Аналоговые электромеханические измерительные приборы

М_вр= К₁S₂n₂I₁I₂сos(I₁, I₂), (12)

где S₂, n₂ и I₂ - площадь, число витков и ток подвижной катушки; I₁ и I₂ - действующие значения токов в неподвижной и подвижной катушке; cos(I₁, I₂) - косинус угла между векторами токов I₁ и I₂.

Если противодействующий момент создается при помощи упругих элементов, то для статического равновесия

б = КI₁I₂сos(I₁, I₂), (13)

б - угол отклонения подвижной части; К = К₁S₂n₂.

Погрешности ферродинамических приборов. Основными погрешностями ферродинамических приборов являются: температурная и частотная погрешности, погрешность от нелинейности кривой намагничивания, погрешность от электромагнитного взаимодействия.

Для ферродинамических, так же как и для электродинамических приборов, наиболее характерными являются ваттметры. Поэтому погрешности и методы их компенсации рассмотрим на примере однофазного ферродинамического ваттметра.

Температурная погрешность возникает вследствие изменения сопротивления катушек, упругих свойств пружинок или растяжек и изменение характеристик материала магнитопровода. Уменьшение этой погрешности достигается различными схемными решениями, например, применением последовательно-параллельных схем компенсации температурной погрешности.

Частотная (угловая) погрешность возникает вследствие различия фазовых соотношений в приборе и измерительной цепи. Для компенсации частотной погрешности применяются, как и для температурной погрешности, различные компенсационные схемы, например схема с включением конденсатора в параллельную цепь ваттметра (рис. 15).

Рис. 15

Вследствие потерь на гистерезис и вихревые токи в магнитопроводе, обмотке и расположенных вблизи катушки возбуждения металлических деталях магнитный поток катушек отстает по фазе от намагничивающего тока на угол е. Угловая погрешность г_д = 0, если емкостное сопротивление Х_С будет

. (14)

Для определения значения емкости конденсатора необходимо знать tge--(угол), который чаще всего определяют экспериментально.

Погрешность от нелинейности кривой намагничивания проявляется в тех случаях, когда напряжение сети или коэффициент мощности отличаются от значений, при которых производилась градуировка прибора. Так как кривая намагничивания ферромагнитного материала магнитопровода нелинейная, возникает непропорциональность между током, проходящим по неподвижной катушке, и создаваемым им магнитным потоком. Эта непропорциональность приводит к появлению погрешности прибора. Снизить погрешность от нелинейности кривой намагничивания можно выбором рабочего участка кривой намагничивания материала магнитопровода.

Погрешность электромагнитного взаимодействия обусловлена асимметрией воздушного зазора. При прохождении тока по подвижной катушке и разомкнутой цепи неподвижной, подвижная катушка из-за электромагнитного взаимодействия отклоняется от нулевого положения. Погрешность от асимметрии обычно не превышает десятых долей процента, уменьшить ее можно только тщательной регулировкой измерительного механизма в процессе сборки.

Области применения. Ферродинамические измерительные механизмы применяются в амперметрах, вольтметрах, ваттметрах, частотомерах и фазометрах. По сравнению с аналогичными приборами других систем они обеспечивают большой вращающий момент при сравнительно малых габаритах, что требуется, например, в самопишущих приборах или в приборах, предназначенных для работы в условиях тряски и вибрации, когда необходим большой коэффициент добротности.

Вследствие нелинейности кривой намагничивания, наличия гистерезиса и других явлений, присущих магнитным материалам, возрастают основная и некоторые дополнительные погрешности. Поэтому ферродинамические приборы, как правило, выпускают не выше класса точности 0, 5 и только в редких случаях - класса точности 0, 2. Рабочая частота для ферродинамических приборов обычно 50 или 400 Гц. Допустимые отклонения значения частоты, при которых прибор остается в указанном классе точности, составляют не более 10 -- 20% от ее номинального значения.

