1. Основні вимірювальні прилади та елементи електричного кола icon

1. Основні вимірювальні прилади та елементи електричного кола




Скачати 497.52 Kb.
Назва1. Основні вимірювальні прилади та елементи електричного кола
Сторінка2/5
Дата15.09.2012
Розмір497.52 Kb.
ТипДокументи
1   2   3   4   5

^ 1.2. Ціна поділки та клас точності

електровимірювальних приладів.

З розвитком науки і техніки електричних вимірювань неодмінно підвищуються вимоги до якості електровимірювальних приладів. Перша основна вимога, що ставиться до всіх електричних вимірювальних приладів, полягає в тому, щоб вмикання їх якнайменше впливало на режим в даному електричному колі. Друга вимога ставиться до чутливості і точності, що їх дає прилад. Третя вимога – це незалежність дії і показу приладу від зовнішніх умов (температури, магнітного або електричного поля і т. ін.).

  1. ^ Чутливість електровимірювального приладу.

Під чутливістю S ектровимірювального приладу розуміють відношення лінійного або кутового переміщення покажчика (стрілки) d до зміни величини dx, яка вимірюється, і зумовила це переміщення:

.

Розмірність чутливості залежить від характеру вимірюваної величини: чутливість приладу до струму, чутливість приладу до напруги і т.д. Наприклад, якщо стрілка міліамперметра відхилилась на одну поділку при протіканні через нього струму величиною 0,5 mA, то чутливість буде: S = 1 / 0,5 = 2 под/mA.

  1. Ц


    Рис.1.12
    іна поділки шкали приладу
    . Перед початком проведення електричних вимірювань необхідно визначити ціну поділки шкали приладу, тобто, значення вимірюваної електричної величини, що викликає відхилення стрілки (вказівника) приладу на одну поділку. В загальному випадку ціна поділки є різницею значень вимірюваної величини для двох сусідніх поділок шкали. Ціна поділки залежить від верхньої і нижньої межі вимірювання приладу і від числа поділок шкали. Особливо це треба мати на увазі тоді, коли використовується при вимірюванні прилад, в якого верхня межа вимірювань має декілька значень (рис. 1.12).

Наприклад, в електричне коло ввімкнено амперметр, верхня межа якого встановлена на 5А (рис. 1.12), а шкала приладу має 100 поділок, то ціна поділки такого приладу дорівнює:

.


Чутливість приладу в даному випадку дорівнюватиме:

.

  1. ^ Клас точності. Однією з важливих характеристик електровимірювального приладу є клас точності, який необхідно знати при визначенні похибки вимірюваної величини. Залежно від ступеня точності показів електровимірювальні прилади поділяються на сім класів, що позначаються відповідно числами: 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0. Клас точності приладу вказується на його шкалі числом, вміщеним всередині кола. Наприклад, клас точності приладу, показаного на рисунку 1.12, дорівнює 0,5.

Клас точності приладу, це задане у відсоткахв відношення допустимої основної абсолютної похибки приладу в робочій частині шкали до верхньої межі вимірювального приладу. Основною похибкою називається похибка при нормальних умовах роботи приладу (певна температура, нормальне положення приладу, відсутність магнітних і електричних полів і т.д.). Причинами основної похибки є тертя в опорах рухомої частини приладу, неточність градуювання і нанесення шкали і т.д.). Робочою частиною у випадку рівномірної шкали є вся шкала, для нерівномірної – від 25% до 100% від верхньої межі шкали.

Для знаходження основної відносної похибки, заданої у відсотках, необхідно величину класу точності помножити на відношення верхньої межі вимірювання до значення виміряної величини. Наприклад, якщо амперметр з класом точності 0,5 і верхньою межею 5А показує 2,0А (рис. 1.12), то основна відносна похибка дорівнює:



Враховуючи, що , де I – максимальна абсолютна похибка, I – виміряна величина, то абсолютна похибка в приведеному випадку становитиме:




Ця абсолютна похибка має місце при будь-якому показі струму даним приладом. В той же час відносна похибка в різних ділянках шкали, тобто для різних показів приладу, має різне значення, причому, при наближенні показів приладу до початку шкали відносна похибка збільшується. Наприклад, якщо амперметр, що розглядався у вище наведеному прикладі, дає відлік 0,5А, то основна відносна похибка буде вже дорівнювати:



Звідси випливає, що користуватися початковою частиною шкали приладу небажано. Тому для одержання точніших вимірювань рекомендується користуватися такими приладами, щоб шукана вимірювана величина була близькою до номінального (граничного) показу їх шкали. Наприклад, якщо необхідно виміряти струм, величина якого біля 2,5А, то при наявності двох амперметрів з однаковим класом точності і з верхньою межею у одного 10А, а в другого – 3А, доцільніше для більшої точності вимірювань використати амперметр з верхньою межею 3А. Цю вимогу задовольняють прилади, що мають кілька меж вимірювань.

