Электромеханические приборы с преобразователями

В соответствии с используемым преобразователем приборы называют выпрямительными, термоэлектрическими, электронными.

Выпрямительные приборы. Они представляют собой сочетание выпрямительного преобразователя и магнитоэлектрического ИП. В качестве преобразователей (выпрямителей) используются полупроводниковые выпрямители (диоды) на основе кремния или германия. В зависимости от числа применяемых диодов и схемы их включения осуществляется одно- и двухполупериодное выпрямление (преобразование) переменного тока. В цепи однополупериодного выпрямления (рис. 4.11, а) ток через измеритель (микроамперметр), включенный последовательно с диодом VD1, протекает только в положительный полупериод напряжения U(t). В отрицательный полупериод ток протекает через диод VD2. Подвижная часть магнитоэлектрического микроамперметра из-за своей инерционности реагирует на среднее значение момента

а б

Рис. 2.11. Схемы включения прибора с однополупериодным (а) и двух-полупериодным (б) выпрямителями

Достоинства: высокая чувствительность, малое собственное потребление мощности, широкий частотный диапазон — возможность работы без частотной компенсации на частотах до 2000 Гц, с частотной компенсацией — до 20 кГц.

Недостатки: зависимость показаний от формы кривой измеряемого напряжения, необходимость введения частотной и температурной компенсации, невысокая точность (1, 0; 1, 5; 2, 5; 4) из-за нелинейности вольт-амперных характеристик диодов.

Применение: выпрямительные приборы широко используют в качестве комбинированных приборов для измерения постоянных и переменных токов, напряжения и сопротивления — ампервольт-омметры (авометры). Диапазон измерений по току — 0, 2 мА...6 А, по напряжению 0, 2мВ...600 В.

Термоэлектрические приборы. Эти приборы представляют собой сочетание магнитоэлектрического механизма с отсчетным устройством и термоэлектрического преобразователя. Термоэлектрический преобразователь состоит из одной или нескольких термопар и нагревателя, по которому протекает измеряемый ток. Нагреватель обычно изготовляется из материала с большим удельным сопротивлением (нихром, константан, вольфрам) с допустимой температурой 600... 800 °С. Для термопары подбирают материалы, дающие в паре высокую термоЭДС, обладающие устойчивыми термоэлектрическими характеристиками (хромель — копель, медь — копель и др.).

Различают контактные термоэлектрические преобразователи, у которых горячий спай термопары 2приварен к нагревателю 1(рис. 4.12, а), и бесконтактные термоэлектрические преобразователи (рис. 4.12, б), у которых нагреватель 1 и горячий спай разделены изолятором 3(каплей стекла), что уменьшает чувствительность и увеличивает инерционность преобразователя. Преимуществом бесконтактных преобразователей является изоляция цепи термопары от нагревателя и возможность создания термобатарей (рис. 4.12, в).

Под действием теплоты, выделяемой нагревателем, и при разности температур горячего и холодного спаев термопары возникает термоЭДС Е, пропорциональная току I_Х, протекающему по нагревателю, и измеряемая магнитоэлектрическим ИМ.

Рис. 4.12. Контактные (а), бесконтактные (б) термопреобразователи и

термобатарея (в): 1 — нагреватель; 2 — термопара; 3 — изолятор

Достоинства: малое влияние частоты (и формы кривой) переменного тока; высокий частотный диапазон (10 Гц... 100 МГц); класс точности 0, 5; 1, 0 и ниже; диапазоны измерения по току 100 мА... 10 А, по напряжению 0, 75...50 В; низкое входное сопротивление (200...300 Ом/В).

Недостатки: малая перегрузочная способность, зависимость показаний от температуры окружающей среды, низкая чувствительность, большое собственное потребление мощности, ограниченный срок работы, неравномерная шкала.

Применение: термоэлектрические приборы используются в качестве амперметров, вольтметров, ваттметров.