Ферродинамическим ИМ свойственны также хорошая защита от влияния внешних магнитных полей, возможность использования магнитоиндукционного успокоения без применения специальных мер защиты от влияния поля магнита успокоителя (что требуется для электродинамических приборов) и некоторые другие особенности.

Наличие сердечника в ферродинамических приборах приводит к значительному увеличению вращающего момента по сравнению с электродинамическими приборами, что позволяет применять ферродинамические приборы в условиях тряски, вибраций и ударов, а также в самопишущих приборах. Эти особенности ферродинамических приборов обусловили широкое их применение на борту летательных аппаратов, где они используются для измерения токов, напряжений, мощности и частоты в сетях переменного тока частотой 400 Гц.

Эти приборы отличаются небольшими габаритами и достаточно малой массой. Примерами таких приборов могут служить самолетные ферродинамические вольтметры ВФ-150 и ВФ-250 (номинальные напряжения равны соответственно 150 и 250 В), ферродинамические амперметры АФ-25, АФ-50 и АФ-150, рассчитанные на применение с трансформаторами тока ТФ 50/1, ферродинамические ваттметры ВТФ-15 и варметры ВРФ-15.

Измерение частоты в самолетной сети переменного тока осуществляется при помощи ферродинамического частотомера типа ГФ, выполненного по схеме логометра. Точность самолетных ферродинамических приборов невысока и обычно не превышает 2 %.

Самолетные ферродинамические приборы находятся в стандартном корпусе, достаточно надежны в работе и являются основным типом приборов, используемых в самолетных цепях переменного тока 400 Гц, что объясняется следующими их достоинствами:

малой подверженностью влиянию внешних магнитных полей;

достаточной для практических целей точностью измерения;

простотой конструкции;

возможностью измерения различных как электрических, так и неэлектрических величин;

устойчивостью по отношению к тряске, ударам, вибрации и перегрузкам.

Недостатками ферродинамических приборов являются:

значительное собственное потребление энергии (до 15 Вт);

неравномерность шкалы;

зависимость точности измерений от частоты.

Электродинамические приборы с более высокой точностью по сравнению с ферродинамическими приборами, на самолете не используются, так как обладают малой чувствительностью и в сильной степени подвержены влиянию таких факторов, как перегрузка, тряска, удары, внешние магнитные поля, но находят широкое применение при лабораторных исследованиях самолетного электрооборудования.

Электростатические измерительные приборы

Принцип работы электростатических измерительных приборов основан на взаимодействии электрически заряженных электродов, разделенных диэлектриком. Конструктивно электростатические приборы представляют собой разновидность плоского конденсатора, так как в результате перемещения подвижной части изменяется емкость системы. Практическое применение нашли приборы с поверхностным механизмом (изменение емкости осуществляется за счет изменения активной площади электродов) и с линейным механизмом (изменение емкости осуществляется за счет изменения расстояния между электродами).

На рис. 16 представлен прибор с поверхностным ИМ. Он состоит из неподвижных 1 и подвижных 2 алюминиевых электродов, укрепленных на оси. Измеряемое напряжение U, приложенное к неподвижным и подвижным электродам, создает между ними электростатическое поле, энергия которого W_э = CU²/2, где С -- емкость между электродами.

Рис. 16. Устройство электростатического ИМ

Электростатические силы взаимодействия заряженных электродов создают вращающий момент, под действием которого подвижные электроды втягиваются в пространство между неподвижными и изменяют активную площадь электродов, т. е. изменяют емкость С:

Подвижные электроды втягиваются до тех пор, пока вращающий момент не станет равен противодействующему моменту. Из условия равенства моментов следует, что



Шкала прибора квадратичная, поэтому изменение полярности приложенного напряжения не изменяет направления вращения. При приложенном переменном напряжении прибор реагирует на среднее значение момента за период

где u(t) = U_m sin щt -- мгновенное значение переменного напряжения; U -- среднеквадратическое значение напряжения.

