Электроизмерительный прибор

 

Изобретение относит сй -к обл йсти измерительной техники. Цель ретения - повышение виброустойчивости прибора. Прибор содержит неподвижную обойму 3, в которой размещена рамка 1 с рабочей обмоткой 2. /9 / /.- .Л; г КЛ

COl03 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1208512 (5ц 4 0 01 R 5/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ юг. 2

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3692207/24-21(22) 16.01.84 (46) 30.01.86.Бюл.Р 4 (71) Ульяновский политехнический институт (72) Д.М.Белый, В.А.Мидии и Н.IÎ.Потапенко (53) 621.317.44 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 681377, кл. С 01 R 1/14, 20.01.75.

Электрические измерения..Под ред. А.В.Фремке. — Л.: Энергия, 1973, с.64.

J ..

g (54) ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЩНЬИ ;ЦР<ИБОР (57) Изобретение относится =к. обЛасти измерительной техники. Цель иввфретения — повышение виброустойчивости прибора. Прибор содержит неподвижную обойму 3, в которой размещена рамка 1 с рабочей обмоткой 2.

1208512

Два узла ограничения колебаний снабжены проводящей скобой 9, кольцевым электродом 14 и кольцевым пьезоэлементом (I l ) 15, размещенным между ними. При совпадении собственной час. таты колебаний рамки 1 с частотой внешних вибраций букса 10 соударя- . ется с втулкой 11. В результате происходит замыкание токопроводящих элементов 12 и 13. При этом электИзобретение относится к измерительной технике и может быть исполь" зовано для измерения напряжения постоянного тока в условиях вибрации и ударов.

Цель изобретения -" повышение виброустойчивости прибора путем уменьшения увода подвижной системы измерительного прибора в процессе ограничения колебаний последней.

На фиг.l схематично изображен . электроизмерительный прибор; на фиг.2 — узел ограничения колебаний подвижной части; на фиг. 3 — то же, электрическая схема.

Рамка 1 с рабочей обмоткой 2 (фиг,2) укреплена в неподвижной обойме 3 прибора с помощью растяжек 4, расположенных па разные стороны от рамки 1 на фиг .2 показана только одна сторона рамки 1 с одной из растяжек 4 для случая, ког да видоизменяется только один узел ограничения колебании). Растяжки 4 укреплены наружными концами на обойме 3 прибора с помощью узлов 5 креп" ления и электрически соединены с измерительными клеммами 6 и 7 разной полярности (показанная на фиг.2 растяжка 4 подключена к измерительной клемме 6 положительной полярности, причем изображен случай одностороннего расположения клемм 6 и 7), а внутренними концами — на плоских токопроводах 8. Токопроводы 8 зак реплены на установленных на рамке 1 с помощью проводящих скоб 9 буксах 10 цилиндрической формы, входящих концентрична с некоторым зазором в отверстия установленных на обойме 3 втулок ll. В отверстия

1О

20;

ЗС

35 щ род 14 соединяется с клеммой 7 прибора отрицательной полярности. Контактирующая с П 15 поверхность скобы 9 подключена через токопровод 8 и растяжку 4 к клемме 6 прибора положительной полярности. Обкладки каждога П 15 подключаются параллельно рабочей обмотке 2 прибора и на них подается измеряемое напряжение. 3 ил. втулок ll и на наружную поверхность букс 10, расположенных по одну из сторон рамки, помещены кольцевые токопроводящие элементы 12 и 13, а между контактирующей с токапроводом 8 частью скобы 9 и закрепленным на буксе кольцевым электродом 14 выполненном B виде стопорнай шайбы, зажат кольцевой пьезоэлемент 15, выполненный в Виде пОлОГО цилинд» ра с осью поляризации, совпадающей с. его продольной осью (фиг.2). Токопровадящий элемент 13 на буксе 10 электрически соединен с помощью проводника 16 с электродом 14, а токаправодящий элемент 12 на втулке 11 с помощью проводника 17 электрически соединен с измерительной клеммой приаара, противоположной по полярности тай, с. которой соединена расположенная па данную сторону рамки растяжка 4 (на фиг.2 элемент 12 подключен к клемме 7 отрицательной полярности, фиг.3). Каждая растяжка 4 укреплена в буксе 10 с помощью соОтветствующего штифта 18 и клина 19, а между плоскостью токоправада 8 и буксой 10 помещен тонкий слой 20 угругого материала толщиной около

1 мм, дающий возможность скобе 9 незначительно смещаться па буксе 10 в н апр авл енин е е продольной о си .

Скоба 9 электрически изолирована от рамки 1 изоляционной аксидной пленкой (на фиг.2 покрытие не показано) . Скоба 9 и токопровод 8, выполненные из латуни, покрыты в месте контакта оловом и соединены пайкой припоем ПОС-40.

Прибор работает следующим образом.

