Elektryczne przyżądy analogowe

1.Z jakich części składa się ustrój miernika? Co to jest moment napędowy miernika, a co moment zwrotny? Jaką rolę spełnia tłumik w mierniku? Opisz zasadę działania poznanych tłumików.

Ustrój pomiarowy miernika składa się z części nieruchomej i części ruchomej, zwanej organem ruchomym miernika.
Moment napędowy miernika następuje w wyniku oddziaływania pola magnetycznego na prąd w cewce organu ruchomego. Moment zwrotny następuje, kiedy w skład organu ruchomego wchodzi cewka osadzona na osi, stosuje się dwie sprężyny spiralne, które służą do doprowadzenia prądu do cewki. Sprężyna odchylając się dąży do powrotu.
Wywiera przy tym moment obrotowy, czyli moment zwrotny.
Tłumik ogranicza zakres i czas wahań. Do najbardziej znanych tłumików zaliczamy: tłumiki magnetyczne i powietrzne.






Tłumik magnetyczny
1-blaszka aluminiowa, 2-magnes trwały,
3-wskazówka, 4-oś obrotu organu ruchomego







Tłumik magnetyczny składa się z cienkiej blaszki aluminiowej i magnesu trwałego. Blaszka jest osadzona jednym końcem na osi organu ruchomego tak, że porusza się w szczelinie magnesu trwałego. Przy ruchu blaszki indukuje się w niej prąd, który zgodnie z regułą Lenza hamuje ruch.



Tłumik powietrzny składa się z zamkniętej komory, w której porusza się skrzydełko połączone z ramieniem osadzonym na osi organu ruchomego.
Przy ruchu skrzydełka następuje przetłaczanie powietrza z jednej części komory do drugiej przez wąskie szczeliny między skrzydełkami,
a ściankami komory. Wtedy powstaje opór powietrza, który działa tłumiąco.






2.Opisz zasadę działania mierników magnetoelektrycznych. Opisz krótko budowę ustroju magnetoelektrycznego. Jaką podziałkę ma miernik magnetoelektryczny? Od czego zależy moment napędowy ustroju magnetoelektrycznego? Jak reaguje miernik magnetoelektryczny na zmianę zwrotu prądu? Dlaczego i jak oznacza się biegunowość na miernikach magnetoelektrycznych? Przedstaw zalety miernika magnetoelektrycznego.




Zasada miernika magnetoelektrycznego polega na oddziaływaniu pola magnesu trwałego na umieszczoną w tym polu cewkę, przez którą płynie prąd.







Ustrój magnetoelektryczny: a)widok perspektywiczny ustroju; b)cewka ze wskazówką
1-magnes trwały, 2-nabiegunniki, 3-rdzeń z miękkiej stali, 4-cewka, 5sprężyna, 6-wskazówka




Część nieruchomą ustroju magnetoelektrycznego stanowi magnez trwały i umieszczony między jego biegunami walec ze stali magnetycznej miękkiej w taki sposób, że powstają dwie szczeliny o równomiernej szerokości w tych szczelinach znajdują się dwa boki cewki pomiarowej, która jest nawinięta na ramce aluminiowej i osadzona na osi, do której jest umocowana wskazówka.Za pomocą dwóch sprężyn spiralnych doprowadza się prąd do cewki.
Podziałka miernika magnetoelektrycznego jest równomierna. Kąt odchylenia wskazówki miernika magnetoelektrycznego podczas przepływu prądu stałego jest proporcjonalna do prądu.
Liczba zwojów, długość, szerokość cewki oraz indukcja magnetoelektryczna w szczelinie są dla miernika wielkościami stałymi. Zmieniać się może tylko prąd, dlatego moment napędowy jest wprostproporcjonalny do płynącego przez cewkę prądu.
Miernik magnetoelektryczny na zmianę zwrotu prądu reaguje w ten sposób,
że zmieniają się zwroty sił działających na cewkę i zmienia się zwrot momentu napędowego. Dlatego cewka na tendencje do obrócenia się
w przeciwną stronę.
Biegunowość mierników magnetoelektrycznych zaznacza się, dlatego że miernik magnetoelektryczny jest typowym miernikiem prądu stałego reagując na zwrot przepływu prądu, czyli na biegunowość włączenia.
Biegunowość mierników magnetoelektrycznych zaznacza się jeden z zacisków np. zacisk dodatni, czyli ten do którego powinien dopływać mierzony prąd stały.
Mierniki magnetoelektryczne odznaczają się dużą dokładnością, dużą czułością i bardzo małym problemem mocy. Mogą być używane w odpowiednich układach połączeń jako amperomierze i woltomierze.


