evtiheeva_n_n__izmerenie_yelektricheskih _i_neyelektricheskih (1024282), страница 14

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

Текст из файла (страница 14)

2.19Рис. 2.20Вольтметры в ы п о л н я ю т с я п о с х е м е , п р е д с т а в л е н н о й н а р и с . 2 . 1 9 .К а т у ш к и в к л ю ч а ю т с я последовательно, т о к через них ограничиваетсядобавочнымр е з и с т о р о м RRo6. У р а в н е н и е п р е о б р а з о в а н и я в о л ь т м е т р аимеет вида =2(1/йО(ЭЛ£/д«)(£У7к ),(2.53)где R — о б щ е е с о п р о т и в л е н и е ц е п и п р и б о р а .К а к и в случае а м п е р м е т р о в , и з м е н е н и е м дЛ/да д о б и в а ю т с я почтир а в н о м е р н о г о х а р а к т е р а р а б о ч е г о у ч а с т к а э л е к т р о д и н а м и ч е с к и х вольт­метров.Обычнодельными.электродинамическиевольтметрывыполняютсямногопре­Это д о с т и г а е т с я п р и п о м о щ и н е с к о л ь к и х д о б а в о ч н ы х рези­с т о р о в .

П р и и з м е р е н и и п о в ы ш е н н ы х н а п р я ж е н и й ( с в ы ш е 6 0 0 В ) при­меняются измерительные трансформаторы напряжения.Припостроениипреобразованияиспользуетсяваттметров(2.51)тот ф а к т ,электродинамическогочто у р а в н е н и емеханизмасодержитпроизведение т о к о в в к а т у ш к а х . Схема соединения к а т у ш е к ваттметраи егов к л ю ч е н и я в цепь д л я и з м е р е н и я м о щ н о с т и , п о т р е б л я е м о й на­г р у з к о й Z , п р и в е д е н а на р и с . 2 .

2 0 . Т о к 1 Хравен т о к у н а г р у з к и , а т о к /2в неподвижной катушкев подвижной к а т у ш к е пропорционаленп р и л о ж е н н о м у н а п р я ж е н и ю : /2=ление добавочного резистора;— сопротивление подвижной к а т у ш к и .гU/(Rno6 + г), г д е Л д о б - сопротив­С учетом этого уравнение ш к а л ы (2.51) д л я ваттметраа =(l/H/)(3.«/3«)/,/2cos(„]Л=О/И'(=(1/ИЧЛдобдоб++-чь)r2))(dJUda)IHUcos<p==(2.54)г2)) (дЖ/да)Р ,где tp — у г о л с д в и г а ф а з м е ж д у п р и л о ж е н н ы м н а п р я ж е н и е мк о м /н в н а г р у з к е ; Р — а к т и в н а я м о щ н о с т ь н а г р у з к и .Такимваттметраобразом,уравнениепреобразованияU и то­электродинамического53а0{1IW(R=(2.55)г2))(ЪЛ1Ъа)Р+имеет линейный характер.Электродинамические ваттметры выполняют в виде многопредельныхлабораторных переносных приборовсамых различных,в т о м числе идостаточно в ы с о к и х , к л а с с о в точности (0,2; 0 , 1 ) .

Диапазон и з м е р я е м ы хм о щ н о с т е й т а к и х п р и б о р о в — от долей ватта до н е с к о л ь к и х к и л о в а т т .Измерения могут выполняться к а к на постоянном токе, так и на токахп р о м ы ш л е н н ы х частот ( 5 0 т , 4 0 0 Г ц ) .П о г р е ш н о с т и э л е к т р о д и н а м и ч е с к и х п р и б о р о в в о з н и к а ю т из-за темпе­р а т у р н ы х в л и я н и й и н а л и ч и я в н е ш н и х м а г н и т н ы х п о л е й . П р и повыше­нии частоты д о н е с к о л ь к и х сот герц с у щ е с т в е н н ы м и с т а н о в я т с я т а к ж ечастотныепогрешности.противлениякатушек,Ониобусловленыприводящимкростомуменьшениюиндуктивногосо­вращающегомо­мента.Ферродинамическиепоприборысуществуявляютсяразновидностьюэ л е к т р о д и н а м и ч е с к и х п р и б о р о в , о т к о т о р ы х о н и о т л и ч а ю т с я н е п о прин­ц и п у д е й с т в и я , а к о н с т р у к т и в н о . Д л я у в е л и ч е н и я ч у в с т в и т е л ь н о с т и ка­тушкаферродинамическихприборовимеетмагнитно-мягкийсердеч­н и к — м а г н и т о п р о в о д , м е ж д у п о л ю с а м и к о т о р о г о р а з м е щ а е т с я подвиж­наяк а т у ш к а .

