evtiheeva_n_n__izmerenie_yelektricheskih _i_neyelektricheskih (1024282), страница 13

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 13)

Т е р м о э л е к т р и ч е с к и е п р и б о р ы с о с т о я тиз термоэлектрического преобразователя, преобразующего измеряемыйяп е р м е н н ы й т о к в ы с о к о й ч а с т о т ы в п о с т о я н н о е н а п р я ж е н и е , и магни­тоэлектрическогоизмерительногомеханизма,проградуированноговзначениях и з м е р я е м о г о т о к а (рис. 2.14).Термопреобразователь включаетпроходит,ся вв себя нагреватель 7, по к о т о р о м ув ы д е л я я тепло, и з м е р я е м ы й т о к I и т е р м о п а р у 2, находящую­тепловом контакте с нагревателем.П о с т о я н н о е н а п р я ж е н и е , вы­р а б а т ы в а е м о е т е р м о п а р о й , в о з д е й с т в у е т н а м а г н и т о э л е к т р и ч е с к и й мик­роамперметр.Рис. 2.1348зличают к о н т а к т н ы е(рис.

2.14, а)и б е с к о н т а к т н ы е ( р и с . 2.14, б)т е р м о п р е о б р а з о в а т е л и . В п е р в о м случае т е р м о п а р а и м е е т э л е к т р и ч е с к и йк о н т а к т с н а г р е в а т е л е м ( е е с п а й п р и в а р е н н е п о с р е д с т в е н н о к нагрева­т е л ю ) , а в о в т о р о м и м е е т с я т о л ь к о т е п л о в о й к о н т а к т н а г р е в а т е л я и тер­мопарычерезпроводностьюменееизолирующийинерционны,утечкутоков5—10 М Г ц .материал,обладающийхорошейтепло­(стекло, к е р а м и к а ) .

Контактные термопреобразователичембесконтактные, нов ы с о к о й частотыионидопускаютбольшуюп р и м е н я ю т с я на частотах не в ы ш еБ е с к о н т а к т н ы е т е р м о п р е о б р а з о в а т е л и н е и м е ю т э т о г о не­д о с т а т к а и м о г у т и с п о л ь з о в а т ь с я в п л о т ь д о ч а с т о т , р а в н ы х с о т н я м мега­г е р ц . К р о м е т о г о , о т с у т с т в и е г а л ь в а н и ч е с к о й с в я з и дает в о з м о ж н о с т ьповыситьниючувствительностьбатарейизтермопреобразователянесколькихпоследовательноб л а г о д а р я примене­включенныхтермопар(рис.

2.15).Преобразователи,(от1до100мА),предназначенныезаключаютвдляизмерениявакуумированныймалыхкорпус:токоввакуумуменьшает о т в о д тепла от нагревателя.Длявыводауравненияпреобразованияследует найти зависимостьо т к л о н е н и я п о д в и ж н о й части и з м е р и т е л ь н о г о м е х а н и з м а о т и з м е р я е м о г от о к а в ы с о к о й ч а с т о т ы , т.е.

з а в и с и м о с т ь а = / ( / ) . О д н а к о н е п о с р е д с т в е н н онамикроамперметрвоздействуетпостоянныйт о к /то т Э Д С термо­пары/?:а = SjlT ;(2.41)/Т = E/RK ,(2.42)где Sj — ч у в с т в и т е л ь н о с т ь к т о к у м и к р о а м п е р м е т р а ; R K — сопротивле­ние е г о р а м к и .В с в о ю о ч е р е д ь Э Д С т е р м о п а р ы п р о п о р ц и о н а л ь н а р а з н о с т и темпера­тур горячего спая т е р м о п а р ы и ее х о л о д н ы х к о н ц о в AT (равной такжеразности температур нагревателя и окружающей с р е д ы ) :Е = кАТ.(2.43)49З а д а ч а , т а к и м о б р а з о м , с в о д и т с я к о п р е д е л е н и ю з а в и с и м о с т и AT (Г).Е е м о ж н о о п р е д е л и т ь и з у с л о в и я т е п л о в о г о б а л а н с а н а г р е в а т е л я п р и рав­новесии:количество тепла, в ы д е л я е м о г о т о к о м в ы с о к о й частоты припрохождении через нагреватель, д о л ж н о быть равно количеству тепла,р а с с е я н н о г о и м в с л е д с т в и е т е п л о о т д а ч и в о к р у ж а ю щ у ю с р е д у , т.е.PR^t = kTATt,г д е RH —(2.44)сопротивление нагревателя;t — в р е м я ; кт — к о э ф ф и ц и е н ттеплоотдачи.И з ( 2 .

