Студопедия
Новини освіти і науки:
Контакти
 


Тлумачний словник






ВИВЧЕННЯ ЕЛЕКТРОВИМІРЮВАЛЬНИХ ПРИЛАДІВ

Мета. Вивчити класифікацію, будову, принцип дії і призначення електровимірювальних приладів, навчитися підбирати прилад та користуватися ним.

 

Обладнання. Амперметри, вольтметри, омметри, ватметри різних систем і конструкцій (не менше 10 приладів).

 

ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ.

Електровимірювальним приладом називається сукупність деталей і механізмів, які служать для безпосереднього вимірювання якої-небудь електричної величини.

В принципах роботи електровимірювальних приладів використовуються різні прояви електричного струму. Для вимірювання якої-небудь електричної величини в електровимірювальних приладах енергія електричного струму завжди перетворюються в механічну енергію, яка витрачається для переміщення покажчика над відповідною шкалою.

Всякий електровимірювальний прилад складається з рухомої і нерухомої частин. По величині переміщення рухомої частини судять про величину вимірюваного струму, напруги, потужності, тому це переміщення повинно залежати тільки від вимірюваної величини, а не від яких-небудь інших факторів.

До електровимірювальних приладів пред’являють такі технічні вимоги:

1. Прилад повинен бути достатньо точним.

2. Прилад повинен бути чутливим.

3. Прилад повинен давати можливість безпосередньо відраховувати вимірювану величину в практичних одиницях і бути завжди готовим до вимірювання.

4. Вплив зовнішніх факторів на покази приладу повинен бути по можливості малим.

5. Прилад повинен споживати малу потужність і не вносити помітних змін у вимірювальне коло.

6. Стрілка приладу повинна швидко заспокоюватись.

7. Прилад повинен мати по можливості рівномірні поділки.

8. Прилад повинен бути здатним витримувати велике перевантаження.

9. Ізоляція струмонесучих частин приладу на корпус повинна бути достатньою.

10. Прилад повинен бути надійним в роботі, простий в установці і недорогий.

11. Прилад повинен витримувати достатньо довгий строк служби без значних погіршень своїх якостей.

Однією з важливих характеристик кожного вимірювального приладу є його похибка, тобто ступінь наближення його показів до дійсного значення вимірюваної ним величини.



Интернет реклама УБС

Дійсним значенням вимірюваної величини приймаєт_ся величина, яка виміряна зразковим приладом.

Різниця між показами приладу і дійсним значенням вимірюваної величини називається абсолютною похибкою:

DА=А-Аg,

де DА-абсолютна похибка приладу, його показів;

А-покази приладу; Аg-дійсне значення вимірюваної величини.

Абсолютна похибка виражається в тих самих одиницях, що і вимірювана величина. Абсолютна похибка, взята з протилежним знаком, носить назву поправки. Поправка — величина, яку необхідно алгебраїчно додати до показів приладу, щоб одержати дійсне значення вимірюваної величини. Поправка визначається заздалегідь при перевірці робочого приладу за зразковим.

Величина абсолютної похибки ще не дає уявлення про точність вимірювання, так як її числове значення може бути одним і тим же при вимірюванні найрізноманітніших величин. Точність вимірювання може бути визначена тільки при співставленні абсолютної похибки з вимірюваною величиною. Тому в практиці вимірювання користуються відносною похю,'e1кою, яка являє собою відношення абсолютної похибки до дійсного значення вимірюваної величини. Це відношення може бути виражене в долях або в процентах:

,

де Е-відносна похибка в процентах.

Для характеристики точності більшості електровимірювальних приладів користуються зведеною похибкою. Зведеною похибкою називається відношення абсолютної похибки до граничного значення вимірюваної величини, тобто до найбільшого її значення, яке може бути виміряне по шкалі приладу:

Езв.= ,

де Езв. — зведена похибка, Аmax-граничне значення вимірюваної величини, яке може бути виміряне по шкалі приладу, або номінальне значення шкали.

ПРИКЛАД. При вимірюванні сили струму в 40 А користувались амперметром з шкалою 0-100 А і останній показав 41 А; тоді відносна похибка (величина, що характеризує точність вимірювання) буде

;

приведена похибка (величина, що характеризує точність приладу) буде

З прикладу видно, що необхідність у введенні зведеної похибки пояснюється тим, що навіть при одній і тій же абсолютній похибці по всій шкалі приладу відносна похибка по мірі зменшення значень вимірюваної величини не залишається сталою, а збільшується, прямуючи до нескінченності.

При класифікації електровимірювальних приладів за ступенем точності розрізняють два види похибок — основну і додаткові.

Основною похибкою приладу називається його похибка при нормальних робочих умовах, коли всі зовнішні несприятливі умови і фактори відсутні або їх вплив зведений до мінімуму. Ця похибка обумовлюється недосконалістю конструкції і складання приладу, основним фактором її є тертя в опорах рухомої частини, неточність градуювання і виготовлення шкали.

