Schématické značky základních typů elektromechanických měřicích přístrojů