4 4 ) с л е д у е т , чтоДГ =(HkT)RHP.Из уравнений(2.45)(2.41)-(2.43)и (2.45)м о ж н о составить уравнениепреобразованияа=ч(SjkRjRJc^P(2.46)=тР,г д е т— п о с т о я н н ы й к о э ф ф и ц и е н т .Т а к и м о б р а з о м , у р а в н е н и е п р е о б р а з о в а н и я т е р м о э л е к т р и ч е с к о г о при­бора является квадратичным.П о г р е ш н о с т и т е р м о э л е к т р и ч е с к и х п р и б о р о в с в я з а н ы с в л и я н и е м тем­п е р а т у р ы в н е ш н е й с р е д ы н а с о п р о т и в л е н и е н а г р е в а т е л я и н а характери­с т и к и м и к р о а м п е р м е т р а . П о г р е ш н о с т и т а к ж е з а в и с я т о т ч а с т о т ы изме­ряемоготокаиз-заналичияповерхностных эффектови паразитныхп а р а м е т р о в цепей преобразователя.Достоинствомтермоэлектрическихприборовя в л я е т с я м а л а я зави­с и м о с т ь и х п о к а з а н и й о т ф о р м ы к р и в о й и ч а с т о т ы .

К н е д о с т а т к а м отно­с я т с я н е в ы с о к и е ч у в с т в и т е л ь н о с т ь и т о ч н о с т ь ( к л а с с т о ч н о с т и 1,0—4,0),очень м а л а я перегрузочная способность, к в а д р а т и ч н ы й х а р а к т е р ш к а л ы ,значительное потребление энергии.Термоэлектрические приборы используются в качестве амперметрови в о л ь т м е т р о в д л я и з м е р е н и я т о к а и н а п р я ж е н и я на в ы с о к и х частотах( д о сотен м е г а г е р ц ) . П р и м е н я т ь и х н а н и з к и х ч а с т о т а х н е ц е л е с о о б р а з н о ,т а к к а к в э т о й о б л а с т и о н и м о г у т б ы т ь з а м е н е н ы н а д е ж н ы м и прибора­ми других систем.Р а с ш и р е н и е п р е д е л о в и з м е р е н и я т е р м о э л е к т р и ч е с к и х п р и б о р о в мо­жетосуществлятьсяприпомощивысокочастотныхтрансформаторовт о к а (для амперметров) и безреактивных добавочных резисторов(длявольтметров),2.4.

ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫПринципдействия электродинамических приборов основанн а в з а и м о д е й с т в и и м а г н и т н ы х п о л е й д в у х к а т у ш е к , п о к о т о р ы м про­текает т о к .50У с т р о й с т в о э л е к т р о д и н а м и ч е с к о г о и з м е р и т е л ь н о г о м е х а н и з м а показа­н о н а р и с .

2 . 1 6 . В н у т р и н е п о д в и ж н о й к а т у ш к и 1 м о ж е т в р а щ а т ь с я по­д в и ж н а я к а т у ш к а 2 . Т о к к п о д в и ж н о й к а т у ш к е п о д а е т с я ч е р е з пружин­к и (на р и с . 2 . 1 6 , н е у к а з а н ы ) , к о т о р ы е п р и п о в о р о т е э т о й к а т у ш к и созда­ют противодействующиймомент. Поворот осуществляется вращающиммоментом,взаимодействиемвызванныммагнитныхполейкатушек/ и 2.

Ч т о б ы в ы в е с т и уравнение п р е о б р а з о в а н и я , з а п и ш е м в ы р а ж е н и е д л яэлектрокинетической энергии двух к а т у ш е к с т о к а м и :(l/2)ii7?W=и L2где L\—+(1/2)Z2/|(2.47)+Mhh,индуктивности неподвижнойи подвижной катушек;/ь /2 — т о к и в этих к а т у ш к а х .Посколькуотуглаповоротаподвижнойк а т у ш к и а з а в и с и т толь­к о ^ - взаимная индуктивность катушки, т о вращающий моментМвр=Ш/да=(дЖ/да)!^.(2.48)П р и р а в н о в е с и и в р а щ а ю щ и й и п р о т и в о д е й с т в у ю щ и й м о м е н т ы уравн о в е ш е н ы : Мвр ~Мпр, т . е .{bJllbdylih=Wa,(2.49)где W — у д е л ь н ы й п р о т и в о д е й с т в у ю щ и й м о м е н т п р у ж и н ы .Следовательно, уравнение преобразования прибора(l/W)(dJHda)hI2.а =(2-50)Если по к а т у ш к а м протекают переменные токиh(t) = 7 l M s i n ( w ? + „ i )иz' 2 (r) = / 2 M s i n ( w f+ „2),т о д л я н а х о ж д е н и я у г л а о т к л о н е н и я п о д в и ж н о й части п р и б о р а с л е д у е тподставить выражения д л я этих т о к о в в(2.50) и произвести усреднениепо времени:1а=Т1=1— ;—WWъмЪаh (t)i2 (t)dt=ъм— 7i/2cos(„iЪагде I\ и I 2 — д е й с т в у ю щ и е з н а ч е н и ятоков в катушках.Из уравнения преобразованияа=(l/W)(dJf/da)IlI2cos(yi-„2)(2.51)Рис.

