ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРИБОР

Полезная модель относится к электроизмерительной технике и может быть использована при производстве щитовых электроизмерительных приборов и предназначена, например, для измерения величины тока, напряжения, мощности и т.д.
Известен электроизмерительный прибор (патент РФ №20044323, МПК G01R 5/14, опубл. 20.09.1995 г.), содержащий корпус, измерительный механизм, состоящий из катушки индуктивности, концы которой выведены к месту подключения потенциала на измерительной цепи, подвижной части, установленной на оси в опорах, включающий в себя стрелку, успокоитель и ферромагнитный сердечник, выполненный в виде круглого усеченного диска, эксцентрично закрепленного на оси.
Недостатком известного устройства являются сложность конструкции, высокая трудоемкость и материалоемкость и, соответственно, высокая себестоимость, недостаточная надежность и точность прибора.
Для приборов по второму и третьему пунктам взят тот же аналог.
Известны также электроизмерительные приборы - миллиамперметры, амперметры и вольтметры, выпускаемые ОАО «Электроприбор», г.Чебоксары (Техническое описание и инструкция по эксплуатации ОПЧ. 140.125), содержащие корпус, измерительный механизм, состоящий из катушки индуктивности, концы которой выведены к месту подключения потенциала на измерительной цепи, подвижной части, включающей в себя ферромагнитный сердечник, стрелку, неподвижную градуированную шкалу отсчета.
В этих приборах непосредственной оценки, электромагнитная энергия, подведенная к прибору непосредственно из измеряемой цепи, преобразуется
в механическую энергию углового перемещения подвижной части - стрелки относительно неподвижной.
Измерительная цепь служит для преобразования электрических измеряемых величин Х в некоторую промежуточную электрическую величину У (ток или напряжение), функционально связанную с измеряемой величиной X. Величина У непосредственно действует на измерительный механизм.
Исходя из характера преобразования измерительная цепь представляет собой совокупность различных элементов (резисторов, конденсаторов, выпрямителей, термопар и др.).
Измерительный механизм является составной частью конструкции электромеханических измерительных приборов и служит для преобразования электромагнитной энергии в механическую, необходимую для угла отклонения его подвижной части относительно неподвижной. Измерительный механизм состоит из отдельных узлов, деталей. Это и устройство для установки подвижной части на опорах или на растяжках, механизм уравновешивания подвижной части, различного вида успокоители механизма и др., что усложняет конструкцию прибора и увеличивает трудоемкость и материалоемкость его изготовления. А также использование дорогостоящих деталей - кернов, подпятников из алмаза и твердых металлов удорожает себестоимость изготовления прибора.
Использование возвратно-вращательного движения создает условия снижения надежности при их эксплуатации, а также увеличивает погрешности средства измерения.
Недостатком прототипа также являются сложность конструкции, высокая трудоемкость и материалоемкость и, соответственно, высокая себестоимость, недостаточная надежность и точность прибора.
Для приборов по второму и третьему вариантам взят тот же прототип.
Техническим результатом полезной модели по всем пунктам является упрощение конструкции, снижение трудоемкости, материалоемкости и, соответственно, себестоимости, повышение надежности и точности прибора.
Технический результат по первому пункту достигается тем, что в известном электроизмерительном приборе, содержащем корпус, измерительный механизм, состоящий из катушки индуктивности, концы которой выведены к месту подключения потенциала на измерительной цепи, подвижной части, включающей в себя ферромагнитный сердечник, стрелку, неподвижную градуированную шкалу отсчета, подвижная часть измерительного механизма содержит жестко установленные в неподвижной части пружины, к которым жестко прикреплен упомянутый ферромагнитный сердечник, установленный в катушке индуктивности в подвешенном состоянии соосно ей, к которому прикреплена пластина, с неподвижно установленной на ней стрелкой и с возможностью возвратно-поступательного движения в горизонтальной плоскости вместе с ферромагнитным сердечником, причем пластина установлена параллельно ферромагнитному сердечнику с внешней стороны катушки индуктивности и градуированной шкале отсчета.
