Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Комитет по высшему и специальному образованию
Российской Федерации
Алтайский Государственный Технический Университет
имени И. И. Ползунова
Кафедра «Общей электротехники»
Лабораторная работа № 1
«Электроизмерительные приборы»
Выполнил: Соколова Ирина
студентка гр.ПГС-84
Проверил: Квашнин Ю.А.
Барнаул 2011
Цель работы:
Приборы и оборудование:
Общие сведения
Электроизмерительным прибором называют средство измерений, которое предназначено для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем.
Основные системы для измерения электрических величин: магнитоэлектрическая, электромагнитная, электродинамическая и ферродинамическая.
Приборы магнитоэлектрической системы
Действие приборов магнитоэлектрической системы основано на взаимодействии магнитного потока постоянного магнита и измеряемого тока, проходящего по обмотке подвижной катушки, помещённой в этом магнитном поле.
Основные части прибора: постоянный магнит, между полюсами которого расположен ферромагнитный сердечник (предназначен для уменьшения магнитного сопротивления между полюсами и обеспечение равномерного распределения магнитного потока в воздушном зазоре). В воздушном зазоре между полюсами магнита и сердечником расположена катушка, жёстко связанная с осью и стрелкой.
α = S*I,
где S–чувствительность прибора.
Достоинства приборов магнитоэлектрической системы: высокая чувствительность, большая точность, относительно небольшое влияние внешних магнитных полей, малое потребление энергии, малое влияние температуры, равномерность шкалы.
Недостатки: работает только в цепи постоянного тока, чувствителен к перегрузкам, высокая стоимость, обусловленная сложностью конструкции.
Электроизмерительные приборы магнитоэлектрической системы предназначаются для измерения силы тока и напряжения в качестве амперметров и вольтметров.
Приборы электромагнитной системы
Действие приборов электромагнитной системы основано на взаимодействии магнитного поля тока неподвижной катушки и сердечника.
Угол поворота α стрелки прибора определяется по формуле
α = k*I*dL/dα ,
где I–ток, протекающий по катушке;
L-индуктивность катушки;
k-постоянный коэффициент.
Достоинства приборов электромагнитной системы: пригодность для работы в целях постоянного и переменного токов, простота и надёжность конструкции, дешевизна, устойчивость к перегрузкам.
Недостатки: чувствительность к внешним магнитным полям, сравнительно большая потребляемая мощность, относительно низкие чувствительность и точность.
Область применения: в качестве амперметров и вольтметров для технических измерений.
Приборы электродинамической и ферродинамической систем
Действие приборов электродинамической и ферродинамической систем основано на взаимодействии магнитных полей двух катушек, по которым проходят токи.
Различие приборов электродинамической и ферродинамической систем заключается в отсутствии и наличии соответственно ферромагнитных сердечников у катушек.
Угол поворота подвижной катушки:
α = k*I1I2,
где k –постоянный коэффициент.
Приборы этих систем могут работать как в цепях постоянного тока, так и переменного, поскольку направление магнитных полей обеих катушек меняется синхронно.
Т.е. α = k*I1I2*cosφ.
Наличие двух катушек у приборов электродинамической и ферродинамической систем даёт возможность включать каждую из них в разные участки электрической цепи, что позволяет измерить не только отдельные величины (ток, напряжение), но и величины, пропорциональные их произведению ( мощность).
α= k*U\R2*I1*cosφ=k*P\R2,
где R2-сопротивление обмотки подвижной катушки;
P=U*I*cosφ-активная мощность.
Достоинства: относительно высокая точность и пригодность для измерений в цепях постоянного и переменного тока.
Недостатки: повышенная потребляемая мощность, повышенная чувствительность к внешним магнитным полям, низкая перегрузочная способность, высокая стоимость.
Приборы электродинамической и ферродинамической систем используются в качестве измерителей силы тока-амперметров, напряжения- вольтметров, мощности – ваттметров и сдвига фаз – фазометров.
Шкала прибора
Движущая стрелка и шкала образуют устройство отсчёта измерительного прибора. Шкала представляет собой совокупность отметок и проставленных у некоторых из них чисел отсчёта, соответствующих ряду последовательных значений измеряемой величины. Промежуток между двумя соседними отметками шкалы называется делением шкалы. Разность значений измеряемой величины, соответствующих соседним отметкам, называется ценой деления шкалы. Наименьшее значение измеряемой величины, указанное на шкале, называется нижним, а наибольшее – верхним пределами измерения прибора; разность между верхним и нижними пределами – диапазон измерения прибора. Нижний предел у электроизмерительных приборов чаще всего устанавливается равным нулю. В зависимости от принципа действия и особенностей конструктивного устройства измерительные приборы могут иметь равномерную шкалу или неравномерную.
У приборов повышенной точности шкалу обычно выполняют зеркальной. Многопредельные или универсальные приборы могут иметь не одну, а иногда и несколько шкал с разной ценой деления.
Цена деления определяется следующим образом:
с=А2-А1\N
Точность измерительных приборов
Точность – важнейшее свойство измерительных приборов и измерений, выполняемых с их помощью. Точность прибора характеризуется его погрешностями.
Виды погрешностей: абсолютная, относительная, приведённая.
Абсолютная погрешность:
=аи-ад,
где аи – показание прибора, ад – действительное значение измеряемой величины
Относительная δ и приведённая γ погрешности представляет собой отношение, в процентах, абсолютной погрешности к действительному значению измеряемой величины или нормирующему значению аN:
δ = \ ад *100%, γ = \ аN *100%.
Погрешности конкретных экземпляров измерительных приборов носят индивидуальный характер, однако они не должны выходить за пределы допускаемых погрешностей, устанавливаемых в нормативной документации на приборы данного типа. Для электроизмерительных приборов такой предел без учёта знака устанавливают для приведённой погрешности γп и называют его классом точности (0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0).
Для оценки точности результата конкретного измерения с помощью данного измерительного прибора необходимо знать пределы допускаемой абсолютной погрешностип:
= γп * аN \100
Зная пределы допускаемой абсолютной погрешности, можно представить полный результат измерения в виде:
aN п
Таблица 1
|
Название прибора |
Наименова- ние системы |
Условное обозначение системы |
Класс точности |
Диапазон измерения |
Цена деления |
Остальные данные прибора |
|
Вольтметр постоянно- го тока |
Магнито- -электри- ческий прибор |
1,5 |
От 0 до 50 В |
2 В |
Испытатель- ное напряжение |
|
|
Вольтметр переменного тока |
Электро- -магнитный прибор |
2,5 |
От 0 до 150 В |
10 В |
Испытатель- ное напряжение |
|
|
Ваттметр |
Ферродина- мический прибор |
0,5 |
От 0 до 150 Вт |
1 Вт |
Постоянно- переменный ток испытатель- ное напряжение
гор. положение прибора |
|
|
Амперметр |
Электро- -магнитный прибор |
0,5 |
От 0 до 100 А |
1 А |
Постоянно- переменный ток испытатель- ное напряжение
гор. положение прибора |
|
|
Вольтметр |
Электро- -магнитный прибор |
0,5 |
От 0 до 150 В |
1 В |
Постоянно- переменный ток испытатель- ное напряжение
гор. положение прибора |