Зертханалық жұмыс № 4

Меңзерлі электр өлшеу аспаптарының қасиеттерін зерттеу

(3-бөлім)
Жұмыстың мақсаты: меңзерлі электр өлшеу аспаптарының жұмыс істеу қағидатымен танысу және олармен жұмыс істеу дағдыларын меңгеру.

Міндеті

а) электромагниттік жүйенің вольтметрін калибрлеу.

б) электромагниттік жүйенің вольтметрінің ішкі кедергісін анықтау.

в) электромагниттік жүйенің вольтметрін өлшеу диапазонын кеңейту.

г) электромагниттік жүйенің вольтметр жиіліктерінің жұмыс диапазонын анықтау.

Бағыттамалы электр өлшеу аспаптарының жұмыс істеу принципі

Тікелей бағалауға арналған меңзерлі электр өлшеу құралдарында электромагниттік энергия қозғалмалы бөліктің салыстырмалы түрде қозғалмайтын бөлігінің бұрыштық қозғалысының механикалық энергиясына айналады. Олар тікелей әсер ететін құрылғыларға жатады және өлшеу тізбегінен, өлшеу механизмінен және санау құрылғысынан (ОУ) тұрады. Бұл топтың құрылғылары көбінесе басқа, күрделі өлшеу құралдарының бөлігі болып табылады.

Өлшеу тізбегі – бұл кедергілердің, индуктивтіліктің, контейнерлердің және құрылғының электр тізбегінің басқа элементтерінің жиынтығы және өлшенген шаманың өлшеу механизміне әсер ететін аралық мәнге айналуын қамтамасыз етеді. Әр түрлі өлшеу тізбектері әр түрлі шамаларды өлшеу кезінде бірдей өлшеу механизмін қолдануға мүмкіндік береді: кернеу, ток, кедергі, кең ауқымда өзгереді.

Өлшеу механизмі екі түрлендіргіштен тұрады. Біріншісі электромагниттік энергияны айналмалы моментке түрлендіреді, бұл ОУ-дың қозғалмалы бөлігін шектеулі тоқтауға айналдырады. Осы түрлендіргіштің әрекет ету принципіне байланысты барлық бағыттамалық электр өлшеу құралдары магнитоэлектрлік, электромагниттік, электродинамикалық, электростатикалық және индукциялық болып бөлінеді.

Екінші түрлендіргіш – бұл спиральды серіппе, оның бір ұшы ОУ-дың қозғалмалы бөлігіне, ал екіншісі-қозғалмайтын бөлікке бекітілген. ОУ-дың қозғалмалы бөлігі бұрылған кезде, бұрылу бұрышына пропорционалды қарсы момент пайда болады. Бұл момент моментке бағытталған. Екі моменттің де мәндері тең болған кезде ОУ жебесі тұрақты болады, ол ОУ шкаласында өлшенетін электр шамасының мәнін көрсетеді.

---

Магнитоэлектрлік жүйенің құрылғыларында момент тұрақты магниттің магнит өрісі мен өткізгіштің магнит өрісінің токпен әрекеттесуі нәтижесінде пайда болады (әдетте катушка немесе жақтау түрінде). Құрылымдық жағынан, құрылғының өлшеу механизмі жылжымалы магнитпен немесе жылжымалы жақтаумен жасалуы мүмкін. 2.1- суретте жылжымалы жақтауы бар құрылғының дизайны көрсетілген. Тұрақты магнит 4, полюсті ұштары бар магниттік тізбек 6 және бекітілген өзек 3 механизмнің магниттік жүйесін құрайды. Полюстің ұштары мен өзегі арасындағы алшақтықта күшті радиалды магнит өрісі пайда болады, онда 5 тікелей қозғалатын көмір жақтауы орналасқан, оған алюминий жақтауына жұқа мыс немесе алюминий сым оралған (немесе жақтаусыз). Рамка жартылай осьтер арасында бекітілген 1. Қарама-қарсы моментті құруға арналған 7 спиральды серіппелер өлшенген токты жақтауға беру үшін бір уақытта қолданылады. Жақтау 2 көрсеткісіне қатты қосылған. Жылжымалы бөлікті теңдестіру үшін 8 жылжымалы жүктемелер бар.