Наличие сердечника значительно увеличивает магнитноеп о л е н е п о д в и ж н о й к а т у ш к и , а с л е д о в а т е л ь н о , в р а щ а ю щ и й м о м е н т и чув­ствительность.Однакохарактеристиксердечника снижается точность прибора и увеличиваютсяегочастотныепользуютсяводновременноиз-занелинейностимагнитныхп о г р е ш н о с т и . Ф е р р о д и н а м и ч е с к и е п р и б о р ы ш и р о к о ис­качествещитовых ваттметров,а такжеамперметровивольтметров д л я измерения в цепях п р о м ы ш л е н н о й частоты.2.5. ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫПринцип действия электростатических приборов основан навзаимодействии электрически заряженных проводников.О д н а и з р а с п р о с т р а н е н н ы х к о н с т р у к ц и й э л е к т р о с т а т и ч е с к о г о измери­тельногомеханизма приведена на рис.

2.21. Подвижная алюминиеваяп л а с т и н а 1,щаться,з а к р е п л е н н а я в м е с т е со с т р е л к о й на о с и 3, м о ж е т переме­взаимодействуясдвумяэлектрическисоединеннымид в и ж н ы м и пластинами 2. Входные з а ж и м ы (не п о к а з а н ы ) ,подводитсяизмеряемоенапряжение,непо­к которымс о е д и н е н ы с п о д в и ж н о й и непо­д в и ж н ы м и п л а с т и н а м и . П о д д е й с т в и е м э л е к т р о с т а т и ч е с к и х с и л подвиж­наяпластинавтягиваетсявпространством е ж д у н е п о д в и ж н ы м и пла­стинами. Движение прекращается, к о г д а противодействующий моментзакрученной пружины становится р а в н ы м вращающему моменту.Энергияэлектростатическогоизмерительным механизмом,54поля,запасеннаяэлектростатическимРис.

2.21С7:с г-.Рис. 2.222<Ш= ( 1 / 2 ) CV ,(2.56)где С — е м к о с т ь м е ж д у п л а с т и н а м и , з а в и с я щ а я о т и х в з а и м н о г о распо­ложения;U — измеряемое напряжение.Следовательно, вращающий моментМвр=Ш/да(2.57)(1/2)(ЭС/Эа)£Л=Противодействующий момент Л / п р =Такимобразом,уравнениеWa при равновесии равен Млврпреобразованияэлектростатическогопри­бора имеет вида-Из(2.58)(1/2й/)(ЭС/Эа)£Л(2.58)с л е д у е т , что п о к а з а н и е п р и б о р а н е з а в и с и т о т п о л я р н о с т иприложенного напряжения.В случае п е р е м е н н о г о т о к а с л е д у е т п р о и з в е с т и у с р е д н е н и е п о к а з а н и йпо времени:1а =ТТJо1ЭС2WЭа12WJда2-u (t)dt=ЭС2и (f) А =о2Wда2и ,(2.59)где н ( г ) — м г н о в е н н о е з н а ч е н и е и з м е р я е м о г о п е р е м е н н о г о н а п р я ж е н и я ;U — его действующее значение;Т — п е р и о д в р е м е н и , за к о т о р ы й произ­водится усреднение.Такимобразом,ЪС/да = c o n s t )квадратичностьуравненияпреобразованияс о х р а н я е т с я и на п е р е м е н н о м т о к е .(приПоэтому приходится55добиватьсялинеаризациишкалыспециальнымвыборомформыпла­стин.К д о с т о и н с т в а м п р и б о р о в э л е к т р о с т а т и ч е с к о й с и с т е м ы о т н о с я т с я ши­р о к и й ч а с т о т н ы й д и а п а з о н , н и ч т о ж н о е п о т р е б л е н и е э н е р г и и , независи­мость показаний от внешних магнитных полей.К недостаткам следует отнести н и з к у ю чувствительность, н е в ы с о к у юточность, необходимость э к р а н и р о в а н и я измерительного механизма отвлияния внешних электрических полей.Приборыэлектростатическойлабораторнойцепяхпрактикедлясистемыизмеренияв основном используются внапряженийввысокоомныхн а ч а с т о т а х о т н е с к о л ь к и х г е р ц д о н е с к о л ь к и х м е г а г е р ц .