Додаткові похибки електровимірювальних приладів, які залежать від зміни температури, частоти струму, положення приладу, впливу зовнішніх магнітних полів, не повинні перевищувати значення класу точності.

Таким чином, для розглянутого вище прикладу (показ амперметра дорівнює 2,5А), загальна відносна похибка, що складається з основної і додаткової, не повинна перевищувати 2%.

На шкалі електровимірювального приладу також вказується, для якого струму призначений даний прилад. Постійний струм позначається умовно однією рискою () або двома паралельними рисками (), а змінний струм – (). Якщо на приладі є обидва знаки () або (), то це означає, що прилад придатний як для постійного, так і для змінного струму. На приладі ще позначається його робоче положення – вертикальне () або горизонтальне () і величина напруги, при якій перевірялась ізоляція приладу ( 2кВ), а також умовне позначення, системи до якої відноситься прилад (див.табл.1).

Таблиця 1

Система приладу та її умовне позначення


Магнітоелектрична

з механічною протидіючою силою




Електромагнітна

з механічною протидіючою силою




Електродинамічна


без заліза

з механічною протидіючою силою


без механічної протидіючої сили






феродинамічна


з механічною протидіючою силою


без механічної протидіючої сили







Індукційна


з механічною протидіючою силою




без механічної протидіючої сили



Теплова







Термоелектрична



з контактним термоперетворювачем




з ізольованим термоперетворювачем



Детекторна






Електростатична






^ 1.3. Шунти і додаткові опори.

Часто на практиці доводиться вимірювати струми чи напруги, значення яких перевищують по величині можливості вимірювання приладу, тому при проведенні вимірювань необхідно розширювати верхню межу вимірювання цього приладу. Розширення межі вимірювання для амперметрів досягається за допомогою шунтів, а для вольтметрів – додаткових опорів.

  1. Амперметри вмикаються в електричне коло завжди послідовно (рис.1.13а)




Рис. 1.13,
Щоб вмикання амперметра в електричне коло не зменшувало в значній мірі величину струму, то амперметр повинен мати дуже малий опір. Опір сучасних амперметрів буває порядку 10-3Ом, а іноді й менший.

Якщо треба за допомогою даного амперметра виміряти струм більший, ніж допускає прилад, то паралельно до амперметра вмикається певний опір (шунт) (рис.1.14).




Рис. 1.14



Розрахунок опору шунта проводиться із таких міркувань. Нехай верхню межу вимірювань струму наявним амперметром необхідно збільшити в n разів.

Якщо (див. рис.1.14)

^ I – сила вимірюваного струму;

IA – сила струму, що протікає через амперметр;

IШ – сила струму, що протікає через шунт;

RA – опір амперметра;

RШ – опір шунта,

тоді:

I = nIA

або I = IA + IШ.

Оскільки при паралельному сполученні опорів сили струмів, що протікають через них, обернено пропорційні цим опорам:



або

Звідси .

Для прикладу розв’яжемо таку задачу: нехай наш амперметр дозволяє вимірювати величину струму, не більшу як 5А (IA=5А). Опір амперметра RA=0,1Ом. Який повинен бути опір шунта RШ, щоб можна було даним амперметром вимірювати струм до 100А? (I=Iш+IA= 100А).

Виходячи з вищенаведених міркувань можна написати:



звідки Ом.

Очевидно, що при такому опорі шунта покази даного амперметра треба збільшувати в 20 раз.

  1. Вольтметри завжди вмикають в електричне коло паралельно (рис. 1.15),

вони мають великий опір.




Рис. 1.15
Великий опір в цьому випадку потрібний для того, щоб була якнайменша зміна (зменшення) струму в тій частині кола, куди вмикається вольтметр. Опір добрих вольтметрів буває порядку 103 Ом, а в спеціальних вольтметрах доходить до 105 Ом.

Д


Рис. 1.16
ля розширення межі вимірювання у випадку вольтметра використовують додаткові опори (Rд), що вмикаються послідовно з вольтметром (рис.1.16).

