evtiheeva_n_n__izmerenie_yelektricheskih _i_neyelektricheskih (1024281), страница 12
Текст из файла (страница 12)
Примейение емкостных делителей ~жсширяет верхний предел измерения вольтметров до значений порядка нескольких киловольт. Емкостный делитель, показанный на рис. 2.22, имеет коэффипиент деления и = (1 „/б' „= С1/(С1 + С2) и обеспечивает увеличение верхнего предела измерения вольтметра в 1/х = С2/С1 + 1 раз. (Это справедливо, если собственная емкость электросштического вольтметра много меньше С2. В противном случае значение х должно быть уточнено) . 2.6. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПРИБОРЫ Принцип действия приборов электромагнитной системы основан на взаимодействии магнитного поля, создаваемого током в неподвижной катушке, с подвижным ферромагнитным сердечником. Одна из наиболее распространенных конструкций электромагнитного измерительного механизма представлена на рис.
2.23, где 1 — катушка; 2 — сердечник, укрепленный на оси прибора; 3 — спиральная пружина, создавшая противодействующий момент; 4 — воздушный успокоятель. (Встречаются также другие конструктивные модификации измерительных механизмов этой системы.) Под действием магнитного поля сер.
дечник втягивается внутрь катушки. Подвижная часть механизма поворачивается до тех пор, пока вращающий момент не уравновесится противодействующим моментом, создаваемым пружиной. Уравнение преобразования. Энергия магнитного поля катушки, через которую протекает ток 1, где 1, — индуктивность катушки, зависящая от положения сердечника, а следовательно, и от угла поворота подвижной части. 56 Согласно (2.2) вращающий момент М, = дЯУ„/да = (1з/2) (дА/да). (2.61) При установившемся отклонении подвижной части механизма М = М, где М„= 1уа, т.е. уравнение преобразования прибора имеет аР пР' Р вид а = Я2й)(дЦда)!'. (2.62) Если по катушке протекает переменный ток 1(г), то необходимо произвести усреднение по времени: а~ 1 т а = — — ( 1з (г)с1г, (2.63) 21г да т о По определению действующее значение тока т 1 = — ) 1з(г)аг, Т о (2.64) т.е.
а = (Ц21Р) (дА/да)2з. (2.65) Из (2.65) следует, что угол поворота подвижной части механизма пропорционален квадрату действующего значения тока, т.е. ие зависит от направления тока. Позтому злектромагнитные приборы одинаково пригодны для измерений в цепах постоянного и переменного $7 тока. Линеаризацня шкалы производится при помощи выбора специальной формы сердечника. Амперметры, Промышленностью выпускаются амперметры с номинальным током от долей ампера до 200 А. Наиболее распространены амперметры на 5 А, Последнее обстоятельство связано с тем, что на практике для расширения пределов измерения используются трансформаторы тока, причем номинальное значение тока во вторичной обмотке выбирается, как пра- .Г .2.24 вило, равным 5 А.
На рис. 2.24 показано включение амперметра во вторичную обмотку трансформатора тока. Здесь те, — первичная обмотка; ггэ — вторичная; 1~ и Тэ — соответствующие токи. Вольтметры. Если учесть, что ток через катушку прибора 2 = У/Яя, где У вЂ” приложенное напряжение, а Ян — сопротивление катушки, то из (2.65) следует ' а = (1/21г) (М,(да) (1/Я э) оэ. (2.66) Таким образом, шкала измерительного механизма может быль проградуирована н в единицах напряжения. Для распшрения пределов измерения вольтметров используются добавочные сопротивления, поэтому приборы можно выполнять многопредельными.
Промышленностью выпускаются электромагнитные вольтметры с номинальным напряжением от долей вольта до сотен вольт. К достоинствам приборов электромагнитной системы относятся: простота конструкции, низкая стоимость, надежность, способность выдерживать большие перегрузки, пригодность для измерения в пепнх как постоянного,так ипеременного тока. Недостатками являются: большое собственное потребление энергии, малая точность, малая чувствительность, сильное влияние внешних магнитных полей.
Приборы электромагнитной системы применяются в основном в качестве щитовых амперметров и вольтметров переменного тока промышленной частоты. Класс точности этих приборов 1,5 и 2,5. В некоторых особых случаях они используются для работы на повышенных частотах: амперметры до 8000 Гц, воль метры до 400 Гц. Используются они н в лабораторной практике как переносные приборы классов точности 0,5 и 1,0. Резонансный (вибрационный) частотомер. Электромагнитные механизмы нашли применение также для изготовления частотомеров, пред- 58 а/ назначенных для контроля частот 50 и 400 Гц. Такие частотомеры (рис.