При­менениеэлектронныхусилителейпозволяетзначительноувеличитьч у в с т в и т е л ь н о с т ь п р и б о р о в и и с п о л ь з о в а т ь их в к а ч е с т в е м и л л и в о л ь т ­метров.Применение е м к о с т н ы х делителей расширяет верхний пределизмерениявольтметровдозначенийпорядканескольких киловольт.Е м к о с т н ы й д е л и т е л ь , п о к а з а н н ы й н а р и с . 2 . 2 2 , и м е е т к о э ф ф и ц и е н т де­ленияки= ^ в н Л х - 0 / ( С 7 + С2)обеспечиваетувеличениеверхнегопределаизмерениявольтметра вl/k = С2/С1 + 1 р а з . ( Э т о с п р а в е д л и в о , е с л и с о б с т в е н н а я е м к о с т ь элект­ростатическоговольтметрамногоменьшеС2.Впротивномслучаезначение к д о л ж н о б ы т ь у т о ч н е н о ) .2.6. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПРИБОРЫП р и н ц и п д е й с т в и я п р и б о р о в э л е к т р о м а г н и т н о й с и с т е м ы ос­н о в а н н а в з а и м о д е й с т в и и м а г н и т н о г о п о л я , с о з д а в а е м о г о т о к о м в непо­д в и ж н о й к а т у ш к е , с п о д в и ж н ы м ф е р р о м а г н и т н ы м сердечником.

Однаизнаиболеерительногор а с п р о с т р а н е н н ы х к о н с т р у к ц и й э л е к т р о м а г н и т н о г о изме­механизмапредставленанарис.2.23,где /— катушка;2 — с е р д е ч н и к , у к р е п л е н н ы й на о с и п р и б о р а ; 3 — с п и р а л ь н а я п р у ж и н а ,создающая противодействующий момент; 4 — воздушный успокоитель.(Встречаются т а к ж е другие к о н с т р у к т и в н ы еных механизмовдечникэтойсистемы.)м о д и ф и к а ц и и измеритель­П о д д е й с т в и е м м а г н и т н о г о п о л я сер­в т я г и в а е т с я в н у т р ь к а т у ш к и . П о д в и ж н а я часть м е х а н и з м а по­ворачиваетсядотех пор, п о к а вращающиймомент не уравновеситсяпротиводействующим моментом, создаваемым пружиной.Уравнение п р е о б р а з о в а н и я . Э н е р г и я м а г н и т н о г о п о л я к а т у ш к и , ч е р е зкоторую протекает ток / ,Щ, = LP/2,где L— и н д у к т и в н о с т ь к а т у ш к и , з а в и с я щ а я от п о л о ж е н и я сердечника,а с л е д о в а т е л ь н о , и от у г л а п о в о р о т а п о д в и ж н о й ч а с т и .56(2.60)Рис.

2.23Согласно (2.2) вращающий м о м е н тМвр = dWjda =При(2.61)(P/2)(dL/da).установившемсяотклоненииподвижнойчастимеханизмаМ в р = Мпр, где Мпр = Й^а, т . е . у р а в н е н и е п р е о б р а з о в а н и я п р и б о р а и м е е твида = (1/2Й/) ( Э Х / Э а ) /Еслипокатушке2.(2.62)протекает переменный ток/(г), тонеобходимопроизвести усреднение по времени:1адь1ГГj r»(f)A.о=2WЭй(2.63)По определению д е й с т в у ю щ е е значение т о к аI =/—(2-64)т.е.2а =(1/2Й/)(ЭХ/Эа)/ .Из(2.65)(2.65)с л е д у е т , что у г о л п о в о р о т а п о д в и ж н о й части м е х а н и з м апропорционаленквадратудействующегозначениятока,т.е.неза­в и с и т о т н а п р а в л е н и я т о к а .

Характеристики

Список файлов книги