Розрахунок додаткового опору проводиться на основі наступних міркувань. Припустимо, що верхню межу вимірювання напруги вольтметром треба збільшити в n раз. Нехай U – вимірювана напруга (різниця потенціалів між точками А і В (рис. 1.16).

Тут: Uд – напруга на додатковому опорі (різниця потенціалів між точками В і С);

Uв – покази вольтметра (різниця потенціалів на затискачах

вольтметра);

Rв – опір вольтметра;

Rд – величина додаткового опору.

Напруга U на ділянці АВ складається з напруги на вольтметрі Uв і напруги на додатковому опорі Uд:

U = Uв + Uд.

Враховуючи U = nUв, а також, що при послідовному сполученні напруга на ділянці кола прямо пропорційна опорам:

,

запишемо:



і в кінцевому рахунку отримуємо вираз:

Rд = Rв (n – 1).

  1. Ватметр є приладом, що поєднує в собі амперметр і вольтметр (рис.1.4 ). Ватметр має чотири клеми. Дві клеми (1, 2) вмикають в коло послідовно (як амперметр), тому біля цих клем на ватметрі вказується, на який максимальний струм (верхня межа струму) він розрахований. Інші дві клеми (3, 4) вмикають в коло паралельно (як вольтметр). Біля цих клем вказується верхня межа напруги. Ціну поділки ватметра визначають таким чином: нехай верхня межа струму 5А, напруги 150В, а на шкалі є 150 поділок. Тоді ціна поділки дорівнює:

Вт.


^ 1.4. Джерела струму.

Основним джерелом електричної енергії є змінний струм міської електромережі, який, в разі потреби, можна легко перетворити за допомогою різних випрямлячів у постійний. В лабораторіях можуть бути ще генератори постійного струму і акумуляторні батареї. Для точних вимірювань слід користуватись не міським струмом, напруга якого може змінюватись від навантаження електромережі іншими споживачами, а акумуляторними батареями, що гарантують постійну напругу.

Крім того, в кожній електричній лабораторії для різних потреб є гальванічні елементи та окремі акумулятори. На описі цих джерел зупинимось.

^ 1.4.1. Гальванічні елементи.

а) Елемент Вольта Цей елемент складається з двох пластинок: цинкової (–) і мідної (+), опущених у 10-процентний розчин сірчаної кислоти (рис. 1.17). Елемент цей швидко поляризується. Його мідний електрод вкривається бульбашками водню, що призводить до його ізоляції від розчину, внаслідок чого внутрішній опір елемента збільшується і струм швидко слабшає. В послабленні струму також значну роль відіграє е.р.с. поляризації. Тому елементом Вольта як джерелом струму в лабораторіях не користуються.

b) Елемент Лекланше (рис.1.18) складається з двох електродів: цинкового (–) і вугільного (+), опущених у 20-процентний розчин нашатирю (NH4Cl).

frame18

Деполяризатором є перекис марганцю (MnO2), що оточує вугільну пластинку. Е.р.с. цього елемента  1,5В. У так званих “сухих” елементах Лекланше згаданим вище електролітом насичується тирса або інша речовина, якою заповнюють весь простір між електродами. Через те, що деполяризатор у цьому елементі твердий, то деполяризація відбувається повільно. Тому при тривалій роботі е.р.с. елемента зменшується. При короткочасному замиканні елемент працює добре.

c) Елемент Грене зображено на рис. 1.19. Він складається з цинкового (–) і вугільного (+)електродів, опущених у розчин сірчаної кислоти.

Для знищення поляризації в цей електроліт додають розчину двохромового калію (K2Cr2O7). (На 100 вагових частин води – 16 частин двохромового калію та 37 частин сірчаної кислоти). Е.р.с. елемента Грене 2 В. Щоб уникнути зайвого розчинення цинкового електроду, його занурюють у розчин лише під час роботи елемента.




Рис. 1.19




г) Елемент Даніеля

У скляну посудину (рис. 1.20), наповнену насиченим розчином мідного купоросу (CuSO4), опущено мідний електрод (+), а також пористий циліндр з легко обпаленої глини, наповнений слабким розчином сірчаної кислоти (1 об’єм кислоти на 20 об’ємів води), в який і вставляється цинковий електрод (–).


Рис. 1.20

Деполяризатором в цьому елементі є мідний купорос. Водень, що виділяється під час роботи, дифундує через стінки пористої посудини і, з’єднуючись з CuSO4, витісняє мідь, утворюючи сірчану кислоту. Вільна ж мідь осідає на мідній пластинці. Елемент Даніеля має досить стійку е.р.с. ( 1,09В).