Достоинства электростатических приборов -- высокое входное сопротивление; малая, но переменная входная емкость; малая мощность потребления; возможность использования в цепи как постоянного, так и переменного токов; широкий частотный диапазон; независимость показаний от формы кривой измеряемого напряжения. Показания прибора соответствуют среднеквадратическому значению измеряемого напряжения.

Недостатки -- квадратичная шкала; малая чувствительность из-за слабого собственного электрического поля; невысокая точность; возможность пробоя между электродами; необходимость экрана.

Электростатические вольтметры применяют для измерения в цепях с маломощными источниками и при лабораторных исследованиях в цепях высокого напряжения. В совокупности с электронными усилителями их используют как высокочувствительные электрометры и вольтметры переменного тока.

Погрешности. Основная погрешность электростатических приборов складывается из погрешности отсчета, от упругого последствия растяжек, от изменения частоты и температуры, погрешности от контактной разности потенциалов, термоЭДС, поляризации диэлектриков и др.

При перемене полярности измеряемого постоянного напряжения или при переходе с постоянного тока на переменный контактная разность потенциалов U_к, вызывает погрешность

,

где U_ном- номинальное значение измеряемого напряжения.

Для снижения UK до уровня 20 -- 50 мВ применяется специальная технология обработки поверхности электродов.

Погрешность от термоЭДС появляется в результате применения разнородных проводниковых материалов в измерительной цепи и наличия перепада температур в объеме ИМ. Значение этой погрешности определяется аналогично погрешности от контактной разности потенциалов.

Погрешность от поляризации диэлектрика возникает при подаче напряжения между электродами и обусловливает появление обратной ЭДС в измерительной цепи. Для снижения влияния поляризации диэлектрика применяют изоляционный материал с малым значением диэлектрической проницаемости, а также экранируют диэлектрик от подвижного электрода путем металлизации свободной поверхности, обращенной к подвижному электроду. Металлическое покрытие диэлектрика электрически соединяют с подвижной частью.

Частотная погрешность г_f (в номинальной области частот) возникает из-за зависимости активного сопротивления проводов и растяжек от частоты, наличия собственной емкости прибора и индуктивности проводов

,

где f - частота измеряемого напряжения; f₀ - резонансная частота цепи прибора (в пределах 30--100 МГц); C - собственная емкость прибора; R - сопротивление проводов и растяжек.

В приборах с защитным сопротивлением R_З при работе на высоких частотах появляется дополнительная погрешность за счет емкостного тока

.

Возрастание этой погрешности с увеличением частоты ограничивает применение защитного сопротивления до частот порядка 300 кГц.

Погрешность, обусловленная влиянием внешних электростатических полей, уменьшается экранированием прибора. Экран соединяют с одним из зажимов прибора и заземляют.

Температурная погрешность электростатического прибора вызывается изменениями упругости материала растяжек и емкости ИМ с изменением температуры

где в_W - термоупругий коэффициент растяжек; в_с - температурный коэффициент изменения емкости ИМ.

В приборах класса точности выше 0, 5 для компенсации температурной погрешности используются различные конструктивные меры, например, крепление растяжек на термобиметаллических пластинах.

Области применения. Электростатические приборы характеризуются: 1) весьма малым собственным потреблением мощности на постоянном токе и низких частотах. Это, объясняется тем, что оно обусловлено только кратковременным зарядным током и протеканием весьма малых токов утечки через изоляцию. На переменном токе потребление мощности также невелико ввиду малой емкости ИМ и малых диэлектрических потерь в изоляции;

2) широким частотным диапазоном (от 20 Гц до 35 МГц);

3) малой зависимостью показаний от изменений формы кривой измеряемого напряжения;

4) возможностью использования их в цепях постоянного и переменного токов для непосредственного измерения высоких напряжений (до 300 кВ) без применения измерительных трансформаторов напряжения. Наряду с этим электростатические приборы имеют и недостатки: они подвержены сильному влиянию внешних электростатических полей, обладают низкой чувствительностью к напряжению, имеют неравномерную шкалу, которую необходимо выравнивать за счет выбора формы электродов, и др.

