Преображенский В.П. Теплотехнические измерения и приборы (1240837), страница 30
Текст из файла (страница 30)
При протекании тока через обмотку рамки подвижная часть будет находиться в равновесии при условии, что вращающий момент равен противодействующему: М=М„илн ф/=-Югр. Из этого условия найдем зависимость между углом поворота подвижной части и током через обмотку рамки: Ч> = —,р-/= З,/, Ф (4-1 1-б) где Яс = ф/1Р = ц // — чувствительн~кть измерительного механизма к току, рад/А. Пользуясь уравнением (4-11-5), найдем зависимость между углом поворота подвижной части и напряжением // на зажимах прибора: Ч= — ' — = ои//. 1/ и" л„ (4-11-6) где )г„— внутреннее сопротивление милливольтметра, Ом. Коэффициент Я Яп= — = — — =— (4-11-7) определяет чувствительность измерительного механизма к напряжению, рад/В. Необходимо отметить, что в формуле (4-11-7) 1/ — напряжение на зажимах милливольтметра, а не взмеряемая э.
д. с., поэтому точнее называть Зп чувствительностью измерительного механизма к напряжению на зажимах. По отноп~ению к чувствительности по току подобного указания не требуется, так как в неразветвленной цепи один и тот же ток течет через все элементы, в том числе и обмотку рамки. Из уравнения (4-11-7) следует, что чувствительный к току прибор с болыпим внутренним сопротивлением не может обладать одновременно и высокой чувствительностью к напряжению, Миллнвольтмегры, применяемые в комплекте с термоэлектрическими термометрами, обладают средней чувствительностью к напряжению, так как они являются высокоомными приборами, относящимися к группе милливольтметров с малым собственным потреблением мощности. Известно, что при измерении и цепях маломощных источников и, в частности, при измерении термо-э.
д. с. термоэлектрических термометров большая мощность потребления прибора может значительно изменить режим цепи и значение термо-э. д. с., подлежащей измерению. Для милливольтметра потребляемая мощность Р=— ~/3 (4-1 1-8) дм будет тем меньше, чем больше его сопротивление )г„. Для прибора, измеряющего силу тока, наоборот, чем меньше Й„, тем меньше потребляемая мощность. Формулы (4-11-5) и (4-11-6) обычно называют уравнениями шкалы, из которых следует, что шкала милливольтметра, отградуированная в единицах напряжения, получается равномерной и что чувствительность его для любой отметки шкалы будет одна и та же.
При одном и том же угле поворота рамки гр перемещение указателя по шкале будет тем больше, чем больше расстояние 1, от оси подвижной части до шкалы, илн, иначе говоря, при прочих равных условиях точность отсчета прямо пропорциональна 1.. На практике длину указателя стрелочных милливольтмегров обычно измеряют в миллиметрах, а угол отклонения подвижной части ~р в миллиметрах на миллиметр (! мм/мм =- 1 рад); тогда отклонение стрелки по круговой шкале будет равно длине дуги 1, окружнссти с радиусом 1,: 1„= 1хр = тс, где т количество делений на длине дуги 1„; с -длина одного деления, мм.
В этом случае чувствительность стрелочного милливольтметра к напряжению выражается в миллиметрах (или делениях шкалы) на единицу напряжения на зажимах прибора: оп= ~. (4-11-10) Величина, обратная чувствительности к напряжению, обозначается через Сп и называется постоянной по напряжению. Она численно равна напряжению на зажимах прибора, вызывающему отклонение стрелки на 1 мм (илн на одно деление) шкалы: с ! Ц и= Я„= 1р. (4-11-11) та милливольтметрах с световым указателем угол отклонения однократно отраженного зеркалом луча в 2 раза болыне угла поворота рамки, и отклонение светового указателя по круговой шкале 1„окружности с радиусом Ь, равно: 1„=ОТ.„.
(4-11-12) Для милливольтметра со световым указателем чувствительность к напряжению выражается в тех же единицах, что и для стрелочных миллнвольтметров.' с 2бл% о (4-11-13) (4-11-14) Я, =- Яв+ )тл. При выводе зависимости показаний милливольтметра от измеряемой величины нами предполагалось, что температура прибора не изменяется. В действительности же на показания милливольгметра влияет изменение темлл пературы окружающей среды.
Температурные погрешности, возникшощие от изменения магия нитной индукции постоянного магнита и упругих свойств пружинок нли растяжек, создающих противодействующий момент, практически + взаимно уничтожаются. Но изменение сопротивления медной обмотки рамки милливсльтметра, происходящее вследствие отклонения милливолвтметра е доаавоаиым мааса- температуры окружающего воздуха от нормальиииовым реаието- ной, может явиться причиной изменений покаром. ванин прибора.