4


5

Сур. 2.1. Магнитоэлектрлік жүйенің құрылғысы


T
Ауытқу бұрышы мына өрнекпен анықталады

  K_itdt SI,

0

мұндағы S – өлшеу механизмінің параметрлеріне байланысты өлшеу механизмінің токқа сезімталдығы.

Бұдан шығатыны, магнитоэлектрлік құрылғының шкаласы біркелкі, ал рамка арқылы өтетін ток бағытының өзгеруі құрылғының көрсеткісі қарама-қарсы бағытта қозғалады.

Магнитоэлектрлік құрылғылардың өлшеу механизмінің жылжымалы жүйесі айтарлықтай инерцияға ие, сондықтан мұндай құрылғылар тек тұрақты ток компонентіне жауап береді және айнымалы токты немесе кернеуді өлшеуге жарамсыз. Айнымалы ток тізбектеріндегі өлшеу үшін алдымен айнымалы токты тұрақты токқа айналдыру керек. Магнитоэлектрлік құрылғыларда, Егер құрылғы амперметр ретінде пайдаланылса, 100 мА – ға дейін және вольтметр ретінде 10 мА-ға дейін токтар тікелей рамка арқылы өтеді. Ток бойынша өлшеу шектері шунттардың көмегімен (өлшеу механизміне параллель қосылған шағын кедергісі бар дәл резисторлар), кернеу бойынша – қосымша резисторлардың көмегімен кеңейтіледі.

---

Шунт кедергісі R_ш (сурет 2.2) RА өлшеу механизмінің кедергісінен аз болуы тиіс және өлшеу кезінде өлшенген токтың негізгі бөлігі шунт арқылы өтетіндей, ал аспаптың жақтауы арқылы өтетін ток рұқсат етілген мәннен аспайтындай етіп таңдалады. Егер I амперметрдің жоғарғы өлшеу шегі, ал I_А, шунтсыз жоғарғы өлшеу шегі қажет болса, онда шунттың кедергісі


Сыртқы қосымша кедергілер белгілі бір номиналды токтарға шығарылады (0,5-тен 30 мА-ға дейін) және 0,02-ден 1-ге дейінгі дәлдік класстары бар. Шунттар мен қосымша кедергілер нөлге жақын температуралық кедергі коэффициенті бар жоғары меншікті кедергісі бар (манганин, константан) маталардан жасалады.

---

Электромагниттік жүйенің вольтметрінің қарапайым электр тізбегі 2.4 а-суретте көрсетілген. Ол l – катушканың индуктивтілігі болатын нақты катушканы ауыстыру схемасына сәйкес келеді; R_v – орам сымдарының кедергісі мен қосымша кедергіден тұратын катушканың белсенді кедергісі. Айнымалы кернеу жиілігінің жоғарылауымен мұндай тізбекте өрнекке сәйкес X_L катушкасының индуктивті кедергісі сызықты түрде артады:
X_L L.


Сурет 2.4. Электромагниттік жүйедегі вольтметр схемасы

Бұл жағдайда тізбектің жалпы кедергісі артады. Катушкадағы Ток төмендейді, бұл құрылғы көрсеткіштерінің төмендеуіне әкеледі.

Толық күрделі кедергіні белгілі бір жиілік диапазонында тұрақты ұстап тұру үшін жиілікті түзету тізбегі енгізіледі (конденсатор С_к және резистор R_к 2.4, б-сурет) кедергісі жиіліктің жоғарылауымен төмендейді, катушканың кедергісінің жоғарылауын өтейді.

Электромагниттік өлшеу механизмдерінде момент өлшенетін ток орамалары арқылы қозғалатын ферромагниттік өзекпен өтетін бекітілген катушканың магнит өрісінің өзара әрекеттесуі нәтижесінде пайда болады. Электромагниттік механизмнің конструкцияларының бірі 2.5-суретте көрсетілген, мұнда 1-катушка; 2 – құрылғының осіне бекітілген өзек; 3 – ауа тыныштандырғышы; 4-қарсы моментті тудыратын спиральды серіппе. Катушкадағы ток пайда болған кезде ядро өрістің ең жоғары концентрациясы бар жерде орналасуға тырысады, яғни.катушкалардың саңылауына түседі. Механизмнің қозғалмалы бөлігі момент серіппе жасаған қарсы моментпен теңестірілгенге дейін бұрылады.