Технический результат по второму пункту достигается тем, что известный электроизмерительный прибор, содержащий корпус, измерительный механизм, состоящий из катушки индуктивности, концы которой выведены к месту подключения потенциала на измерительной цепи, подвижной части, включающей в себя ферромагнитный сердечник, стрелку, неподвижную градуированную шкалу отсчета, он содержит неподвижную диэлектрическую ось, установленную на неподвижной части, упомянутый ферромагнитный сердечник выполнен трубчатым и надет на диэлектрическую ось, причем один конец ферромагнитного сердечника жестко прикреплен к пружине, а пружина другим концом жестко прикреплена к неподвижной части прибора, стрелка жестко установлена на ферромагнитный сердечник, двигающийся на неподвижной диэлектрической
оси с возможностью максимального интервала линейного движения, катушка индуктивности представляет из себя соленоид.
Технический результат по третьему пункту достигается тем, что в известном электроизмерительном приборе, содержащем корпус, измерительную цепь, измерительный механизм, неподвижную градуированную шкалу отсчета, упомянутый измерительный механизм выполнен в виде герметичного сосуда правильной формы со стаканчиком для жидкого материала с высоким коэффициентом расширения, в герметичном сосуде жестко установлен изоляционный термоустойчивый стержень, на который намотана изолированная металлическая спираль с высоким удельным сопротивлением, концы которой выведены к месту подключения потенциала на измерительной цепи, причем лицевая грань герметичного сосуда выполнена прозрачной и на ней нанесена шкала отсчета.
В электроизмерительном приборе герметичный сосуд со стаканчиком может быть выполнен цилиндрической формы и в форме призмы.
Сущность полезной модели по п.1 заключается в том, что подвижная часть измерительного механизма содержит жестко установленные в неподвижной части пружины, к которым жестко прикреплен упомянутый ферромагнитный сердечник, установленный в катушке индуктивности в подвешенном состоянии соосно ей, к которому прикреплена пластина, с неподвижно установленной на ней стрелкой и с возможностью возвратно-поступательного движения в горизонтальной плоскости вместе с ферромагнитным сердечником, причем пластина установлена параллельно ферромагнитному сердечнику с внешней стороны катушки индуктивности и градуированной шкале отсчета, что позволило упростить конструкцию, снизить трудоемкость, материалоемкость и, соответственно себестоимость, повысить надежность и точность прибора.
Сущность полезной модели по п.2 заключается в том, что он содержит неподвижную диэлектрическую ось, установленную на неподвижной части, ферромагнитный сердечник выполнен трубчатым и надет на
диэлектрическую ось, причем один конец ферромагнитного сердечника жестко прикреплен к пружине, а пружина другим концом жестко прикреплена к неподвижной части прибора, стрелка жестко установлена на ферромагнитный сердечник, двигающийся на неподвижной диэлектрической оси с возможностью максимального интервала линейного движения, катушка индуктивности представляет из себя соленоид, что позволило упростить конструкцию, снизить трудоемкость, материалоемкость и, соответственно, себестоимость, повысить надежность и точность прибора.
Сущность полезной модели по п.3 заключается в том, что измерительный механизм выполнен в виде герметичного сосуда правильной формы со стаканчиком для жидкого материала с высоким коэффициентом расширения, в герметичном сосуде жестко установлен изоляционный термоустойчивый стержень, на который намотана изолированная металлическая спираль с высоким удельным сопротивлением, концы которой выведены к месту подключения потенциала на измерительной цепи, причем лицевая грань герметичного сосуда выполнена прозрачной и на ней нанесена шкала отсчета, что позволило упростить конструкцию, снизить трудоемкость, материалоемкость и, соответственно себестоимость, повысить надежность и точность прибора.
На прилагаемых чертежах приведены предлагаемые электроизмерительные приборы, где: на фиг.1 - вид спереди по п.1; на фиг.2 - вид спереди по п.2; на фиг.3 - вид спереди по п.3 с горизонтальным расположением измерительного механизма цилиндрической формы; на фиг.4 - вид спереди по п.3 с вертикальным расположением измерительного механизма в форме призмы.
Электроизмерительный прибор по п.1 (фиг.1) содержит корпус 1, измерительную цепь (не показана), измерительный механизм, который служит для преобразования электромагнитной энергии в механическую энергию возвратно-поступательного движения, необходимую для передвижения подвижной части относительно неподвижной.