Допустим, что милливольтмегр измеряет некоторую постоянпуто термо-э. д. с. термоэлектрического термометра. При повышении температуры окружающей среды увеличение ссатротивления медной обмотки рамки составляет 0,4а4 па 1 "С, и ток, протекающий через нее, уменьшается. Это приводит к уменьшению вращающего момента миллнвольтметра, и, следовательно, при повышении температуры показания прибора уменьшаются па 0,4% на 1 С.
Для уменьшения изменения показаний миллнвольтметра, вызываемого отклонением температуры окружающего воздуха от нормальной температуры 20 .+ 5"С (или 20 -~г 2'С) до любой температуры в пределах расширенной области (например, ог 10 до ЗГС), последовательно с медной обмоткой рамки Кр измерительного механизма ИМ включактг добавочный резистор Йа из манганина (рис. 4-11-2). Температурный коэффициент электрического сопротивления мапганина близок к нулю (0,6. 10 а на 1аС). Таким образом, сопротивление резистора )гл практически не будет изменяться с температурой, а температурный коэффициент электрического сопротивления мнлливольтмегра значительно уменьшится. Общее (внутреннее) сопротивление рассматриваемой схемы миллнвольт- метра при 20"С равно: Яр (1+ а«] 1 + а«аа Подставляя значение )с ~ в уравнение (4-11-15) н принимая во внимание формулу (4-11-14), получаем: !+ а« ~Р 1» а«+~Я )'Р (4-11-16) После простого преобразования это выражение принимает внд: ~яг )'ь 11 +ам (««еа)1~ (4-11-17) где ]рр а Яя =— (4-11-18) — температурный коэффициент электрического сопротивления мил- ливольтметра.
П р н м е р. Милливольтметр класса точности 1,0 при Ю'С имеет сопротивление «т„= 300 Ом, которое состоит из сопротивления обмотки рамки ]1р — — 75 Ом и добавочного манганинового сопротивления Их -— — 225 Ом. Температурный коэффициент электрического сопротввления медной йроволокиа = 0,00425 'С х. Определим температурный коэффацнснт электрического сопротивления миллинольтмегра по формуле (4-11-18] нли Рр а 75 0,00425 1~„1+а«м 300 1+ 0,00425. 20 илн а =- 0,08~ 10'С. В атом случае изменение показаний мнлливольтметра, вызванное отклонением темпсратуры окружающего воздуха от нормальной температуры до любой температуры в пределах расширенной области, не превысит .+-1Ъ (-~-0,9814] норыирующего значения измеряемой величины иа каждые 1О'С изменения температуры.
Применяют также и другие способы уменьшения значения температурного коэффициента, например последовательно с обмоткой рамки и добавочным сопротивлением включают терморезнстор, имеющий отрицательный температурный коэффициент электриче- г Точное значение а для данной медной проволоии определяют опытным путем. Определим температурный коэффициент электрического сопротивления милливольтметра с добавочным резистором (рис. 4-11-2). Положим, что при температуре «ю = 2(]'С сопротивления обмотки рамки и мнлливсльтметра соответственно равны «тр и Й„, а при «» «, «с г и «с„г, тогда Км=Р ~+И . (4-11-15) Обозначая через а температурный коэффициент электрического сопротивлении материала обмотки рамки (для меди а = 4,25 х х 10 '"С ') ', получаем: Рис. 4-11-3.
Схема мил ливольтметра с исполь вовависм цепи с доба воыимм термореаисто ром. =кого сопротивления. При увеличении температуры сопротивление цепи с терморезистором уменьшается на значение, близкое увеличению сопротивления обмотки рамки милливольтметра, так что общее его внутреннее сопротивление незначительно изменяется при изменении температуры окружающего воздуха.
Принципиальная электртлческая схема милливольтметра с использованием цепи с добавочным терморезистором, например типа ММТ-8 (смесь окислов меди и марганца), показана на рис. 4-11-8, где ИтИ вЂ” измерительный механизм; )т',р — терморезистор; тт' резистор из мангаиина, предназначенный для спрямления нелинейной характеристики терморезистора ММТ-8; тел — добавочный манганиновый резистор, лл служащий для подгонки до заданного зна- чения Ки прибора. лта хм Следует отметить, что этот способ по сравнению с первым позволяет при большом сопротивлении (числе витков) обмотки рамки лд прибора и одном и том же значении магнит- ной индукции в кольцевом зазоре получить + меньшее значение температурного коэффициента электрического сопротивления милливольтметра. В этом случае изменение показаний милливольтметра при отклонении температуры окружающего воздуха от нормальной температуры до любой температуры в пределах расширенной области (например, от 5 до 50'С) не будет превышать, так же как и в перном случае, предела допускаемой основной погрешности прибора на каждые 10'С изменения температуры.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