Точность электростатических приборов можно получить высокой за счет применения специальных конструктивно-технологических мероприятий по снижению погрешностей. В настоящее время разработаны переносные приборы классов точности 0, 2; 0, 1 и 0, 05.

Эти приборы используют главным образом для измерения напряжения в цепях постоянного и переменного токов. Выпускаются щитовые вольтметры на напряжения от 30 В до 15 кВ классов точности 1, 0 и 1, 5 с частотным диапазоном от 20 Гц до 3 МГц. Переносные вольтметры классов точности 0, 5; 1, 0 и 1, 5 выпускаются на напряжения от 10 В до 3 кВ с частотным диапазоном до 35 МГц. МГц. Вольтметры самой высокой точности (классов 0, 05 и 0, 1) имеют пределы измерения 50, 150 и 300 В и частотный диапазон от 20 Гц до 500 кГц. Выпускаются высоковольтные приборы на напряжения от 7, 5 до 300 кВ.

Кроме измерения напряжения электростатические приборы используют для измерения других электрических величин (мощности, сопротивления, индуктивности и т. п.). Измерительные механизмы электростатической системы применяют также во многих специальных приборах (автокомпенсаторах, компараторах, высокочувствительных электрометрах и др.).

Принципиальные схемы электростатических приборов показаны на рис. 17. Вольтметры на низкие напряжения (с пределами измерения 30 -500 В) имеют защитное сопротивление (рис. 17, а), встраиваемое внутрь прибора и ограничивающее ток при случайном замыкании электродов. В таких вольтметрах расстояние между электродами очень мало (десятые доли миллиметра), и изменение емкости механизма при повороте подвижной части достигается за счет изменения активной площади электродов (площади взаимного перекрытия электродов), поэтому при случайных толчках и ударах возникает опасность короткого замыкания электродов. Вольтметр включается в сеть с помощью зажимов А и Б. Подвижный электрод 2 соединен с экраном. При высокой частоте (свыше 300 кГц) из-за большой погрешности за счет емкостного тока защитное сопротивление отключается (при этом вольтметр включается в сеть посредством зажимов А и Э).

а) б) в)

Рис. 17

Вольтметры на высокие напряжения (от 600 В и выше) защитных сопротивлений не имеют (рис. 17, б), так как расстояния между электродами в этих приборах велики), и изменение емкости механизма достигается за счет изменения расстояния между электродами.

Для измерения напряжения и других величин, функционально с ним связанных (например, мощности), применяются электрометры - приборы с тремя электродами, находящимися под разными потенциалами. Наиболее распространены квадрантные электрометры с подвижным электродом-бисквитом и двумя парами неподвижных электродов - квадрантов (противоположные квадранты электрически соединены между собой). В электрометрах можно использовать напряжения вспомогательного источника, что позволяет повысить чувствительность при изменениях на постоянном токе (потенциала, заряда).

Квадрантный электрометр по схеме бисквитного включения применяется также для измерения мощности. В этом случае (рис. 17, в) на обе пары квадрантов 1 и 3 подается напряжение U_ш с шунта R_ш, по которому протекает ток I измеряемой цепи, а подвижный электрод 2 подключается к напряжению U измеряемой цепи. При этом вращающий момент электрометра пропорционален произведению UU_шcos? (? -- угол между напряжениями), т. е. его можно использовать в качестве ваттметра. Показание прибора пропорционально сумме измеряемой мощности и половины мощности потерь в шунте, т. е. в показания прибора необходимо вводить поправку.

Логометры

Логометрами называют приборы, измеряющие отношение двух величин, например двух токов.