3.Opisz zasadę działania mierników elektromagnetycznych. Jaka jest różnica w budowie i działaniu ustrojów elektromagnetycznych jednordzeniowych i dwurdzeniowych? Dlaczego na miernikach magnetoelektrycznych nie podaje się biegunowości? Przedstaw główne zalety mierników elektromagnetycznych.


Mierniki elektromagnetyczne składają się z jedno i dwurdzeniowych.


Miernik elektromagnetyczny jednordzeniowy posiada nieruchomą płaską cewkę u wylotu, której znajduje się ruchomy rdzeń, osadzono mimośrodowo na osi, do której przymocowana jest wskazówka. Pole magnetyczne wciągając rdzeń do otworu cewki powoduje obrót rdzenia na osi. Moment napędowy jest równoważnym momentem zwrotnym sprężyny spiralnej. Na osi jest osadzone ramię zakończone skrzydełkiem poruszającym się po komorze tłumika. Przy zmianie zwrotu prądu płynącego przez cewkę następuje przemagnesowanie rdzenia.


Miernik elektromagnetyczny dwurdzeniowy posiada cewkę, wewnątrz której znajdują się dwa rdzenie: ruchomy i nieruchomy. Oba rdzenie magnesują się i dzięki temu odpychają się, wytwarzając moment napędowy równoważny momentem zwrotnym sprężyny. Przy zmianie zwrotu prądu oba rdzenie przemagnesowują się jednocześnie, czyli się dopasowują.









Ustrój elektromagnetyczny jednordzeniowy
1-cewka, 2-płaski rdzeń ruchomy, 3-sprżyna spiralna,
4-komora tłumika, 5-skrzydełko tłumika, 6-nastawnik zera














Ustrój elektromagnetyczny dwurdzeniowy
1-cewka, 2-rdzeń nieruchomy, 3-rdzeń ruchomy,
4-sprężyna spiralna, 5-nastawnik








Miernik elektromagnetyczny jednordzeniowy posiada u wylotu cewki jeden ruchomy rdzeń który przy zmianie zwrotu prądu płynącego przez cewkę następuje przemagnesowanie rdzenia i jest on wciągany do cewki. Natomiast miernik elektromagnetyczny dwurdzeniowy posiada dwa rdzenie ruchomy i nieruchomy, które znajdują się wewnątrz cewki. Oba te rdzenie magnesują się i dzięki temu odpychają się przy zmianie zwrotu prądu w cewce przemagnesowują się jednocześnie, czyli dopasowują się.
Miernik elektromagnetyczny działa prawidłowo bez względu na zwrot płynącego prądu, czyli jest niewrażliwy na zmianę biegunności.
Odznaczają się prostą budową i niską ceną. Budowane są jako amperomierze i woltomierze.
4.Opisz zasadę działania ustroju elektrodynamicznego. Dlaczego mierniki elektrodynamiczne nie rozpowszechniły się?

Miernik elektrodynamiczny posiada dwie cewki. Wewnątrz nieruchomej cewki znajduje się ruchoma cewka osadzona na osi, na której jest także wskazówka. Prądy w obu cewkach działają na siebie siłą proporcjonalną do ich iloczynu. Przy zmianie zwrotu prądu w obu cewkach moment napędowy nie ulega zmianie.
Mierniki elektrodynamiczne nie rozpowszechniły się, ponieważ odznaczają się małym momentem napędowym i zbyt delikatną budową do celów praktycznych.









Ustrój elektrodynamiczny
1-cewka nieruchoma częściowo wykrojona,
2-cewka ruchoma, 3-sprężyny, 4-tłumik









5.Opisz ustrój ferrodynamiczny. Przedstaw zalety mierników ferrodynamicznych i zakres ich zastosowania.



Miernik ferrodynamiczny posiada dwie cewki nieruchomą i ruchomą. Cewka nieruchoma jest nawinięta na rdzeniu z magnetycznie miękkiej stali. W szczelinie między rdzeniem a umieszczonym wewnątrz bębenkiem stalowym znajduje się cewka ruchoma. Cewka, sprężyny spiralne i wskazówka są osadzone na wspólnej osi organu ruchomego miernika.
Mierniki ferrodynamiczne odznaczają się podobnym momentem napędowym, co mierniki magnetoelektryczne czy elektromagnetyczne.