Поверка технического амперметра магнитоэлектрической системы

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА N1

 

ПОВЕРКА ТЕХНИЧЕСКОГО АМПЕРМЕТРА МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ

СИСТЕМЫ

 

     1.1. Цель работы.

 

     1.1.1. Изучить  схему поверки амперметра;

     1.1.2. Определить  класс точности поверяемого амперметра;

     1.1.3. Изучить  методы поверки измерительных средств.

 

     1.2. Основные теоретические положения.

 

     Для оценки  параметров отдельных физических  величин используются контрольно-измерительные средства. Качество измерительных средств характеризуется совокупностью показателей, определяющих его работоспособность, точность, надежность и эффективность применения.

     Для обеспечения  гарантированной точности измерений  проводится периодическая поверка измерительной аппаратуры.

     Поверка  измерительного средства - это определение  соответствия действительных характеристик измерительного средства техническим условиям или государственным стандартам. При осуществлении поверки применяются измерительные средства поверки - специально предусмотренные средства повышенной точности по сравнению с поверяемыми измерительными средствами. Методы поверки - совокупность поверочных измерительных средств, приспособлений и способ их применения для установления действительных метрологических показателей поверяемых измерительных средств. 

     В практике  поверки измерительных приборов нашли применение два способа:

- сопоставление показаний  поверяемого и образцового приборов;

- сравнение показаний  поверяемого прибора с мерой  данной величины.

     При поверке  первым способом в качестве  образцовых приборов выбираются приборы с лучшими метрологическими качествами.

     Для поверки  приборов постоянного тока в  качестве образцовых  принимаются  магнитоэлектрические приборы, а  для поверки приборов переменного тока - электродинамические. В последнее время используются цифровые приборы.

     Верхний  предел измерений образцового  прибора должен быть таким же, как и поверяемого или не превышать предел измеряемого  прибора более чем на 25%. Допустимая погрешность образцового прибора должна быть 3...5 раз ниже погрешности поверяемого прибора.

     Погрешность  выражают в виде абсолютных  величин и в виде относительных.      

     Различают:

а) абсолютную погрешность  измерительного прибора:

 

                      DХ = Хп - Хд,

 

     где Хп (показания прибора ИП) и Хд (показания прибора А2)- соответственно показание прибора и действительное значение измеряемой величины;

б) относительную погрешность  средства измерения, часто выражаемую в процентах:

                            DХ

                      g_О = ----- 100%,

                            Хд

 

     где  DХ - абсолютная погрешность.

     Для оценки многих  средств измерений широко применяется  приведенная погрешность, выражаемая в процентах:

 

                                DХ

                      g_О.П.   = ------ 100%,

                               Хн.з.

 

     где Хн.з. - нормирующее значение, т.е. некоторое значение, по отношению к которому рассчитывается погрешность.

 

     Часто в качестве  нормирующего значения для приведенной  погрешности принимают верхний предел измерения прибора. Для многих средств измерений по приведенной погрешности устанавливают класс точности прибора. Например, прибор класса 0,5 может иметь основную приведенную погрешность, не превышающую 0,5%.

     Измерительные приборы  могут быть следующих классов  точности:

           0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0.

     Многопредельные  приборы поверяют на одном,  двух основных пределах, а на других в некоторых точках.

     В результате  поверки устанавливают приведенную  погрешность и по ней класс  точности прибора.

     Амперметры магнитоэлектрической системы применяются для измерений токов в цепях постоянного напряжения. Магнитная цепь прибора состоит из постоянного магнита, полюсных наконечников, неподвижного цилиндра. В воздушном зазоре между поверхностями полюсных наконечников и цилиндра создается радиальное поле, которое в силу малости воздушного зазора можно считать равномерным. Рамка с обмоткой крепится на полуосях и может поворачиваться в зазоре.

     В результате  взаимодействия магнитного поля  и тока обмотки  создается вращающий момент, пропорциональный току:

 

                       Мвр.= Y I,

 

     где Y_О - постоянная прибора, зависящая от числа витков и площади обмотки и от индукции в зазоре.

 

     Противодействующий  момент:

 

                       Мпр.= W a,

 

     где W - удельный противодействующий момент пружины.