Додатковими похибками приладу називаються похибки, які викликані зовнішніми факторами середовища, в якому працює прилад, а саме: температура навколишнього повітря, зовнішні магнітні і електричні поля, деяка зміна частоти у колі тощо. Додаткові похибки залежать від системи приладу, а також від його електричних і магнітних параметрів.

Всі електровимірювальні прилади класифікуються за такими ознаками:

а) за родом вимірюваної величини: амперметри, вольтметри, омметри, лічильники, ватметри та інші;

б) за родом струму: прилади постійного струму, змінного струму і прилади постійного і змінного струму;

в) за принципом дії: магнітоелектричні, електромагнітні, електродинамічні, індукційні, теплові, термоелектричні, електростатичні, вібраційні, електронні. Випуск приладів теплової системи припинено.

г) за ступенем точності: 0,05; 0,1; 0,2; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0 і т. д. Клас точності приладу відповідає найбільшій зведеній похибці цього приладу в процентах;

д) залежно від умов експлуатації: прилади поділяють на групи А, Б, В, В1, В2, В3.

 

КЛАСИФІКАЦІЯ ЕЛЕКТРОВИМІРЮВАЛЬНИХ ПРИЛАДІВ ЗА СИСТЕМАМИ
Найменува-ння системи Умовне позначення приладів з протидіючою мех. силою Принцип дії системи Примітка
Магнітоеле-ктрична     Взаємодія магнітних потоків постійного магніту і рухомої котушки з струмом Найбільш чутливі і точні з усіх приладів безпосередньої оцінки. Шкала рівномірна. Мало чутливі до зовнішніх магнітних полів. Чутливі до змін температури.
Електромаг-нітна     Втягування феромагнітного осердя.   Школи приладів нерівномірні. Відносно низька чутливість. Робоча частина шкали починається з 15-20% шкали. Чутливі до зовнішн_х магнітних полів.
Електродинамічна (без сталі)     Взаємодія двох котушок зі струмом.   Найбільш точні з приладів змінного струму. Чутливі до впливів зовнішніх магнітних полів, температури. Шкала амперметрів і вольтметрів нерівномірна. Перевантажна здатність мала. Власне споживання енергії відносно велике.
Індукційна   Взаємодія магнітних полів з індекованими в диску струмами. Володіють великим обертовим моментом. Чутливі до коливань частоти. Ватметри відносно низької точності.

До групи А належать прилади, які призначені для роботи в закритих сухих опалюваних приміщеннях з температурою від +100 С до +350 С і відносній вологості 80% при +300 С.

Прилади групи Б призначені для роботи в закритих неопалюваних приміщеннях з температурою від -300С до +400С і відносній вологості 90% при +300С.

Прилади групи В використовуються в польових або морських умовах, тобто при різких коливаннях температури та вологості.

 

Класифікація приладів за принципом дії.

Розглянемо лише принцип дії найбільш вживаних приладів.

Прилади магнітоелектричної системи. Принцип дії грунтується на взаємодії магнітного поля постійного магніту з струмом, який проходить по легкій рухомій рамці (рис.1). Прилади цієї системи мають високу чутливість, рівномірну шкалу, велику точність, відносно незначний вплив зовнішніх полів, споживають мало енергії, незначний вплив температури. Проте ці прилади придатні лише для постійного струму, чутливі до перевантаження, мають високу вартість через складність конструкції.

 

Прилади електромагнітної системи. Принцип дії грунтується на взаємодії магнітного поля струму, що проходить по обмотці нерухомої котушки, з рухомим залізним осердям, яке розміщене в цьому магнітному полі (рис.2).

Переваги: простота конструкції, не бояться перевантажень, придатність для постійного і змінного струмів, надійність в експлуатації, низька вартість.

Недоліки: Мала точність, залежність показів від зовнішніх магнітних полів, нерівномірна шкала.

 

Прилади електродинамічної системи. Принцип дії грунтується на взаємодії струмів, що проходять по двох рамках (котушках), з яких одна рухома, а друга — нерухома (рис.3).

Переваги: висока точність, придатність для постійного і змінного струмів.

Недоліки: залежність показів від зовнішніх магнітних полів, чутливість до перевантажень, велике власне споживання енергії, нерівномірність шкали, висока вартість.

 

Класифікація приладів за родом вимірюваної величини.

Гальванометри - прилади високої чутливості, тобто прилади, призначені для вимірювання дуже малих струмів і напруг. Шкала приладу дуже часто градуюється самим спостерігачем. Найбільш поширеними є гальванометри магнітоелектричної системи. За допомогою стрілочних гальванометрів можна вимірювати струми не менше 10-6-10-7 А. За допомогою дзеркальних гальванометрів можна вимірювати струм порядку 10-11-10-12 А.

