ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.04.2024
Просмотров: 191
Скачиваний: 4
ческого измерительного механизма являются мерой неизвестной частоты /. Очевидно, что градуировка частотомера может быть про изведена только при условии постоянства величин С и U. Постоян ная времени цепей заряда и разряда конденсатора должна быть по добрана таг;, чтобы при самой высокой из измеряемых частот конден сатор успевал практически полностью зарядиться и разрядиться.
В реальных схемах электронных частотомеров функции переклю чателя I I выполняет электронная схема, которая запирается или от пирается напряжением частоты /. Наиболее длительное за половину периода отпирание и запирание электронной лампы, а следовательно, и более полный заряд и разряд конденсатора, происходит в случае, когда входное напряжение имеет прямоугольную форму. Поэтому на входе электронного частотомера ставятся усилитель и ограничи тель.
Упрощенная структурная схема электронного частотомера при ведена на рис. 75, б. С помощью формирующего устройства ФУ синусоидальное входное напряжение неизвестной частоты U) пре образуется в прямоугольные импульсы постоянной амплитуды, сле дующие с такой же частотой. Пока импульс существует, конденсатор заряжается через диод Д1, а в промежутке между импульсами раз ряжается через диод Д2 и измерительный механизм. Отклонение указателя измерительного механизма а — /S^/ep будет пропорцио нально измеряемой частоте / и шкала прибора может быть отградуи рована в герцах.
Структурная схема рис. 7о, б положена в основу построения электронных частотомеров типа 43-1 (ИЧ-6) и 43-7 (ИЧ-7). В формирующем устройстве частотомеров для стабилизации амплитуды напряжения используются элект ронные усилители, работающие в режиме ограничения, и электронная лампа, работающая в режиме ключа.
Пределы измерения ио частоте изменяются с использованием набора кон денсаторов С различной емкости и специального переключателя.
Д л я поверки чувствительности в приборах предусмотрен генератор образ цовой частоты (10 кГц) с. погрешностью ± 0 , 5 % .
Электронный частотомер 43-7, например, может использоваться для иімеренпй частоты в пределах 10 Гц - - 500 кГц (12 поддиапазонов) при значе ниях входного напряжения от 0,1 до 200 В. Погрешность прибора ± 1 , 5 % в диа пазоне до 100 кГц H увеличивается до ± 2 % с дальнейшим повышением частоты.
18. Измерение переменных токов и напряжений электромагнитными, электродинамическими, ферродинамическими и электростатическими приборами
Общие сведения. Общим для электромагнитных, электродинами ческих, ферродинамических и электростатических приборов является то, что все они могут быть использованы для измерений действующих значений переменных токов и напряжений (электростатические при боры — для измерений действующих значений только напряжений).
Однако ввиду различии в устройстве измерительных механизмов и измерительных схем каждая из указанных групп приборов отли чается своими достоинствами и недостатками, рабочим частотным и
130
температурным диапазонами, чувствительностью к различного рода помехам и пр.
Знание свойств амперметров и вольтметров различных групп позволяет в зависимости от конкретных условий измерения правиль но решить вопрос о выборе прибора.
Амперметры и вольтметры. В электромагнитных амперметрах катушка измерительного механизма включается последовательно в день измеряемого тока. Для работы прибора необходимо обеспе чить определенную величину магнитного ноля в зазоре катушки, или, другими словами, определенное количество ампер-витков. Поэтому чем выше предел измерения, тем меньше витков из более толстого провода надо намотать на катушку. При токах примерно 200—250 А обмотка представляет собой один виток из медной шины. На большие токи амперметры непосредственного включения обычно не делаются из-за сильного влияния на показания прибора магнитного поля токоподводящих проводов и значительного нагрева шины.
Щитовые амперметры выпускаются однопредельными; перенос ные — в ряде случаев на несколько пределов, обычно не больше чем на 3—4. Изменение предела измерения производится путем секциониро вания обмотки катушки и включения секций последовательно или параллельно. Если, например, обмотку катушки разделить на две секции, то их последовательное или параллельное соединение дает возможность изменить пределы в отношении 1 : 2. Секции могут быть выполнены с различным числом витков из проволоки разного диа метра, и таким образом можно получить пределы измерения, отно сящиеся друг к другу, как 1 : 10 или даже 1 : 20.
Расширение пределов измерения электромагнитных амперметров на переменном токе производится при помощи измерительных транс форматоров тока.
Из дополнительных погрешностей электромагнитных амперметров отметим температурную, частотную и погрешность от гистерезиса. Температурная погрешность возникает вследствие зависимости упру гости пружинок от температуры. С этой погрешностью приходится считаться только для приборов класса точности 0,2 и выше. Умень шить ее можно путем применения для пружинок и растяжек материа лов с малым температурным коэффициентом упругости. Частотная погрешность возникает главным образом из-за наличия вихревых токов в сердечнике и других металлических частях измерительного механизма, пронизываемых магнитным потоком катушки. Для умень шения этой погрешности металлические детали заменяются керами ческими, а сердечник выполняется из материала с большим удель ным электрическим сопротивлением. Погрешность от гистерезиса проявляется только при измерениях в цепях постоянного тока. Ее уменьшают, применяя для сердечников материалы с малой коэрци тивной силой (типа пермаллоя).