Магнитоэлектрические логометры измеряют отношение двух постоянных токов. Приборы этого типа в настоящее время получили широкое применение в измерительной технике. На их базе создано значительное число приборов различного назначения, используемых в авиационном оборудования. Это объясняется тем, что показания магнитоэлектрических логометров не зависят от колебаний напряжения источника питания. Кроме того, они отличаются хорошими эксплуатационными данными и невысокой стоимостью. Особенностью логометров МЭС является то, что в них вращающийся и противодействующий моменты создаются за счет взаимодействия токов катушек с магнитным полем постоянного магнита. Направления токов в рамках выбираются так, чтобы соответствующие им момента были направлены встречно.

В настоящее время наибольшее распространение получали магнитоэлектрические логометры двух типов:

логометры с подвижными рамками и неподвижным постоянным (внерамочным или внутрирамочным) магнитом;

логометры с подвижным внутрирамочным магнитом.

Принцип работы логометра МЭС рассмотрим на примере логометра с подвижными рамками. Принципиальная схема такого логометра показана на рис. 18.

От обычного прибора МЭС логометр конструктивно отличается следующим:

1. Логометр имеет две одинаковые, жестко связанные между собой под определенным углом рамки.

2. Магнитное поле в воздушном зазоре неравномерно за счет придания специальной формы неподвижному стальному сердечнику или полюсным наконечникам постоянного магнита. Необходимость в этом вызвана тем, что с поворотом подвижной части логометра вращающий момент должен убывать, а противодействующий расти.



Рис. 18 Рис. 19

При протекании по рамкам 1 и 2 логометра токов I₁ и I₂ на подвижную часть прибора будут действовать два момента:

;

;

где В₁(б) и В₂(б) - соответственно магнитная индукция в местах расположения первой и второй рамок.

Подвижная часть логометра будет находиться в положении равновесия при равенстве моментов М₁ и М₂, один из которых - М₁ - является вращающим, а другой - М₂ - противодействующим:

. (19)

(20)

Функции ш₁(б) и ш₂(б) называются переменными множителями. Решая уравнение (30) относительно б, найдем

 (21)

Из выражения (21) следует, что отклонение подвижной части логометра определяется не абсолютным значением токов I₁ и I₂, а их отношением. Причем угол поворота подвижной части б будет зависеть от отношения токов I₁/I₂ только в том случае, если переменные множители ш₁(б) и ш₂(б) будут различны и по крайней мере один из них должен зависеть от угла поворота подвижной части. Характер функции F(б) (19), а следовательно, и характер шкалы магнитоэлектрического логометра определяются законом изменения переменных множителей ш₁(б) и ш₂(б). Поэтому, изменяя определенный образом переменные множители, можно обеспечить необходимый характер шкалы. Как следует из выражений (31), получение требуемого закона изменения переменных множителей может быть достигнуто двумя способами: изменением магнитной индукции в воздушном зазоре В₁(б) и В₂(б) по определенному закону или изменением активных площадей рамок S₁ и S₂ при изменении угла поворота подвижной части прибора. На рис. 18 показана схема магнитоэлектрического логометра, на которой получение желаемого закона изменения переменных множителей обеспечивается изменением магнитной индукции вдоль зазора с помощью сердечника миндалевидной формы. Неодинаковый характер функций ш₁(б) и ш₂(б) обеспечивается путем смещения рамок логометра на угол г друг относительно друга (рис. 19).

Необходимый характер изменения переменных множителей ш₁(б) и ш₂(б) также может быть достигнут за счет эксцентричной установки внутреннего магнитопровода (рис. 20) или изменения активных площадей рамок при повороте подвижной части прибора (рис. 21).



Размещено на http://www.allbest.ru/

Магнитоэлектрические логометры с подвижными рамками выполняются двух типов: связанного типа, в которых рамки, сдвинутые на определенный угол, вращаются в одном и том же магнитном поле, и логометры несвязанного типа, в которых рамки размещаются в различных магнитных полях. В логометрах второго типа имеется большая возможность воздействовать на характер его шкалы путем создания различных законов изменения магнитного поля в зависимости от угла поворота рамок.