 

Амперметри - прилади для вимірювання сили струму, яка вище 0,1 А (міліамперметри дають можливість виміряти силу струму в межах від 10-3 до 10-1 А; мікроамперметри мають межі вимірювань від 10-6 до 10-4 А). Амперметри включаються в коло послідовно, їх включення не повинно змінювати режим кола, тому амперметр повинен мати якомога менший опір.

 

Вольтметри - Прилади для вимірювання напруги між двома точками кола. Вольтметр включається в коло паралельно, тому частина струму відгалужується від основного кола, а це впливає на значення вимірюваної напруги. Опір вольтметра повинен бути якомога більшим, тоді його включення менше буде змінювати режим кола.

 

Омметри - прилади для вимірювання електричного опору. Існує багато типів омметрів, але найбільш поширеним є омметр, побудований за принципом так званого “вольтметрового методу”, при якому послідовно до вимірюваного опору включається чутливий вольтметр магнітоелектричної системи і джерело струму. Якщо до джерела струму ввімкнути вольтметр, то вмикання в це коло якого-небудь опору знижує покази вольтметра. Покази вольтметра будуть тим менші, чим більший опір ввімкнено в коло. Шкала приладу градуюється в Омах.

 

Ватметри - прилади для безпосереднього вимірювання потужності електричного струму. Найбільш поширеними є електродинамічні ватметри. Нерухома котушка вмикається послідовно з навантаженням, як амперметр, а рухома котушка вмикається у коло паралельно навантаженню, як вольтметр.

 

Для вибору потрібних приладів і правильного їх вмикання в електричну схему треба насамперед ознайомитися з основними характеристиками приладу, вказаними на шкалі.

 

ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ.

1. Ознайомитися з будовою і принципом дії електровимірювальних приладів магнітоелектричної, електромагнітної та електродинамічної систем.

2. Зарисувати схеми будови приладів кожної системи.

3. Розглянути технічні вимірювальні прилади (не менше десяти) і за умовними позначеннями на шкалі дати їх технічну характеристику:

ЕЛЕКТРОВИМІРЮВАЛЬНІ ПРИЛАДИ Умовні позначення маркірувальних знаків.
№ п/п Позначення маркірувальних знаків Умовні позначення маркірувальних знаків
Постійний струм
Однофазний змінний струм
Постійний і змінний струми
Одиниці вимірювання: ампер, вольт, ват, герц, коефіцієнт потужності, Ом. A, V, W, Hz, cos f, W
Клас точності приладу 0,05;0,1;0,2;0,5;1,0;1,5;2,5;4,0
Прилад працює при частоті 50 Гц
Ізоляція приладу випробувана під напругою , наприклад, 2 кВ.
Прилад не підлягає випробуванню ізоляції.
Прилад працює нормально: у вертикальному положенні; під кутом до горизонту, наприклад, 600; у горизонтальному положенні.
10 Ступінь захисту від впливу зовнішніх полів: а)магнітних; б)електричних. Для I категоії додаткова похибка не має перевищувати 0,5 %, для II - 1%, для III - 2,5%.  
Увага! Дивись додаткові вказівки в паспорті та інструкції з експлуатації.  

 

а) тип приладу; б) система вимірювального механізму; в) клас точності; г) характер вимірювального струму (постійний чи змінний); д) ступінь магнітозахисту; е) група умов експлуатації; ж) положення приладу під час вимірювання; з) на яку напругу перевірено ізоляцію приладу; і) для вимірювання якої величини призначено прилад; к) межі вимірювання приладу; л) ціна поділки; м) характер шкали; н) товарний знак; о) заводський номер; п) рік випуску; р) ГОСТ.

Основні дані цих приладів записати в таблицю:

 

Наз-ва при-ладу Тип і ГОСТ Завод.номер, рік випу-ску Сис-тема Клас точності Ме-жа вимірю-вань Ціна поділки Харак-терис-тика шкали Положен-ня приладу при вимірю-ванні Переві-рено ізоляцію при напрузі
                     
                     
                     
                     
                     

 

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ.

1. Охарактеризувати основні елементи електричного кола і вказати їх умовні позначення на електричних схемах.

2. За якими ознаками класифікуються електровимірювальні прилади? Охарактеризувати принцип дії, будову і розпізнавальні ознаки приладів магнітоелектричної, електромагнітної та електродинамічної систем.

3. Дати характеристику похибок (абсолютної, відносної, приведеної).

4. Які основні відомості про прилад подано на його шкалі?

5. Провести класифікацію приладів за родом вимірюваної величини.

6. З яких міркувань визначається необхідний прилад для даного конкретного вимірювання?

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №8

 




<== попередня сторінка | наступна сторінка ==>

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:


 

© studopedia.com.ua При використанні або копіюванні матеріалів пряме посилання на сайт обов'язкове.


Генерація сторінки за: 0.003 сек.