В электромагнитных вольтметрах катушка и добавочное сопро тивление соединены последовательно. Для компенсации температур ной погрешности отношение добавочного сопротивления из манга нина к сопротивлению катушки из меди не должно быть меньше неко-
5* 131
торой величины, определяемой допустимым значением температурной
погрешности (классом точности прибора). |
Поэтому в вольтметрах |
||
на малые |
пределы измерения уменьшают |
сопротивление катушки, |
|
т. е. уменьшают число ее витков. Это вызывает увеличение |
номи |
||
нального |
тока прибора. Так, например, для прибора типа |
Э59 на |
|
пределах |
от 1,5 до 15 В ток полного отклонения составляет 90 мА, |
||
а на пределах от 75 В и больше — всего 7,5 мА. Из этих же соображе ний у переносных вольтметров изменение пределов измерения в сто рону малых величин производится не за счет изменения добавочного сопротивления, а путем секционирования обмотки катушки и пере ключения секций с последовательной схемы на параллельную. Для больших пределов включаются разные добавочные сопротивления. Для измерения напряжений свыше 600 В применяются измеритель ные трансформаторы напряжения.
Частотная погрешность у электромагнитных вольтметров больше, чем у амперметров. Это объясняется тем, что на показания вольтметра влияет зависимость реактивного сопротивления катушки и добавоч ного сопротивления от частоты.
В настоящее время отечественная промышленность выпускает большое количество разных типов электромагнитных амперметров и вольтметров. Ука жем, например, на переносные приборы типа Э59 класса точности 0,5, предна значенные для измерений в цепях переменного и постоянного тока. Вольтметры этой серии выпускаются трех модификаций, к а ж д а я на четыре предела измере ния, нижний предел составляет 1,5 В и верхний — 600 В; амперметры — двухII трехпредельные четырех модификаций и миллиамперметры трех модификаций трехпредельные с нижним пределом 10 мА.
Основной областью применения электромагнитных амперметров и вольт
метров остаются пока измерения в цепях переменного тока с |
частотой |
50 Гц, |
||
причем наиболее распространены щитовые |
приборы классов |
точности |
1,5 |
и |
2,5, хотя существуют приборы классов 0,5 |
п. даже 0,1 с рабочей частотой |
до |
||
8000 Гц. |
|
|
|
|
Электродинамические амперметры п вольтметры. У электродина мических амперметров для токов до 0,5 А неподвижные и иодвюкные катушки соединяются последовательно (рис. 76, а) 1 . Для такой схемы Іг == 72 = cos ср — 1. Если противодействующий момент создается упругими элементами, то на основании (62)
|
а = и |
> |
Т - |
(82) |
Если бы ^ ^ ' ' г = const, |
то шкала |
прибора |
была бы квадратич- |
|
ной. Однако множитель |
• ^ • |
уменьшается |
с увеличением ее, что |
|
приближает шкалу к равномерной начиная примерно от 25% ее длины.
При последовательном включении катушек компенсации частот ной и температурной погрешностей не требуется, так как изменения частоты (до 2000—3000 Гц) и температуры оказывают незначитель-
1 Неподвижные катушки изображены в виде двух коротких горизонтальных зигзагов, а подвижная — длинным вертикальным зигзагом. Такое изображение принято с целью получения наибольшей наглядности.
132
ное влияние на показания приборов. При токах больше 0,5 А после довательное соединение катушек применить нельзя. Это вызвало бы перегрев токоподводящих пружин и изменение вследствие этого их свойств. Кроме того, подвижную катушку надо было бы наматывать толстым проводом, что привело бы к увеличению веса подвижной части.
В амперметрах на токи свыше 0,5 А подвижная и неподвижные катушки включаются параллельно (рис. 76, б). В этом случае необ ходимо применять специальные меры для компенсации частотной и температурной погрешностей, которые возникают в результате перераспределения токов в катушках при изменении частоты и тем пературы.
Д л я компенсации температурной погрешности необходимо, чтобы темпе ратурные коэффициенты сопротивления параллельных ветвей были одинако выми. В этом случае изменение температуры не вызовет перераспределения тока в ветвях. Условия компенсации достигаются путем соответствующего подбора добавочных сопротивлении і\ и г2 из манганина и меди.
Компенсация погрешности от частоты будет при равенстве постоянных вре
мени |
|
цепей неподвижных и подвижной |
катушек. Д л я выполнения этого усло |
вия |
в |
схеме, изображенной на рис. |
76, б, предусмотрены индуктивности Ьг |
и L 2 |
, |
которые должны быть подобраны соответствующим образом. |
|
Широко используются также схемы, в которых для компенсации частотной |
|||
погрешности включается емкость. |
|
||
Для схемы с параллельным включением катушек и при выпол нении условий компенсации можно написать
Іх = cj; / 2 = с2І; cos ф = 1.
Применяя те же рассуждения, что и при выводе формулы (82), получим выражение для угла отклонения подвижной части ампер метра с параллельной схемой включения катушек:
133
