Преобразователи, это устройства, механизмы преобразующие электрические величины в механические. В частности движения стрелок в амперметрах, вольтметрах и прочих метрах... В этой мини-лекции мы рассмотрим следующие принципиально разные типы преобразователей: электромагнитный, электростатический, электродинамический и вибрационный.
Электромагнитный ещё более понятный чем магнитоэлектрический. По внешнему виду прибор рис1 ничем с виду не отличается от магнитоэлектрического. А схематический рисунок рис3 очень даже понятен и непосвящённому, хотя... Ось вращающаяся на двух подшипниках. Та же стрелка, шкала. Такая же спиралевидная пружинка рис3-4. Грузики для балансировки системы рис3-5. Катушка электромагнита рис3-1 и стальная пластина из магнитомягких сплавов рис3-2. При подаче напряжения на катушку, протекающий ток создаёт магнитное поле которое втягивает пластину внутрь катушки, но движению препятствует пружина. В какой-то момент сила магнитного поля сравнивается с противодействием пружины. Стрелка прибора замирает на каком-то делении шкалы. И чем больше напряжение (ток) тем дальше стрелка отклоняется от начала шкалы. Такие приборы как правило применяются в сетях переменного тока, в основном как щитовые. В принципе они могут работать и на постоянном токе, но шкалы градуируются только для переменного тока. Как видно из рисунка шкала неравномерная. Врезка на приборе дублирует не очень чёткую печать на шкале из которой можно узнать?.. Узнать, что прибор предназначен для переменного тока. Класс точности прибора 1,5. Условное обозначение, — катушка с сердечником. Звёздочка с цифрой 2, — изоляция испытана напряжением 2кВ. Рабочее положение вертикальное.
Ещё более просто устроен электростатический преобразователь, рис5. Всё та же стрелка, грузики подшипники рис5-3. Так же присобачена пластина или даже две рис5-2. Но в движение всё приходит благодаря электрическому полю между этими подвижными пластинами и зафиксированными рис5-1. Так же как притягиваются бумажки к расчёске на школьных опытах. В основном электростатический преобразователь применяется для измерения слишком больших напряжений от 1 до 7 кВ. Таким является киловольтметр С96 рис8. На рис2 тоже электростатический, но вроде бы с усилителем. И обзывается вольтметром С95. На врезке его данные: ток постоянный и переменный; 1,0 класс; рабочее положение горизонтальное.
На рис6 показан схематически прибор работающий на электродинамическом принципе. Здесь в магнитном поле катушек рис6-1 вращается катушка рис6-2. Ну и далее стрелка, ось, пружинка... В чём фишка системы? она в основном применяется в электротехнике и на частотах 50-100 Гц. А шкала в отличие от других систем, как для переменного, так и постоянного токов одна и та же!
А, что это за хитрые штуки на рис3-3 и рис7? Это, что? Если Вы городской житель, то наверняка знаете (слышали) такое понятие как доводчик на дверях и пр. Это приспособление — демпфер. По-русски, — успокоитель колебаний. Хотя в случае с доводчиком, он влияет в основном на всего лишь одно колебание. Он для того, чтобы закрывающаяся дверь под воздействием того же доводчика не стукнула Вас по одному известному месту, когда Вы ещё и не успели переступить порог, а плавно закрылась за Вами! Там в цилиндре с маслом движется поршень с отверстием (примерная схема). И преодолевая сопротивление масла поршень медленно движется увлекаемый дверью. Вот примерно также работает успокоитель в приборе рис3-3. Только там в трубке воздух поршень двигаясь испытывая сопротивление воздуха гасит колебания пластины и соответственно стрелки. Аналогичная задача и перед успокоителем на рис7. Правда принцип более чистый. В магнитном поле постоянного магнита движется пластина из магнитомягкого материала. Возникающие токи в пластине создают магнитное поле противодействующее имеющемуся. Стало быть тормозит движению пластин, и противодействует колебанию всей этой стрелочной системы.
И наконец экзотический принцип, — вибрационный. Он применяется чисто в силовых сетях и служит для измерения частоты наших 220 на 380! Принцип простой как пять копеек. Если взять упругую пластину типа линейки. Зажать её в тисках или каким-то другим способом... Потом отодвинуть в сторону свободный конец и отпустить, то? То пластина (линейка) будет совершать колебательные движения. Причём колебания одной частоты, для данной длины резонансной. Более длинные или короткие пластины тоже будут колебаться, но каждая со своей родной и очень резонансной частотой. Чем короче, тем чаще и наоборот. Вот прибор на принципе такого набора пластин с разной резонансной частотой Вы и видите на рис4 В80. На рис9 схематическое изображение принципа где:
1) Рис9-1 — электромагнит;
2) Рис9-2 — стальной сердечник
3) Рис9-3 — стальная пластина;
4) Рис9-4 — основание на котором закреплены те самые пластины-резонаторы;
5) рис9-5 — пружинные держатели. Под воздействием переменного тока магнитное поле катушки электромагнита через пластину рис9-3 заставляет колебаться основание рис9-4 со всеми пластинами-резонаторами. В приборе мы увидим их колеблющимися в вертикальной плоскости. Сильнее всего будет колебаться та пластина, чья резонансная частота совпадает с частотой сети. Что Вы и видите на рис10. Частота в сети равно 50 Гц.