Магнитоэлектрические логометры используются в качестве указателей в самолетных электрических манометрах (ЭДМУ, ЭМ-100, ЭМ-10), в самолетных электрических термометрах сопротивления (ТУЗ-48, ТНВ-15, ТЭМ-45), в установках для проверки манометров ЭУПМ-2М и термометров УПТ-1М, а также в приборах-указателях положения (УП-11-11, УЗП-47, УШ-48 и др.).

Условные обозначения электромеханических приборов

В таблице 3 приведены условные обозначения некоторых типов приборов.

Таблица 3

На шкалах электромеханических приборов наносятся следующие условные обозначения:

а) обозначение рода тока (например, " ^__ " - ток постоянный; " ~ " - ток переменный; " " - ток постоянный и переменный;

б) обозначение единицы измеряемой величины (например, mA, B);

в) обозначение рабочего положения прибора: - для горизонтального положения шкалы; ^ - прибор применять в вертикальном положении шкалы; Р--a⁰ - для установления под углом a⁰;

г) обозначение класса точности (например, 1, 5; 2, 5 ; 1, 5 );

д) обозначение испытательного напряжения изоляции измерительной цепи по отношению к корпусу, например, - испытательное напряжение, например, 2 кВ.

Кроме этого на шкале приводится условное изображение принципа действия и буквенное обозначение прибора.

Расширение пределов измерения амперметров и вольтметров переменного тока

В цепях переменного тока для расширения пределов измерения приборов широко используются трансформаторы напряжения и тока. Кроме обеспечения требуемого предела измерения измерительные трансформаторы обеспечивают изоляцию слаботочных и низковольтных измерительных цепей от высоковольтных и сильноточных силовых цепей.

Принципиальная схема цепи с трансформатором напряжения приведена на рис. 22, а, с трансформатором тока - на рис. 22, б. При испытании сравнивается напряжение или ток на входе (первичной обмотке) измерительного трансформатора (соответственно приборы PV1 и PA1) с напряжением (током) на выходе (вторичной обмотке) трансформатора (приборы PV2 и PA2). По результатам эксперимента строится градуировочная характеристика трансформатора: зависимость выходного напряжения (тока) от входного напряжения (тока) и определяется коэффициент трансформации трансформаторов.

а)
б)

Рис. 22. Принципиальная электрическая схема испытания трансформатора напряжения (а) и трансформатора тока (б).

Трансформатор напряжения должен работать в режиме холостого хода. В испытываемой цепи (рис. 22, а) это условие обеспечивается высоким входным сопротивлением мультиметра PV2 (более 1 МОм). Коэффициент трансформации определяется отношением напряжений на входе и выходе трансформатора

.

На рис. 22, а показана стандартная маркировка выводов обмоток трансформатора напряжения:

- первичная обмотка (прописные буквы) А - начало обмотки, Х - конец обмотки; - вторичная обмотка (строчные буквы) а - начало обмотки, х - конец обмотки. Начала и концы обмоток трансформатора необходимо учитывать, например, при подключении средств измерения энергии (счетчики) или мощности (ваттметры и т. п.).

В отличие от трансформатора напряжения, трансформатор тока должен работать в режиме короткого замыкания вторичной обмотки. Этот режим обеспечивается низким сопротивлением амперметра (миллиамперметра) PA2 в цепи этой обмотки (рис. 22, б). Коэффициент трансформации определяется отношением токов на входе и выходе трансформатора

.

Разрыв вторичной обмотки трансформатора тока создает аварийный режим с выходом из строя трансформатора тока. В испытываемой слаботочной цепи для защиты от режима холостого хода (обрыва) параллельно вторичной обмотке трансформатора тока включен резистор R2 (рис. 22, б). Величина резистора (1 кОм) выбрана исходя из максимально допустимого напряжения на вторичной обмотке испытываемого трансформатора тока (5 В, при номинальном токе вторичной обмотки 5 мА). Сопротивление резистора R2 существенно больше сопротивления амперметра PA2, т. е. влияние R2 на ток PA2 незначительно. Резистор R1 ограничивает ток в цепи первичной обмотки трансформатора Т1 (рис. 3.5.1б).