 

    Уравнение  шкалы прибора:

                          Y_О

                    a = ------- I = S_I I,

                          W

 

     где S_I - чувствительность прибора.

 

     Магнитоэлектрические  приборы работают только на постоянном токе. Они отличаются высокой чувствительностью, высокой точностью, равномерностью шкалы, выполняются в виде амперметров и вольтметров  постоянного тока.

 

    1.3. Проведение опыта.

    1.3.1. Соберите  схему рис. 1.1.

 

 

                               Рис. 1.1.

 

мультиметр - контрольный амперметр,

           А2 - поверяемый прибор.

 

     1.3.2. Перед  включением стенда установите  переключатель ЛАТРа  в начальное  положение (10В).

     1.3.3. Переменный  резистор R13 установите на максимальное сопротивление.

     1.3.4. Включите  стенд тумблером «СЕТЬ», затем тумблер включения ЛАТРа (S7) и наконец тумблер питания цепей постоянного тока (S6).

     1.3.5. Изменяйте переключателем  ЛАТРа величину напряжения, (величина контролируется вольтметром V2) до получения величины измеряемого тока, дальнейшее увеличение тока осуществляется плавно с помощью переменного резистора R13.

     1.3.6. Сделайте необходимое  для расчетов количество замеров.

     1.3.7. По окончании  работы верните все аппараты в исходное состояние.

 

     1.4. Обработка  результатов опыта.

 

     1.4.1. Вычислить по  результатам измерения абсолютную  погрешность в нескольких точках шкалы поверяемого амперметра.

     1.4.2. Вычислить приведенную  погрешность поверяемого амперметра.

     1.4.3. Определить класс  точности поверяемого амперметра  и  сравнить его с классом  точности, нанесенного на шкале  поверяемого амперметра.

                                                                                                                                                                                                    

     1.5.Вопросы для самопроверки.

 

     1.5.1. Каким  должно быть соотношение классов  точности образцового и поверяемого амперметров?

     1.5.2. На шкале  измерительного прибора имеется обозначение 1,0. Что это значит?

     1.5.3. Что  понимается под поверкой средств  измерений?

     1.5.4. Прибор  какого класса точности следует  выбрать для поверки амперметра класса 1,5; 2,5?

     1.5.5. Возможно  ли проведение поверки амперметра класса 1,5 с помощью амперметра класса 0,2?

     1.5.6. Напишите  уравнение шкалы приборов магнитоэлектрической  системы. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА N2

 

ПОВЕРКА ВОЛЬТМЕТРА МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

 

      2.1.Цель работы:

 

      2.1.1.Изучить схему  поверки вольтметра;

      2.1.2.Определить класс  точности поверяемого вольтметра;

      2.1.3.Изучить методы  поверки измерительных средств.

      2.2.Основные теоретические  положения.

           (см. лабораторную работу N1).

 

      Для  поверки вольтметра магнитоэлектрической  системы образцовый и поверяемый вольтметры включают параллельно.

      Измерительный  механизм магнитоэлектрической  системы можно включить в какую-либо  электрическую цепь двумя различными  способами. При схеме (Рис. 2.1.а.) через обмотку механизма, обозначенного буквой А проходит весь ток нагрузки.

 Отклонение подвижной части  ее от нулевого положения будет  зависеть от значения тока I. В этом случае показание прибора является функцией тока нагрузки, что позволяет проградуировать его  шкалу в амперах, и он будет служить амперметром.

 

                  а)                       б)

 

                              Рис. 2.1.

 

Если такой прибор дополнить достаточно большим сопротивлением Rд, соединенным последовательно с обмоткой рамки, и включить прибор, обозначенный буквой V (Рис. 2.1.б.), то через него будет проходить ток Iv, определяемый напряжением и суммой сопротивлений:

 

                        Rд + Rр,

 

       где Rр - сопротивление обмотки рамки прибора.

 

      В этом  случае:

 

                          1

                    a = ----- f(Iv),

                          W

 

а так как

                            U

                    Iv = --------- ,

                          Rд + Rр

 

      где Rд + Rр - постоянная величина, то можно написать, что

 

                          1

                    a = ------ f(U).

