Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования


Скачать 267.26 Kb.
НазваниеГосударственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
страница1/3
Дата публикации05.04.2013
Размер267.26 Kb.
ТипМетодические указания
userdocs.ru > Право > Методические указания
  1   2   3


ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
КАМСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ИНЖЕНЕРНО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ
Кафедра «Электротехника и электроника»

ИЗУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ

Методические указания к выполнению лабораторной работы

Набережные Челны

2007
Изучение электроизмерительных приборов: методические указания к выполнению лабораторной работы./Составители: Гумеров А.З., Хуснуллина Л.Р. – Набережные Челны: Изд-во ИНЭКА, 2007. – 28 с.


Рецензент: доцент каф. АиИТ, к.т.н. Заморский В.В.


Печатается по решению научно-методического совета Камской государственной инженерно-экономической академии

© Камская государственная инженерно-экономическая академия, 2006 год
^ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

ИЗУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ
Цель работы: ознакомление с устройством и принципом действия электроизмерительных приборов различных систем.
Краткие теоретические сведения
Измерением называется нахождение значений физических величин опытным путем с помощью специальных технических средств. Средство из­мерений, предназначенное для воспроизведения физической величины задан­ного размера, называется мерой. Устройства, при помощи которых произво­дится сравнение измеряемых электрических вели­чин с единицами измерения, называют электроизмерительными приборами.

Электроизмерительные приборы классифицируются по роду изме­ряе­мой величины, принципу действия, роду тока, точности, способу отсчета и другим признакам, определяющим их устройства, назначе­ние, способ приме­нения и свойства.

^ Методы электрических измерений. По способу получения результата различают прямые, косвенные и совместные измерения. Прямыми называют измерения, при которых искомое значение величины находят непосредст­венно из опытных данных. Примеры прямых измерений: измерение силы тока амперметром, сопротивления – омметром. Косвенными называют измерения, при которых искомое значение величины Y находят на основании известной зависимости между этой величиной и величинами X1, Х2, …, Хn, подвергае­мыми прямым измерениям. В результате измерения искомая величина нахо­дится путем вычисления по формуле Y=F(X1, Х2, …, Хn). Совместными назы­вают производимые одновременно измерения двух или нескольких разно­именных величин для нахождения зависимости между ними.

^ Род измеряемой величины. Он указывается в виде обозна­чения единиц измерения, в которых градуирован прибор. Обозначения даются по междуна­родному стандарту, например: kA, mA, U и т.д. Название прибора определя­ется физической природой измеряемой ве­личины. Так, приборы для измере­ния силы тока называются ампер­метрами. В зависимости от чувстви­тельно­сти они могут называться также микро-, милли- или килоампермет­рами, на­звание определяется тем, в каких единицах градуирована их шкала.

Особо чувствительные приборы, не имеющие стандартной градуи­ровки, называются гальванометрами, их чувствительность или цена деления шкалы указывается в паспорте, а также на шкале или на прикрепленной, а прибору табличке.

Приборы для измерения напряжения называются вольтмет­рами (микро-, милли-, киловольтметры); электростатические вольтметры без стан­дартной гра­дуировки – электрометрами.

Кроме приборов, предназначенных для измерения тока и на­пряжения, существует большое количество приборов, основанных, в конечном счете, на измерении токов и напряжений. Наиболее важные из них:

- приборы для измерения мощности – ваттметры;

- приборы для измерения работы тока – счетчики электро­энергии;

- приборы для измерения сопротивлений – омметры (мегаомметры, те­раомметры);

- приборы для измерения частоты переменного тока – частотомеры;

- приборы для измерения сдвига фаз в цепях переменного тока – фазо­метры.

Имеются также и другие приборы, более узкого назначения.

Существуют также комбинированные и многопредельные приборы, назначения и пределы которых изменяются от способа пере­ключения. В ла­бораторной практике распространены переносные со­вмещенные амперволь­томметры (авометры или тестеры).

Род измеряемой величины всегда указывается на приборе или его шкале, или около его клеммы, или на специальной маркиро­вочной табличке, прикрепленной к прибору.

^ Система прибора. В основу устройства прибора могут быть положены самые разнообразные действия электрического тока. По принципу действия все электроизмерительные приборы делятся на следующие типы: магнито­электрическую, электромагнитную, электродинами­ческую, ферродинамиче­скую, индукционную, термоэлектрическую, вибрационную, тепловую, детек­торную, электронную, фотоэлектрическую, электростатическую.

При работе с любым прибором необходимо знать, к какой системе он относится, так как от этого зависят способы его примене­ния. Система при­бора обозначается на шкале специальным значком (см. приложение).

^ Род тока и диапазон частот. Приборы постоянного тока от­личаются значком «—» на шкале, приборы переменного тока – «~», если прибор рабо­тает и на постоянном и на переменном токе, то на шкале ставится значок «». Большинство приборов переменного тока рассчитано на стандартную сете­вую частоту (в России – 50 Гц). Если же прибор рассчитан на какую- либо дру­гую частоту, то она ука­зывается на шкале (например – 100 Hz). Аб­солютная погрешность прибора мо­жет удваиваться при отклонении частоты на 10% от номинальной. Ино­гда на приборе указывают пределы допустимых частот (например, 40-50 Hz), при которых ошибка показаний прибора не пре­вышает его аб­солютной погреш­ности. Кроме того, может указываться расши­ренная область частот (напри­мер, 20-45-55-120 Hz), в пределах которой ошиб­ка может достигать удвоен­ной абсолютной погрешности.

^ Точность прибора. Степень приближения результатов измере­ния к ис­тинному значению измеряемой величины зависит от досто­верности воспро­изведения мерами основных единиц, точности изме­рительных приборов и применяемых методов измерения. Результаты измерений всегда отличаются от действительного значения измерен­ной величины. Поэтому следует учиты­вать точность, с которой полу­чено значение определяемой величины.

Точность прибора характеризуется его погрешностями. Отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины называют погрешностью измерения. Различают абсолютную, относительную и приве­денную погрешности измерения.

^ Абсолютная погрешность измерения ΔА равна разности между резуль­татом измерения Ах и истинным значением измеренной величины А:
(1)

^ Относительная погрешность измерения δА представляет собой отно­шение абсолютной погрешности измерения к истинному значению измеряе­мой величины, выраженное в процентах:
(2)
^ Приведенная погрешность γ есть выраженное в процентах отношение абсолютной погрешности ΔА к нормирующему значению хN:
(3)
Для приборов с нулевой отметкой на краю или вне шкалы нормирую­щее значение равно конечному значению диапазона измерений. Для приборов с двусторонней шкалой, т.е. с отметками шкалы, расположенными по обе стороны от нуля, оно равно арифметической сумме конечных значений диа­пазона измерений.

Относительная погрешность определяет точность измерения данного значения измеряемой величины, т.е. погрешность только в данной точке шкалы. При постоянстве абсолютной погрешности прибора на всех уча­стках шкалы относительная погрешность увеличивается к началу шкалы. По­этому рекомендуется так подбирать приборы, чтобы значение измеряемой величины составляло 70-80 % от номинального значения предела измерения данного прибора.

Приведенная погрешность характеризует точность прибора по всей шкале измерения. Завод-изготовитель гарантирует, что наибольшая приве­денная относительная погрешность прибора в пределах рабочей части его шкалы не превышает определенного значения, называемого допустимой по­грешностью прибора. По величине этой погрешности все показывающие приборы подразделяются на классы точности. Класс точности – это обоб­щенная характеристика прибора, определяемая пределами допускаемых ос­новных и дополнительных погрешностей.

Выпускаются приборы следующих классов:

0.05; 0.1; 0.2 – образцовые приборы, применяемые в основном, для проверки и градуировки рабочих приборов;

0.5; 1.0 – лабораторные приборы массового применения;

1.5; 2.5; 4 – технические приборы.

