Chương 2: Lý thuyết các cơ cấu chỉ thị

Cơ cấu chỉ thị là thiết bị biến đổi tín hiệu đo thành dạng tiện lợi cho người đo quan sát - cơ cấu chỉ thị cơ điện: + Góc quay của kim chỉ thị + Các đường cong , tự ghi - cơ cấu chỉ...Cơ cấu chỉ thị cơ điện bao gồm có: - phần tĩnh - phần quay Dựa theo phương pháp biến đổi năng lượng từ điện sang cơ, CCCTCĐ chia thành: cơ cấu chỉ thị kiểu từ điện. cơ cấu chỉ thị kiểu điện từ. cơ cấu chỉ thị kiểu điện động. cơ cấu chỉ thị kiểu cảm ứng...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Chương 2: Lý thuyết các cơ cấu chỉ thị Chương 2 CÁC CƠ CẤU CHỈ THỊ 1 Chương 2: Các cơ cấu chỉ thị 2.1. Phương trình cân bằng mômen phần động cơ cấu cơ điện 2.2. Phương trình chuyển đổi của các cơ cấu chỉ thị cơ điện 2.3. Chỉ thị số 2 Chương 2: Các cơ cấu chỉ thị 2.1.Phương trình cân bằng mômen phần động cơ cấu cơ điện 2.1.1 Khái niệm chung Cơ cấu chỉ thị là thiết bị biến đổi tín hiệu đo thành dạng tiện lợi cho người đo quan sát - Cơ cấu chỉ thị cơ điện: + Góc quay của kim chỉ thị + Các đường cong , tự ghi - Cơ cấu chỉ thị số: + Các con số hiển thị bằng LED… + Màn hình máy tính 3 Cơ cấu chỉ thị cơ điện làm nhiệm vụ biến đổi năng lượng điện từ thành năng lượng cơ học là dịch chuyển phần quay. Đại lượng vào thường là dòng điện Đại lượng ra là góc quay Phương trình mô tả: α = f(x), x là đại lượng vào. Góc quay α Dòng điện I CC CT Cơ Điện 4 Cơ cấu chỉ thị cơ điện bao gồm có: - phần tĩnh - phần quay Dựa theo phương pháp biến đổi năng lượng từ điện sang cơ, CCCTCĐ chia thành: - cơ cấu chỉ thị kiểu từ điện - cơ cấu chỉ thị kiểu điện từ - cơ cấu chỉ thị kiểu điện động - cơ cấu chỉ thị kiểu cảm ứng 5 * Các chi tiết cơ khí chung của chỉ thị cơ điện a.Trục và trụ Định vị phần động, đảm bảo cho phần động quay trên một trục cố định. b. Bộ phận phản kháng: Lò xo phản kháng, dây căng, dây treo Tạo ra mômen cản và dẫn dòng điện vào khung dây. Dây căng và dây treo được sử dụng khi cần Lß xo ph¶n kh¸ng D© c¨ng y D© treo y giảm mômen cản để H×nh 2.1a Mé t s è c¬ cÊu ph¶n kh¸ng tăng độ nhạy của cơ cấu chỉ thị. 6 c. Kim chỉ thị góc quay α Kim chỉ thị góc quay α được gắn với trục quay. Độ di chuyển của kim trên thang chia độ tỉ lệ với góc quay α. Ngoài ra có thể chỉ thị góc quay bằng ánh sáng. d. Thang chia độ Thang chia độ là mặt khắc độ thang đo, để xác định giá trị đo 7 e.Bộ phận cản dịu Làm nhiệm vụ dập tắt dao động của phần động, giúp nhanh chóng xác lập vị trí góc quay. Thông thường sử dụng hai loại cản dịu : - cản dịu kiểu không khí - cản dịu kiểu cảm ứng a) Cản dịu kiểu không khí b) Cản dịu kiểu cảm ứng Một số cơ cấu cản dịu thường gặp 8 9 2.1.2. Các mômen tác động lên phần động cơ cấu a. Mô men quay Khi cho dòng điện vào một cơ cấu chỉ thị cơ điện, trong sẽ tích lũy một năng lượng điện từ: dWe Do tác động của từ trường (do nam châm vĩnh cửu hoặc do dòng điện đưa vào sinh ra) lên phần động của cơ cấu đo sẽ sinh ra mômen quay Mq tỷ lệ với độ lớn của dòng điện I đưa vào cơ cấu, thực hiện một công cơ học: dA = Mqdα lượng vi phân của công cơ học dA: Mq: mô men quay 10 Theo định luật bảo toàn năng lượng: dWe = dA dWe Mq = dα 11 b. mômen phản Được tạo ra bởi các bộ phận phản kháng. Mômen này tỷ lệ với góc quay α : Mp = Dα D là hệ số phụ thuộc vào kích thước, vật liệu chế tạo bộ phận phản kháng c. Mô men ma sát Với các dụng cụ dùng trục quay ta xét đến mô men ma sát: Mms = K. Gn K: hệ số tỷ lệ G: trọng lượng phần động n = (1.3 ÷ 1.5) 12 d. Mô men cản dịu Do phần động có quán tính và lò xo bị kéo nên kim sẽ dao động rồi mới đứng yên. phải có bộ phận ổn định dao động kim: bộ phận cản dịu. Mô men cản dịu được chế tạo sao cho có trị số tỷ lệ với tốc độ quay của phần động: dα M cd = p. dt p: phụ thuộc vào đặc điểm cấu tạo của bộ phận cản dịu. Phần động ở vị dα trí cân bằng : =0 dt mô men cản dịu không làm ảnh hưởng đến kết quả đo. 13 2.1.3 PT cân bằng phần động của cơ cấu đo Theo định luật cơ học đối với một chuyển động quay. Đạo hàm bậc nhất của mômen động lượng theo thời gian bằng tổng các mô men quay tác động lên vật quay ấy: 2 d  dα  dα J  = ∑Mi ⇒ J 2 = ∑Mi dt  dt  dt J : mô men quán tính phần động ΣMi : Tổng các mô men tác động lên phần động của cơ cấu bao gồm: 14 2 dα = M q − M p − M ms ± M cd J 2 dt 2 dα dα ⇒ J 2 ±p + M p + M ms = M q dt dt Phương trình mô men chuyển động của cơ cấu. α (t) cơ cấu dao động, không dao động và thời gian đo. 15 2.2. Phương trình chuyển đổi của các cơ cấu chỉ thị cơ điện 2.2.1 Cơ cấu đo từ điện 2.2.1.1 Loại có một khung dây động a. Cấu tạo Nam châm vĩnh cửu Kim chØ thÞ Khung dây Cực từ Lò xo phản kháng Lõi sắt non 16 17 b. Nguyên lý làm việc cho dòng điện 1 chiều I chạy vào khung dây, - Khi dưới tác dụng của từ trường nam châm vĩnh cửu sinh ra năng lượng từ trường làm quay phần động. Từ thông Φ đi qua khung dây: Φ = B S Wα B: Trị số cảm ứng từ trong khe hở không khí; S: diện tích tác dụng của khung dâ ...