                          W

 

Отсюда видно, что при  схеме (рис. 2.1.б.) показания прибора  становятся функцией напряжения U, т.е. он служит уже не амперметром, а вольтметром.

 

      2.3. Проведение опыта.

      2.3.1. Соберите  схему (Рис. 2.2.).

 ИП - поверяемый вольтметр;

V2 - контрольный вольтметр.

 

                             Рис. 2.2.

 

      2.3.2. Включите стенд,  затем тумблер включения питания  ЛАТРа Т1 – S7 и наконец тумблер питания цепей постоянного тока S6.

      В данной  работе в качестве поверяемого  вольтметра используется миллиамперметр ИП с добавочным сопротивлением R11 (при этом его максимальное отклонение равно 50 В), контрольным является  V2.

      2.3.3. Изменяйте  переключателем ЛАТРа величину  напряжения, (величина контролируется  по вольтметру V2) до получения  измеряемого напряжения на приборе ИП.

      2.3.4. Сделайте  необходимое для расчетов количество  замеров.

      2.3.5. По  окончании работы верните все аппараты в исходное  положение и отключите стенд.

 

 

      2.4.Обработка результатов опыта.

 

      2.4.1. Вычислить  по результатам измерения абсолютную  погрешность в нескольких точках шкалы поверяемого вольтметра;

      2.4.2. Вычислить  приведенную погрешность поверяемого вольтметра.

      2.4.3. Определить  класс точности поверяемого вольтметра  и сравните его с классом  точности, нанесенного на шкале  поверяемого вольтметра.

 

      2.5. Вопросы для самопроверки.

 

      2.5.1. Что  такое класс точности измерительного прибора?

      2.5.2. Какие  варианты способа сличения показаний  поверяемого и образцового приборов Вам известны?

      2.5.3. Как  проверяют соответствие поверяемого  прибора указанному на шкале классу точности?

      2.5.4. Возможно  ли проведение поверки вольтметра класса 0,5 с помощью вольтметра класса 0,2?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА N3

 

РАСШИРЕНИЕ  ПРЕДЕЛОВ ИЗМЕРЕНИЯ АМПЕРМЕТРА

 

      5.1. Цель  работы:

      5.1.1. Изучить методы  расширения пределов измерения амперметров;

      5.1.2. Изучить методы  расчета сопротивления шунтов.

      5.2. Основные  теоретические положения.

 

      Для расширения  пределов измерения амперметров  применяют особые вспомогательные устройства - шунты.

      Шунт представляет  собой четырехзажимный резистор Rш, который вместе с измерительным механизмом, подключенным к его потенциальным зажимам П, при помощи токовых зажимов Т включается в цепь измеряемого тока Iх (Рис. 5.1.)

Шунт преобразует ток  в падение напряжения. Для постоянного  тока уравнение преобразования имеет вид:

 

                  Uш = Rш Iш,

 

      где Iш - ток в шунте.

Рис. 5.1.

 

      Но шунт можно  рассматривать и как делитель  напряжения с коэффициентом деления (шунтирования):

 

                       Iх      Rи.м. + Rш

                  n = ----- = ------------,

                       Iо          Rш

 

      где Iо - ток в измерительном механизме;

          Rи.м. - сопротивление измерительного механизма.

 

 

      Это позволяет  расширить пределы измерения  измерительного механизма по току, т.е. измерять токи, значительно превосходящие ток, на который рассчитан измерительный механизм. Из этого выражения следует:

                        Rим

                 Rш = ------.

                       n - 1

 

Шунты изготовляются  из манганина и применяются почти исключительно с магнитоэлектрическими измерительными механизмами на постоянном токе. Применять шунты для электродинамической системы и других систем нецелесообразно, поскольку эти измерительные механизмы потребляют большую мощность, что приводит к необходимости иметь значительные Uш, а следовательно, и Rш, приводящие в свою очередь к увеличению габаритов и массы шунтов. Кроме того, применение шунтов на переменном токе приводит к погрешности, обусловленной перераспределением токов Iо и Iш при разных частотах из-за влияния реактивных сопротивлений измерительного механизма и шунта.