Негізгі түрлендіру теңдеуі

мұндағы L– катушканың индуктивтілігі.

α айналу бұрышы I²-ге пропорционалды болғандықтан, ол токтың бағытына байланысты емес. Сондықтан электромагниттік түрлендіргіштері бар құрылғылар тұрақты және ауыспалы токтарды өлшей алады. Құрылғының шкаласы квадраттық. Алайда, өзек пішінін таңдау арқылы оны сызыққа жақындатуға болады




Сур. 2.5. Электромагниттік жүйе аспабының құрылғысы
Бекітілген катушка кез-келген секцияның сымынан жасалуы мүмкін болғандықтан, кез-келген токтарға тікелей қосу үшін амперметрлерді жасауға болады. Электромагниттік жүйенің көп диапазонды амперметрлерінде бірнеше секциялардан тұратын катушкалар бар, оларды ауыстыру арқылы ток өлшеу шектерін өзгертуге болады.

---

Электродинамикалық өлшеу механизмдерінде момент қозғалмайтын және жылжымалы катушкалардың магнит өрістерінің токпен әрекеттесуі нәтижесінде пайда болады. Өлшеу механизмдері қатарға қосылған 1 Бекітілген катушкалардан (дөңгелек немесе тікбұрышты) тұрады (сурет. 2.6). Осы катушкалардың ішінде осьте қаңқасыз жылжымалы катушкалар (рамка) 2 орналасқан. Жылжымалы катушкаларға ток беру және қарсы моментті құру үшін спиральды серіппелер қолданылады
Ауытқу бұрышы


мұндағы М_{1, 2} – 1 және 2 катушкалар арасындағы өзара индуктивтілік; I₁ және I₂ – токтардың орташа квадраттық мәні; - токтар арасындағы фазалық ығысу.

Электродинамикалық өлшеу механизмдерінде екі ток тізбегі бар, сондықтан олар көбейткіш құрылғылар болып табылады және фазалық сезімталдыққа ие. Бұл мүмкіндік оларды токты, кернеуді өлшеу үшін ғана емес, сонымен қатар қуат пен фаза үшін де қолдануға мүмкіндік береді


1 ^I2
I₁

Сур. 2.6. Электродинамикалық жүйе аспабының құрылғысы

Бағыттамалық электр өлшеу аспаптарының қателіктері
Құрылғының негізгі метрологиялық сипаттамасы оның қателігі болып табылады. Ол құрылғы көрсеткіштерінің өлшенетін шаманың нақты мәнінен айырмашылығымен сипатталады, ол жұмыс стандарттарын қолдана отырып эксперименттік жолмен табылған физикалық шаманың мәні деп түсініледі.

Өрнек әдісіне сәйкес құрылғының абсолютті, салыстырмалы және келтірілген қателіктері ажыратылады.

Құрылғының абсолютті қателігі мынаған тең:
^{  x x}_д,

мұндағы х– аспаптың көрсеткіші; х_д– жұмыс эталонының нақты мәні немесе көрсеткіштері.

Құрылғының салыстырмалы қателігі мына өрнекпен анықталады:

Құрылғының келтірілген қателігі келесі формуламен көрсетіледі


мұндағы X_Н– нормалау мәні, ол мынаған тең:

1. Егер нөлдік белгі өлшем ауқымының шетінде немесе сыртында орналасса

---

Смотрите также файлы

• Какие факторы влияют на выбор организационноправовой формы предприятия.docx

• Заведующий кафедрой.docx

• Лекция Целевая аудитория и сегментация в B2B и B2C.docx

• Практическое задание к теме 6 Коммерческая работа по оптовым закупкам товаров.docx

• Практические задания по теме 6 Анализ и планирование кредитных операций коммерческого банка Вопросы.docx