В зависимости от условий возникновения погрешностей различают:

основную погрешность – погрешность средств измерений, используе­мых в нормальных условиях;

дополнительную погрешность, возникающую при отклонении условий эксплуатации от нормальных.

Класс точности численно определяет допустимую основную погреш­ность.

Для получения действительного значения измеряемой величины в ряде случаев учитывают погрешности средств измерений путем введения попра­вок. Поправкой называется абсолютная погрешность, взятая с обратным зна­ком:
(4)
^ Чувствительность и цена деления прибора. Чувствительностью электроизмерительного прибора называется отношение линейного или угло­вого перемещения n указателя к измеряемой величине Х, вызывающей это перемещение:
(5)
Величина, обратная чувствительности, называется ценой деления при­бора:
(6)
^ Рабочее положение шкалы прибора. Существует три рабочих поло­жения шкал приборов: вертикальное, горизонтальное, под определенным уг­лом.

Сопротивление приборов или другая величина, характери­зующая ис­кажения, вносимые прибором в работу электрической цепи. Из основ­ных технических требований, предъявляемых к электроизме­рительным при­борам, следует выделить, что прибор должен потреб­лять малую мощность электри­ческой цепи. Для учета искажений в паспорте или на шкале прибора указыва­ется внутренне сопротивление прибора, падение напряжения (для ампермет­ров), ток (для вольтмет­ров) при отклонении стрелки на всю шкалу. Для при­боров переменного тока указывается также индуктивность катушек измери­тельного меха­низма.

^ Температура и влагоустойчивость обозначаются знаками Б, В1, В2. Все приборы градуируются при температуре 20° С (если не указана другая рабо­чая температура). Приборы группы А (значок А не ставится) предна­значены для работы при температурах +10°÷+35о С при относительной влаж­ности до 80%, причем их основная погрешность удваивается на каждые 10 изменения темпера­туры. Приборы группы Б, В1, В2 могут работать в более жестких ус­ловиях.

Устойчивость к механическим воздействиям и степень гер­метич­ности корпуса: обыкновенный (без обозначения), обыкновенный с повы­шенной точностью (ОП), тряскопрочный (ТП), вибропрочный (ВБ), нечувст­витель­ный к тряске (ТН) и вибрации (ВН), ударопрочный (УП), брызгозащи­щенный (Бз), водозащищенный (Вз), герметический (Гм), газозащищенный (Гз), пыле­защищенный (Пз), взрывобезопасный (Вб).

Существенное значение для характеристики прибора имеют детали конструкции. Например, приборы делят по способу монтажа (щитовые, пере­носные), по способу отсчета (т.е. по конструкции указа­теля и шкалы). В по­следнее время широко начали применять приборы с цифровым отсчетом.

На приборе указываются: марка завода-изготовителя, год выпуска и заводской номер Государственного общесоюзного стандар­та, в соответствии, с которым изготовлен прибор.
^ Основные системы электроизмерительных приборов

Аналоговые измерительные приборы состоят из измерительной цепи, измерительного механизма и отсчетного устройства (рисунок 1).



Рисунок 1 – Структурная схема электроизмерительных приборов
^ Измерительная цепь служит для преобразования измеряемой ве­личины х в электрическую величину y, непосредственно воздействующую на измери­тельный механизм.

В измерительном механизме электрическая энергия преобразуется в механическую энергию перемещения подвижной части. У большинства изме­рительных механизмов перемещение подвижной части состоит в повороте относительно неподвижной оси на угол α.

Отсчетное устройство состоит из указателя и шкалы. Оно преобразует угловое перемещение подвижной части в перемещение указателя l, которое выражается в делениях или миллиметрах шкалы.
^ Магнитоэлектрические механизмы

Работа механизмов магнитоэлектрической системы основана на взаи­модействии магнитного потока постоянного магнита и тока, проходящего по катушке (рамке). Возникающий при этом вращающий момент отклоняет под­вижную часть механизма относительно неподвижной. В зависимости от того, какой из указанных элементов (постоянный магнит или рамка) является под­вижной, частью, различают механизмы с подвижной рамкой и с подвижным магнитом.