2.25) состоят иэ электромагнита 1 с сердечником 2, на обмотку которого подается напряжение с измеряемой частотой. В поле электромагнита находится якорь 3 скрепленный с планкой 4, на которой укреплен ряд стальных пластинок 6 с раэличнымн собственными частотами. Пружинные опоры 5 позволяют якорю н пластинкам б совершавь вынужденные колебании с удвоенной частотой напряжения. При этом наибольшую амплитуду будет иметь та пластинка, у которой частота собственных колебаний совпадает с частотой второй гармоники вынужденных колебаний.
Погрешносп резонансных частотомеров составляет около 1%. Она определяется размером пластинок н их числом. К достоинствам рассматриваемых приборов относятся их простота и удобство в эксплуатации. Недостатки — узкость пределов измерения (например, 45 — 55 Гц, 350 — 450 Гц) и невозможность непользования на подвижных обьектах из-за появления паразнтных механических вибраций. Измерительные трансформаторы тока.
Как указывалось выше, для расширения пределов измерения электромагнитных амперметров применяются измерительные трансформаторы тока, которые преобразуют большие значения токов Т, в малые Тэ. Коэффициент трансформации К =Т, ~!з в основном определяется отношением числа витков во вторич- 1„ ной обмотке юэ к их числу в первичной обмотке им т.е.
Кг ~ юз/и ~. Схема включения амперметра с трансформатором тока ТА представлена на рис. 2.26. Чтобы получить значение измернемого тока 1,, следует измеренное амперметром значение тока 1з умножить на коэффициент трансформации: =к г . г На практике вместо действительного коэффициента трансформации К приходится использовать номинальный коэффициент трансфер мации К,, что приводит к погрешности определения тока У,. Классы точности трансформаторов тока переносных лабораторных: 0,01; 0,02; 0,05; О,1; 0,2; стационарных, устанавливаемых на подстанциях: 0,2; 0,5; 1,0; 3; 5; 10. Номинальные значения сопротивления нагрузки в 59 ТУ 0 юг цепи вторичной обмотки лежат в пределах от 0,2 до 2,0 Ом. Увеличение сопротивления нагрузки приводит к увеличению погрешностей.
Размыкание вторичной обмотки недопустимо, так как оно вызывает появление на разомйнутых концах высокого напряжения, опасного для людей и способного привести к нарушению изоляции. Измерительные трансформаторы напряжения, Для расширения пределов измерения вольтметров электромагнитной, электродинамической и электростатической систем применяются измерительные трансформаторы напряжения, которые преобразуют высокое напряжение Ц, подаодимое к йервичной обмотке, в низкое Ц, снимаемое со втори ~- пой.
Козфф1щиент трансформации К = ЦЩ приближенно равен отношению числа витков первичной обмотки гг, к числу витков во вторичной, т.е. К = ге~/из. Схема включения вольтметра с трансформатором напряжения Т$' представлена на рис. 2.27. Значение измеряемого напряжения Ц определяется из формулы Ц = К 17а. Использование вместо действительного коэффициента трансформации К, приводит к погрешностям определения напряжения Ц.
Классы точности лабораторных трансформаторов напряжения: 0,05; 0,1; 0,2; стационарных: 0,2; 0,5; 1,0; 3. 2.7. ЭЛЕКТРОННЫЕ АНАЛОГОВЫЕ ВОЛЬТМЕТРЫ В электронных вольтметрах конструктивно объединены электронный преобразователь и измерительный механизм. Электронный преобразователь может быть ламповым или полупроводниковым.
Измерительный механизм обычно магнитозлектрический. Электронные аналоговые вольтметры позволяют производить измерения в широком диапазоне напряжений и частот. Электронные вольтметры постоянного тока выполняются по схеме, представленной на рис. 2.28. Измеряемое напряжение 6' подается на входное устройство„представляющее собой многопредельный высокоомный делитель на резисторах. С делителя напряжение поступает на усилитель постоянного тока и далее — на измерительный механизм. Делитель и усилитель постоянного тока ослабляют или усиливают напряже- 60 Измерительный механизм их В»одное устройстдо Усилитель настоян посо тоха рис 228 Усилитель постоянного тоха ~4 Входное устройстдо Измеритель- ныймеханизм Детектор Усилитель переменнозо тока У» входное устройстВо Измерительныйме»анизм ,детектор ние до значений, необходимых для нормальной работы измерительного механизма.
Одновременно усилитель обеспечивает согласование высокого сопротивления входной цепи прибора с низким сопротивлением катушки измерительного механизма. Входное сопротивление электронного вольтметра составляет обычно несколько десятков мегаом. Это позволяет производить измерения в высокоомных цепях без заметного потребления мошности от обьекта измерения. Диапазон, измеряемых напряжений постоянного тока — от десятков милливольт до нескольких киловольт.
Для измерения малых напряжений используют микро- вольтметры с преобразованием постоянного тока в переменный. В таких приборах усиление измеряемого сигнала производится на переменном токе, что позволяет достичь больших значений коэффициента усиления и снизить порог чувствительности до нескольких микровольт. Рабочий диапазон электронных микровольтметров постоянного тока лежите пределах 10 а — 1 В.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