На рис. 22, б показана маркировка выводов обмоток трансформатора тока: - Л1 и Л2 - начало и конец первичной обмотки, включаемой в цепь, где необходимо измерить ток (для энергосистем - в «линию» передачи энергии); - И1 и И2 - начало и конец вторичной обмотки, включаемой в цепь измерительных приборов.

5. Схема исследования, приборы и оборудование

Рис. 23. Принципиальная электрическая схема для расширения предела измерения вольтметра



Рис. 24. Принципиальная электрическая схема для расширения предела измерения амперметра

Перечень аппаратуры

Обозначение	Наименование	Тип	Параметры
G1	Однофазный источник питания	218	~ 220 В / 16 А
А1	Блок генераторов напряжения	212.2	Синусоидальное напряжение Частота 0, 2…20 кГц, Амплитуда 0…10 В
А3	Блок мультиметров	510.1	Аналоговый мультиметр 7050, цифровой мультиметр MY60
А7	Блок резисторов	2330	Переменные резисторы 2х10 кОм; 330 Ом; 10 Ом
А9	Блок измерительных трансформаторов	419	Трансформатор напряжения 24 В/2, 75 В; Трансформатор тока 0, 2 А/5 мА.

6. Порядок выполнения работы

Задание

1. Подключением трансформатора напряжения расширить предел измерения вольтметра переменного тока с В до В.

2. Подключением трансформатора тока расширить предел измерения миллиамперметра с мА до мА.

Расширение пределов измерения вольтметра переменного тока с помощью трансформатора напряжения

Убедитесь, что переключатели «Сеть» блоков, используемых в эксперименте, выключены.

Соедините аппаратуру в соответствии со схемой электрической соединений рис. 5.

Установите параметры «Генератора напряжений специальной формы» блока генераторов А1 (212.2):

- переключатель «Форма» в положение синусоидального напряжения; - минимальное выходное напряжение: ручка регулирования выходного напряжения «Амплитуда» повернута против часовой стрелки до упора; - ручка регулирования «Частота» повернута против часовой стрелки до упора (установлена минимальная частота - примерно 150…250 Гц).

Переключатели пределов измерения мультиметров блоков А2 и А3 установите на предел измерения переменного напряжения («20 В» для MY60).

Включите устройство защитного отключения и автоматический выключатель в однофазном источнике питания G1.

Включите выключатель «СЕТЬ» блока генераторов напряжения А1, блоков мультиметров А2 и А3 и выключатели питания мультиметров.

Ручкой регулировки напряжения «Амплитуда» генератора А1 задайте ряд напряжений на входе трансформатора напряжения от 1 до 10 В.

Измерьте напряжения на входе (мультиметр MY60, А3) и выходе (мультиметр РС5000, А2) трансформатора.

Таблица 1. Измерение коэффициента трансформации трансформатора напряжения

Напряжение , В	1	2	3	4	5	6	7	9	10
Напряжение , В
Коэффициент трансформации , отн. ед.

По окончании эксперимента отключите питание всех блоков.

Расширение пределов измерения амперметра с помощью трансформатора тока

Убедитесь, что переключатели «Сеть» блоков, используемых в эксперименте, выключены.

Соедините аппаратуру в соответствии со схемой электрической соединений рис. 6.

Ручку переменного резистора 330 Ом блока А7 поверните по часовой стрелке до упора (максимальное сопротивление).

Установите параметры «Генератора напряжений специальной формы» блока генераторов А1 (212.2):

- переключатель «Форма» в положение синусоидального напряжения; - максимальное выходное напряжение: ручка регулирования выходного напряжения «Амплитуда» повернута по часовой стрелки до упора; - ручка регулирования «Частота» повернута против часовой стрелки до упора (установлена минимальная частота - примерно 150…250 Гц).