Рис. 1.21
d) Нормальний елемент Вестона Величина е.р.с. згаданих вище елементів у значній мірі залежить не тільки від чистоти матеріалів, з яких виготовлено елемент, а ще й від зовнішніх умов роботи елемента. Через те елементи Лекланше, Грене і Даніеля не можуть бути еталонами е.р.с.

Елемент Вестона, який виготовляють з хімічно чистих матеріалів, при температурі 20С має е.р.с. 1,0183В. (Температура дуже мало впливає на величину е.р.с.). Додатним полюсом елемента Вестона (рис. 1.21) є ртуть, що міститься на дні однієї із сполучених між собою пробірок, а відємним – амальгама кадмію, що міститься на дні іншої пробірки.

Н

ад ртуттю є паста з суміші Hg2SO4 і CdSO4. До електродів в дні пробірок припаяно платинові дротинки – відводи. Обидві пробірки заливають насиченим розчином сірчанокислого кадмію CdSO4 і старанно закривають. Поводитися з нормальним елементом треба дуже обережно: його не можна перевертати, струшувати і, безумовно, треба уникати короткого замикання. Струми, навіть у кілька міліампер, можуть його повністю зіпсувати. Тому елемент Вестона ставлять тільки в компенсаційні схеми, які практично не споживають струму.

1.4.2. Акумулятори.

У гальванічних елементах внаслідок хімічних реакцій між цинком і електролітом (а в елементі Вестона між кадмієм і електролітом) виникає електричний струм. Дія ж і виготовлення акумуляторів ґрунтується на поляризації (фізико-хемічних змінах складу) електродів при проходженні постійного струму через електролітичну ванну. Акумулятори спочатку заряджають, пропускаючи через них постійний струм, а потім вже від них беруть струм, як від гальванічних елементів. Через те гальванічні елементи називаються елементами першого роду, або первинними, а акумулятори називаються елементами другого роду, або вторинними.
1   2   3   4   5

Схожі:

1. Основні вимірювальні прилади та елементи електричного кола iconНазва модуля: Метрологія Код модуля: мсс 6105 С01
Вимірювальні засоби. Вимірювальні пристрої. Вимірювальні прилади. Вимірювальні перетворювачі. Міри електричних величин та стандартні...
1. Основні вимірювальні прилади та елементи електричного кола iconНапрям: 0907 Радіотехніка Спеціальність: 
Вимірювальні сигнали. Електромеханічні прилади. Масштабні вимірювальні перетворювачі
1. Основні вимірювальні прилади та елементи електричного кола iconМетодичні вказівки до виконання лабораторних робіт за темами „Трифазні кола, несинусоїдні кола, перехідні процеси, нелінійні кола”
Трифазні кола, несинусоїдні кола, перехідні процеси, нелінійні кола” з дисципліни „Теоретичні основи електротехніки” (для студентів...
1. Основні вимірювальні прилади та елементи електричного кола iconНазва модуля: Електричні та магнітні вимірювання Код модуля
Основні поняття метрології та вимірювальної техніки. Вимірювальні прилади І методи вимірювань. Похибки вимірювань. Системи електровимірювальних...
1. Основні вимірювальні прилади та елементи електричного кола iconМетодичні рекомендації
Устаткування І матеріали: арматура, що напружується, силова форма, прилад прду, контрольно-вимірювальні прилади
1. Основні вимірювальні прилади та елементи електричного кола iconДодаток вимірювальні прилади вимірювання лінійних величин
Для вимірювань, які не вимагають високої точності, застосовують масштабні лінійки, складні метри, рулетки
1. Основні вимірювальні прилади та елементи електричного кола iconПовідомлення учасникам про результати процедури закупівлі
Найменування предмета закупівлі. Прилади вимірювальні, контрольні, випробувальні різні Код 33. 20. 6
1. Основні вимірювальні прилади та елементи електричного кола iconПовідомлення про відміну торгів або визнання їх такими, що не відбулися
...
1. Основні вимірювальні прилади та елементи електричного кола iconДослідження нерозгалуженого лінійного електричного кола синусоїдного струму
Удлс-1 (блок змінної напруги стенда, що працює в режимі генерації синусоїдної напруги)
1. Основні вимірювальні прилади та елементи електричного кола iconДослідження розгалуженого електричного кола синусоїдного струму
Удлс-1 (блок змінної напруги стенда удлс-1, який працює в режимі генерації синусоїдної напруги)
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи