Элементы конструкции показывающих ЭИП
Показывающий ЗИП состоит из корпуса, измерительного механизма и вспомогательных элементов.
Несмотря на большое разнообразие конструкций и типов ЗИП, все они имеют ряд общих деталей. Такими деталями являются корпус прибора, циферблат, приспособление для установки и уравновешивания подвижной части и создания противодействующего момента, успокоитель, корректор и др. Рассмотрим основные элементы конструкции показывающих ЭИП.
Измерительный механизм. Назначением измерительного механизма является преобразование электрической величины в перемещение подвижной части.
В большинстве случаев в приборах применяется угловое перемещение подвижной части, поэтому в дальнейшем будем рассматривать не силы, действующие в приборе, а моменты.
Измерительный механизм состоит из двух частей: подвижной и неподвижной. Момент, возникающий в приборе под действием измеряемой величины и поворачивающий подвижную часть в сторону возрастающих показаний, называется вращающим моментом Мвр. Этот момент является функцией измеряемой величины а:
Если бы повороту подвижной части ничто не препятствовало, то она при любом значении измеряемой величины, отличной от нуля, повернулась бы до упора. Для того, чтобы угол отклонения а зависел от измеряемой величины, в приборе при повороте подвижной части создается противодействующий момент Мпр, направленный навстречу вращающему и зависящий от угла поворота
Под влиянием Мвр и Мпр подвижная часть механизма перемещается и занимает определенное установившееся положение в соответствии с равенствами
При работе прибора в динамическом режиме, т.е. при перемещении стрелки по шкале из одного положения в другое, когда, кроме рассмотренных статических моментов, вращающего Мвр и противодействующего Мпр, имеет
место избыточный — динамический момент, возникает момент трения. Систему крепления подвижной части прибора стремятся выполнить так, чтобы момент трения был минимальным.
Подвижная часть показывающего ЭИП может устанавливаться на кернах, крепиться на растяжках или подвешиваться на нити.
При установке на кернах подвижная часть прибора (рис. 11.2, а) снабжается двумя стальными остриями— кернами, образующими ось вращения и опирающимися на подпятники (рис. 11.2, б), которые могут быть выполнены из искусственного агата, рубина или корунда. Оси вращения на кернах могут иметь различное конструктивное исполнение (рис. 11.3,а, б, в).
В приборах, имеющих подвижную часть с обмоткой, ее снабжают полуосями, способ крепления которых показан на рис. 11.3,г. На рамку с обмоткой 1 наклеивается листок бумаги 2, а на него подосник 3. В подоснике завальцова- на букса 5. зажимающая пружинодержатель 4. В буксу 5 запрессовывается стальной керн 6. Полуоси могут укрепляться как на наружных, так и на внутренних сторонах рамки. Стальные оси и вставные керны затачивают под углом около 60°, закаливают, шлифуют и полируют. Концы их закругляют, образуя сферу радиусом от 20 до 10 мк. Закругление острия необходимо для обеспечения его долговечности. Если радиус закругления слишком мал, т.е. керн острый, то кончик его может согнуться или сломаться даже при незначительных сотрясениях прибора. Подпятники для осей представляют собой латунные винты с завальцованными в них камнями. Камни имеют тщательно полированные «кратеры».
Для того чтобы ось могла свободно поворачиваться между подпятниками, она должна иметь некоторый осевой зазор, устанавливаемый надлежащей регулировкой положения опорных винтов.
Недостатками установки подвижной части на кернах являются наличие погрешности от трения в опорах, малая надежность при воздействиях на прибор ударов, тряски или вибрации, большая потребляемая мощность и, следовательно, малая чувствительность. В последнее время все большее распространение получает способ крепления подвижной части на растяжках (рис. 11.4) — двух упругих металлических лентах или нитях, прикрепленных одним концом к подвижной части, а другим — к неподвижным деталям прибора. Натянутые растяжки (вертикальные или горизонтальные) поддерживают подвижную часть, заменяя опоры. Они (растяжки) могут быть использованы и для подвода тока в обмотку подвижной части. При таком способе .крепления подвижной части устраняется механическое трение в опорах, снижается собственное потребление и повышается чувствительность прибора.
Применение растяжек является одним из наиболее
Рис. 11.2. Крепление с помощью осей и опор
важных направлений в области совершенствования приборов непосредственной оценки.
Рис. 11.3. Разновидности осей:
а — сплошная стальная, б — трубочная со вставными кернами,
« — сплошная со вставными кернами, г — полуось
Рис. 11.4. Крепление на растяжках
Крепление подвижной части на нити (рис. 11.5) применяется в приборах наибольшей чувствительности — гальванометрах. Подвес, подобно растяжке, представляет собой упругую металлическую (иногда кварцевую) нить, на которой свободно подвешивается подвижная часть. Такие приборы для устранения трения подвижной части о близлежащие неподвижные детали необходимо устанавливать в строго вертикальном положении, для чего они снабжаются уровнем. Ток в обмотку подвижной части такого прибора подводится через нить подвеса, а выводится при помощи специального токоподвода — тонкой металлической ленточки толщиной в несколько микрон. Такие токоподводы практически не обладают никакой упругостью и не влияют на движение подвижной части, поэтому их часто называют безмоментными. Материалом для растяжек и подвесов служат различные бронзовые сплавы: оловянно-цинковые, фосфористые, бериллиевые и др., а также специальные платиновые сплавы, для токо- подводов — золото, серебро, медь.
Рис. 11.5. Крепление на подвесе
По способу создания противодействующего момента приборы делятся на две труппы: а) с механическим противодействующим моментом; б) с электрическим противодействующим моментом.
В первой группе приборов противодействующий момент создается с помощью упругих элементов (спиральных пружин или тонких нитей — растяжек и подвесов), которые при повороте подвижной части закручиваются или раскручиваются (рис. 11.6). Во второй группе приборов, называемых логометрами, противодействующий момент создается тем же путем, что и вращающий момент.
Корпус прибора. Корпус прибора предназначен для защиты измерительной цепи измерительного механизма от внешних воздействий (загрязнения, механических повреждений и т.д.). Корпусы приборов разделяются по степени защищенности и по размерам. В зависимости от назначения прибора в качестве материала для изготовления корпуса применяется листовая сталь, литье из сплавов алюминия, пластмасса и, значительно реже, дерево.
В качестве вспомогательных элементов используются: корректоры, арретиры и циферблаты.
Корректором называется устройство, применяемое для установки подвижной части измерительного механизма в положение, соответствующее отметке механического нуля в отключенном приборе. Все приборы, на шкале которых имеется отметка механического нуля (отметка шкалы, соответствующая положению подвижной части прибора, когда противодействующий момент равен нулю), должны быть снабжены корректором (за исключением случаев, оговоренных ГОСТ 22261-94 (2004)).
Рис. 11.6. Создание противодействующего момента с помощью спиральных пружин
Арретиром называется устройство, предохраняющее подвижную часть от повреждения при переносе и транспортировке (чаще всего арретиры устанавливаются в приборах с подвижной частью, установленной на подвесе).
Циферблатом называется часть ЗИП, на которую нанесена шкала, числа отсчета и характеризующие прибор условные обозначения, надписи и знаки» (ГОСТ 5365 — 57). Циферблаты разделяются по форме: на плоские, цилиндрические и конические, а по конструкции — на неподвижные и подвижные.
Кроме описанных, к вспомогательным элементам относятся успокоители, зажимы для подключения ЗИП к внешней электрической цепи и переключатели, которые используются в многопредельных приборах для переключения измерительной цепи прибора с одного предела на другой.