Переключатели пределов измерения мультиметров блоков А2 и А3 установите на предел измерения переменного тока («200 мА» для MY60, «mA» для РС5000).

Включите устройство защитного отключения и автоматический выключатель в однофазном источнике питания G1.

Включите выключатель «СЕТЬ» блока генераторов напряжения А1, блоков мультиметров А2 и А3 и выключатели питания мультиметров.

Ручкой переменного резистора 330 Ом (А7) установите входной ток трансформатора тока180…200 мА, по показаниям мультиметра MY60 (А3).

Ручкой регулировки выходного напряжения «Амплитуда» генератора А1 задайте ряд токов на входе трансформатора тока от 180 до 40 мА. Измерьте токи на входе (мультиметр MY60, А3) и выходе (мультиметр РС5000, А2) трансформатора. Результаты занесите в табл. 2.

Таблица 2. Измерение коэффициента трансформации трансформатора тока

Ток , мА	180	160	140	120	100	80	60	50	40
Ток , мА
Коэффициент трансформации , отн.ед.

Обработка результатов измерений

Постройте калибровочную характеристику трансформатора напряжения . Рассчитайте коэффициент трансформации для каждой пары напряжений и (, где - число опытов по измерению , ). По результатам проведенных измерений определите среднее значение коэффициента трансформации

Постройте калибровочную характеристику трансформатора тока . Рассчитайте коэффициент трансформации для каждой пары токов и (, где - число опытов по измерению , ). По результатам проведенных измерений определите среднее значение коэффициента трансформации



Определите относительную погрешность найденного экспериментально коэффициента трансформации тока относительно его номинального значения

.

Относительная погрешность в процентах:

.

Оформить отчет и сделать заключение о годности прибора, подготовиться к защите отчета по контрольным вопросам, приведенным ниже.

7. Контрольные вопросы

1. Что называется классом точности прибора?

2. Что называется чувствительностью прибора?

4. Могут ли приборы магнитоэлектрической системы употребляться для измерения переменного тока?

5. Какие приборы называются астатическими?

6. Объясните принцип действия приборов магнитоэлектрической системы, электродинамической, электромагнитной систем.

7. Каким знаком на панелях электроизмерительных приборов выполняется обозначение, указывающее, что прибор предназначен для работы в морских или полевых условиях, в сухих отапливаемых помещениях?

8. Для чего приборы высокого класса точности снабжаются зеркальной шкалой?

9. С какой целью используются в приборах корректор и арретир?

10. Можно ли считать, что абсолютная погрешность одинакова в любом месте шкалы прибора?

11. В какой части шкалы прибора измерения наиболее точные и почему?

12. Почему у приборов магнитоэлектрической системы равномерная шкала, а у приборов электромагнитной системы - неравномерная?

13. Как подразделяются приборы по конструкции отсчетного устройства?

14. Как подразделяются приборы по количеству диапазонов измерений?

15. Как обозначаются на панелях электроизмерительных приборов факт пригодности использования прибора для измерения в цепях трехфазного тока с равномерной нагрузкой фаз?

16. От чего зависит величина отклонения стрелки амперметра и вольтметра?

17. В чем различие измерительных цепей амперметра и вольтметра?

18. Какое сопротивление называется шунтирующим? Приведите формулу для расчета сопротивления шунта к амперметру.

19. В каких случаях амперметры включаются в измерительную цепь без шунтов, вольтметры - без добавочных сопротивлений?

20. В каких случаях применяются наружные и внутренние шунты?

21. Какие шунты называют многопредельными?

22. Приведите формулу расчета добавочного сопротивления к вольтметру.

23. Нарисуйте схему многопредельного вольтметра.

24. Что значит проградуировать электроизмерительный прибор?

25. Как построить градуировочную кривую, градуировочный график электроизмерительного прибора?

26. Исходя из вида градуировочного графика, определите, к какой системе относится электроизмерительный механизм прибора?

Размещено на Allbest.ru