Магнитная цепь измерительного механизма с внеш­ним магнитом (ри­сунок 2) состоит из сильного постоянно­го магнита ^ 1, полюсных наконечни­ков с цилиндрической расточкой 3, цилиндрического сердечника 4 и магни­топровода 5, выполненных из магнитомягкого материала. В воздушном за­зоре между сердечником и полюсными наконечниками создается сильное, практически равно­мерное радиальное магнитное поле.


Рисунок 2 – Магнитоэлектрический механизм с внешним магнитом
Подвижная часть механизма 2 представляет собой катушку (рамку) прямоугольной формы из тонкого мед­ного или алюминиевого провода, намо­танного на алюми­ниевый каркас (либо без каркаса), которая может пово­рачи­ваться вокруг сердечника в магнитном поле. К рам­ке с двух сторон приклеи­ваются алюминиевые буксы для закрепления растяжек или кернов. Уравно­вешива­ние подвижной части осуществляется грузиками 6. Стрелка 7 и ци­ферблат со шкалой образуют отсчетное устройство.

Когда по катушке 2 течет ток, на неё со стороны магнитного поля дей­ствует силы, стремящиеся повернуть рамку и поставить её в положение, в котором магнитный поток, охватываемый током, максимален. Момент этих сил Мвр (вращающий момент) пропорционален силе тока I, а также площади рамки, числу витков и индукции B магнитного поля в зазоре.
(7)
где l, b, S – активная длина, ширина и площадь катушки;

w – число витков катушки;

Ψ – потокосцепление катушки.
Рамка в первоначальном положении удерживается упругими силами. Они создаются либо спиральными пружинками, прикрепленными одним кон­цом к оси рамки, а другим – к неподвижным частям прибора, либо (в прибо­рах высокой чувствительности) – упругой нитью 8, на которой подвешена рамка. Упругие силы создают противодействующий момент Мпр. при дейст­вии тока рамка будет отклоняться до тех пор, пока момент упругих сил Мпр не станет равным Мвр. Следовательно, равновесный угол φ отклонения будет зависеть от силы тока. Отсчитывая этот угол по шкале с помощью стрелки 7, можно определить силу тока, если прибор предварительно отградуирован.

В приборах магнитоэлектрической системы отклонение подвижной части пропорционально току, т.е. прибор имеет равномерную шкалу.

Для регулирования нормального угла отклонения в механизмах име­ется магнитный шунт 9. Это пластинка из магнитомягкого материала, через которую проходит часть магнитного потока. Перемещая её, можно регулиро­вать ответвляющийся в магнитный шунт магнитный поток и тем самым изме­нять магнитную индукцию в воздушном зазоре.

Достоинством магнитоэлектрического механизма по сравнению с дру­гими механизмами является большая чувствительность, малое собственное потребление мощности, малое влияние внешних магнитных полей благодаря сильному собственному магнитному полю, равномерность шкалы.

Недостатки магнитоэлектрических приборов – сложность конструкции, высокая стоимость, а также чувствительность к перегрузкам и изменениям тока.
  1   2   3

Похожие:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования iconФедеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального...
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования iconУчебно-методический комплекс Ростов-на-Дону 2011 федеральное государственное...
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования iconМинистерство образования и науки Российской федерации Федеральное...
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования iconФедеральное государственное бюджетное образовательное учреждение...
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования iconФедеральное государственное автономное образовательное учреждение...
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования iconФедеральное государственное бюджетное образовательное учреждение...
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования iconФедеральное государственное бюджетное образовательное учреждение...
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования iconФедеральное государственное бюджетное образовательное учреждение...
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования iconФедеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального...
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования iconМинистерство образования и науки российской федерации федеральное...
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2020
контакты
userdocs.ru
Главная страница