Измерительный механизм состоит из катушки индуктивности 4, концы которой выведены к месту подключения потенциала на измерительной цепи. Подвижная часть измерительного механизма включает в себя ферромагнитный сердечник 2, например, цилиндрической формы. Он также может быть призматической или пластинчатой формы. Ферромагнитный сердечник 2 установлен в катушке индуктивности 4 в подвешенном состоянии соосно ей. Подвижная часть измерительного механизма также содержит жестко установленные в неподвижной части прибора абсолютно одинаковые, равноценно растянутые пружины 5, к которым жестко прикреплен ферромагнитный сердечник 2. К ферромагнитному сердечнику 2 прикреплена П-образная пластина 3, на которой неподвижно установлена стрелка, с возможностью возвратно-поступательного движения в горизонтальной плоскости вместе с ферромагнитным сердечником 2. Пластина 3 со стрелкой установлена параллельно ферромагнитному сердечнику 2 с внешней стороны катушки индуктивности 4 и градуированной шкале отсчета с нанесенными на ней рисками и цифровыми обозначениями, установленной на неподвижной части прибора.
Электроизмерительный прибор по п.2 (фиг.2) содержит корпус 1, измерительную часть (не показана), измерительный механизм, который также служит для преобразования электромагнитной энергии в механическую энергию линейного движения, необходимую для передвижения подвижной части относительно неподвижной.
Измерительный механизм состоит из катушки индуктивности 3 (соленоида), концы которой выведены к месту подключения потенциала на измерительной цепи. Подвижная часть включает в себя ферромагнитный сердечник 7, выполненный трубчатым, на котором жестко установлена стрелка 6. На неподвижной части прибора установлена неподвижная диэлектрическая ось 4, на которую надет трубчатый ферромагнитный сердечник 7. Один конец ферромагнитного сердечника 7 жестко прикреплен к пружине 5, а пружина 5 другим концом прикреплена к неподвижной части
прибора. Ферромагнитный сердечник 7 двигается на неподвижной диэлектрической оси 4 с возможностью максимального интервала линейного движения. Градуированная шкала отсчета 2 с нанесенными на ней рисками и цифровыми обозначениями установлена на неподвижной части прибора.
Электроизмерительный прибор по п.3 (фиг.3 и 4) содержит корпус 6, измерительную цепь (не показана), измерительный механизм, градуированную шкалу отсчета 5.
Измерительный механизм содержит герметичный сосуд 1 со стаканчиком правильной формы: цилиндрической формы (фиг.3) и призматической (фиг.4) для жидкого материала с высоким коэффициентом расширения (ртуть, спирт и др.). В герметичном сосуде 1 жестко установлен диэлектрический термоустойчивый стержень 2 (фарфор, керамика), на который намотана изолированная металлическая спираль 3 с высоким удельным сопротивлением. Концы спирали 3 выведены к месту подключения потенциала на измерительной цепи. Лицевая грань герметичного сосуда 1 выполнена прозрачной и на ней нанесена градуированная шкала отсчета 5 с рисками и цифровыми обозначениями.
Измерительный механизм в приборе может быть расположен как горизонтально (фиг.3), так и вертикально (фиг.4).
Электроизмерительный прибор по п.1 работает следующим образом.
При подаче напряжения на концы катушки индуктивности ток, проходя по неподвижной катушке, возбуждает магнитное поле, которое оказывает воздействие на ферромагнитный сердечник 2, стремясь расположить его так, чтобы энергия магнитного поля была наибольшей, т.е. втягивает ферромагнитный сердечник в себя. Пластина со стрелкой 3, связанная жестко с ферромагнитным сердечником, начинает совместное движение. При этом стрелка показывает измеряемую величину на шкале отсчета 6.
Электроизмерительный механизм по п.2 работает следующим образом.
При подаче напряжения на концы катушки индуктивности 3 (соленоид) ток, проходя по катушке, создает магнитное поле, которое возбуждает
магнитную индукцию, соответственно намагничивающую силу, втягивает в катушку 3 ферромагнитный сердечник 7. Вместе с ферромагнитным сердечником перемещается стрелка 6, показывая на шкале отсчета 2 измеряемое значение электрической величины.
В принцип действия электроизмерительного прибора по п.3 заложены физические законы электродинамики - преобразование электрической энергии в тепловую и термодинамики - изменение объема состояния тела при изменении температуры.
Электроизмерительный прибор работает следующим образом. При подаче напряжения на концы спирали 3, последняя приобретает определенную температуру в зависимости от величины подаваемого напряжения, соответственно проходящего тока. Разогретая спираль осуществляет теплопередачу окружающей жидкости-индикатору, состояние которой показывает в шкалах 5 величину тока, мощности и др.