При совпадении собственной часто-, ты поперечных колебаний рамки 1 с частотой внешних вибраций возникают колебания подвижной системы значительной амплитуды, в результате чего букса !О начинает соударяться с втулкой 11. При этом подвижная система затягивается на режим обката буксой 10 втулки 11, при котором к рамке 1 прикладывается постоянный по направлению момент, вызывающий ее увод, Однако при соприкосновении буксы 10 и втулки 11 происходит замыкание токопроводящих элементов 12 и 13 (фиг.3). При этом соответствующий электрод 14 соединяется с измерительной клеммой 7 прибора отрицательной полярности . Контактирующая с пьезоэлементом 15 поверхность скобы 9, выполняющая роль второго электрода, подключена через токопровод 8 и растяжку 4 к клемме 6 прибора положительной полярности, Таким образом, (фиг.3 ) обкладки каждого пьезоэлемента 15 подключаются параллельно рабочей обмотке 2 прибора и на них подается измеряемое напряжение 0 . При этом в результате обратного пьезоэлектрического эффекта данный пьезоэлемент 15, ось поляризации которого совпадает с продольной осью, сжимается или растягивается в направлении оси рамки 1, Это вызывает либо уменьшение либо увеличение натяжения растяжки, а следовательно, изменение частоты поперечных колебаний подвижной системы. При этом собственная частота подвижной системы уходит от частоты внешних воздействий, в результате чего происходит срыв системы с режима обката. Такое. изменение частоты происходит достаточно быстро, что не позволяет подвижной системе затянуться в режим обката и срывает соударения ограничителей. Как следует из фиг.l и 2 возможно использование как одного, так и двух узлов ограничения колебаний с пьезоэлементами 15. Например, в магнито-электрическом вольтметре постоянного тока типа M1500/1 с пределом измерения 300 В, пьезоэлемент 15 был ориентирован так,что приложение к токопроводу 8 и электроду напряжения указанной на фиг.2,3 полярности вызывало сжатие пьезоэлемента 15, а следовательно, уменьшение собственной частоты попереч1208512 4 ных колебаний рамки 1. Пьезоэлемент 15 выполнен из кристаллического кварца (пьезокерамика), имеющего коэффициент обратного пьезоэлектрического эффекта J = 2,3 10 м/В.

При высоте пьезоцилиндра 9 мм и наружном диаметре 5 мм для вольтметра И!500/1 при. номинальной величине напряжения расчетная величина осевого сжатия не превышает 30 мкм. Так как жескость амортизационных пружин узлов 5 в продольном направлении

Сz = 6,75.10 Н/м, то такое сжатие

4 пьезоэлемента соответствует уменьшению натяжения T растяжек 4 примерно на 2 Н.

Частота поперечных колебаний подвижной системы с связана с .Т,, Р— длиной растяжек 4 и rn — - массой подвижной части соотношением ъ ц - гт,(fE) .

При Р = 1,1 . .10 м; =- 1,3 10 кг изменение Т,на 2 Н соответствует уменьшению 1 примерно на 40-50 Гц х,g

Экспериментальные данные по изменению частоты при контакте ограничителей примерно соответствовали расчетным. Такое изменение частоты позволяет срывать эффект затягивания контактирующих ограничителей в режим обката и тем самым устранять увод подвиж ой системы при вибрациях.

Таким образом, предлагаемое устройство за счет устранения явления обката и уменьшения увода подвижной

40 системы при вибрациях и ударах позволяет повысить вибро-удароустойчивость электроизмерительного прибора на растяжках.

Так как увод от соударений букс

45 с ограничителями для приборов с подвижной системой на растяжках является главной причиной их недостаточной виброустойчивости, то пред лагаемый .прибор позволит значи тельно повысить точность измерения в широком диапазоне внешних воздействий, формулаизобретения

Электроизмерительный прибор,содержащий обойму, в которой размещена рамка с рабочей обмоткой, два узла

6(lZ. 1

И ИИПИ Заказ 282/56 Тирам 730 Подписное

@ипиал ППП "Патеит" и „Ума оруд» ул.Проекткаа, 4

$ 12 ограничения колебаний, выполненных каждый в виде закрепленной на обойме втулки, в осевом отверстии которой расположена цилиндрическая бук са, и две растяжки, наружные концы которых закреплены на обойме, а внутренние - в соответствующих буксах,отличающийся тем, что, с целью повышения виброустойчивости, в один или два узла ограничения колебаний введены проводящая скоба кольцевой электрод, кольцевой пьезоэлемент, размещенный между проводящей скобой и кольцевым

085 12 ь электродом, и два. цилиндрических токопроводящих элемента, расположенных соответственно на наружной поверхности буксы и внутренней поверх ности втулки, причем соответствующая нроводящая скоба закреплена на рамке и электрически соединена с первым выводом рабочей обмотки, соответствующая букса кинематически соеди1g нена с кольцевым электродом, который электрически соединен с первым проводящим элементом, а второй проводящий элемент соединен с вторым выводом рабочей обметки прибора.