2.1651Рис2.18с л е д у е т , что п е р е м е щ е н и я п о д в и ж н о й части м е х а н и з м а п р и р а б о т е н а пе­р е м е н н о м т о к е з а в и с я т к а к о т т о к о в в е г о к а т у ш к а х , т а к и о т разно­сти ф а з м е ж д у э т и м и т о к а м и . Это д а е т в о з м о ж н о с т ь и с п о л ь з о в а т ь При­б о р ы электродинамической системы не т о л ь к о в качестве амперметрови в о л ь т м е т р о в , но и в к а ч е с т в е в а т т м е т р о в .В амперметрах к а т у ш к ипараллельноприборах,(рис.соединены2.18).последовательно(рис. 2.17)илиПоследовательное соединение используется впредназначенныхдляизмерениямалых токов(до0,5А),н е с п о с о б н ы х п о в р е д и т ь т о н к и е п р у ж и н к и , п о к о т о р ы м т о к подводит­с я к п о д в и ж н о й к а т у ш к е .

П р и б о л ь ш и х т о к а х ( д о 1 0 А ) к а т у ш к и вклю­чаются параллельно, причем соотношение сопротивлений цепей к а т у ш е квыбирается т а к и м образом, чтобы т о кпревышал допустимого значения.через п о д в и ж н у ю к а т у ш к у н еРезистор Rи к а т у ш к и индуктивно­сти L1 иЬ2, п о к а з а н н ы е на р и с . 2 . 1 8 , с л у ж а т д л я к о м п е н с а ц и и темпера­т у р н ы х и частотных погрешностей.В последовательной схеме амперметра 1\ = / 2 =/, „i — „2му уравнение преобразования (2.51)а ==0 , поэто­сводится к виду(2.52)(l/W)(dM/ba)P,т.е.

п р и у с л о в и и дЖ/да = c o n s t у г о л п о в о р о т а с т р е л к и к в а д р а т и ч н о за­висит от тока, протекающего в к а т у ш к а х .В э т о м случае ш к а л а н е р а в н о м е р н а : о н а с ж а т а н а н а ч а л ь н о м у ч а с т к еи растянута на к о н е ч н о м . Работать с п р и б о р о м , и м е ю щ и м неравномер­нуюш к а л у , очень неудобно, п о э т о м у расположение и ф о р м у к а т у ш е кв ы б и р а ю т т а к и м о б р а з о м , ч т о б ы п р о и з в о д н а я dJC/da н е о с т а в а л а с ь по­с т о я н н о й , а с у щ е с т в е н н о з а в и с е л а о т у г л а м е ж д у п о д в и ж н о й и неподвиж­нойкатушками.равномернойИ з м е н я я дЖ/да,(исключаяудаетсяначальныйДелатьучасток,шкалупрактическисоставляющийпримерноп я т у ю часть о т в с е й ш к а л ы ) .В п а р а л л е л ь н о й с х е м е Itливаетсяравнойнулю= k^I; 1 г =к21, а р а з н о с т ь ф а з т а к ж е устанав­подбороминдуктивностейвцепяхкатушек.Т а к и м о б р а з о м , к в а д р а т и ч н о с т ь п р е о б р а з о в а н и я и н е о б х о д и м о с т ь полу­ч е н и я б о л е е р а в н о м е р н о й ш к а л ы с о х р а н я е т с я и в э т о м случае.П р и и з м е р е н и и э л е к т р о д и н а м и ч е с к и м и а м п е р м е т р а м и т о к о в , превы­шающих5210А,используютсяизмерительныетрансформаторытока.ос>UоРис.

Характеристики

Список файлов книги