Файл: Быков М.А. Электрические измерения электрических величин [учеб. пособие].pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 11.04.2024

Просмотров: 139

Скачиваний: 2

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

В. Магазины емкостей (измерительные)

Назначение магазинов емкостей аналогично назначению магазинов сопротивлений или магазинов индуктивностей. Конструктивное выполнение магазинов емкостей имеет много общего с выполнением магазинов сопротивлений или магази­ нов индуктивностей — тоже штепсельное или рычажное. Но принципиальные электрические схемы существенно различны: если у магазинов сопротивлений или магазинов индук­ тивностей отдельные меры сопротивления или индуктивности вводились в цепь магазина в последовательном соединении друг другом, то у магазинов емкостей отдельные меры включаются параллельно друг другу. На рис. 11-16, а, б и s по­ казаны три наиболее типичные схемы коммутации магазинов емкостей: а—для штепсельного магазина, б и в—для рычаж­ ных магазинов.

Рис. II-1G

Схема б представляет собой схему простой декады, состоя­ щей из десяти конденсаторов одного и того же номинального значения емкости 1 • 10" мкф. При повороте рукоятки переклю­ чателя данной декады отдельные ее конденсаторы подключа­ ются один за другим параллельно к ранее включенным кон­ денсаторам этой же и всех остальных декад магазина.

56

Схема в — схема так называемой «сокращенной»

декады,

содержащей

только

4 конденсатора, но разных

значений,

точно таких

же, как

у штепсельного

магазина

по

схе­

ме а. Однако здесь нужные комбинации

включаемых в

цепь

магазина отдельных конденсаторов осуществляются при пово­ роте рукоятки переключателя с помощью четырех кулачковых переключателей, смонтированных на общей оси и дающих при повороте этой оси следующие комбинации включаемых кон­ денсаторов: 1С, 2С, ЗС, 4С, 4С + 1С, 4С + 2С, 4С + ЗС,4С + ЗС + + 1С, 4С + ЗС + 2С и 4С + ЗС + 2С + 1С.

Измерительные свойства магазинов емкостей, как уже ука­

зывалось, нормируются ГОСТ 6746—65. Этим ГОСТ

преду­

сматриваются

магазины емкостей

однодекадные и многоде­

кадные до 5 декад, со значением

емкости наивысшей

дека­

ды от 0,0001

до 1000 мкф. С помощью слюдяных

конден­

саторов декады с емкостью одной ступени более 1 мкф обычно выполнить не удается. Предусмотрено, как уже указывалось, 5 классов точности: 0,05, 0,1, 0,2, 0,5 и 1,0. Если ступень низ­ шей декады магазина более 0,1 мкф, то допустимая относи­ тельная погрешность любого показания магазина, выражен­ ная в процентах, не должна превышать числа, обозначающего класс точности данного магазина.

В магазине с 'меньшими значениями емкости

ступени низ­

шей декады магазина допустимая относительная

погрешность

(в процентах) показания магазина выражается

более слож­

ной формулой:

 

где К—обозначение класса точности магазина; m—число декад магазина;

С—значение емкости, установленное на магазине; С д —емкость одной ступени низшей декады магазина.


ГЛАВА HI

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ НЕПОСРЕДСТВЕННОЙ ОЦЕНКИ

Основная идея,

заложенная

в приборе непосредственной

оценки, состоит в

перемещении

(обычно угловом)

подвижной

части механизма,

пропорциональном измеряемой

величине.

Механическая энергия, вызывающая в приборе угловое пе­ ремещение, может быть получена разными способами, в зави­ симости от того, какие физические явления лежат в основе действия того или иного измерительного механизма. Однако в любом электроизмерительном приборе возникновение механи­

ческой энергии

всегда связано с какими-либо

проявлениями

электрического

тока, электрических или магнитных полей.

Приборы непосредственной оценки

делятся

на четыре ос­

новные группы: электромеханические,

электротѳпловые, элект­

рохимические и электронно-ікинетические. В наиболее много­ численную электромеханическую группу, подразделяющуюся в

свою очередь на

ряд

«систем», входят

приборы,

работающие

за счет энергии электромагнитного поля.

 

Рассмотрение

электромеханических

и электротепловых

приборов составляет

в основном содержание

настоящей

главы.

 

 

 

 

Измерительные приборы электрохимической группы в на­ стоящем пособии не рассматриваются; приборы электроннокинетической группы рассматриваются в главе «Регистрирую­ щие приборы».

§ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Электроизмерительный прибор непосредственной оценки представляет собой сочетание электрической схемы и измери­ тельного механизма.

Электрическая схема

позволяет преобразовать

измеряе­

мую электрическую величину

(такую, например, как

мощность,

частота

переменного тока, cos

ф и др.) в силу тока

или напря­

жение,

непосредственно

воздействующие на измерительный

механизм.

53


Измерительный механизм предназначен для дальнейшего преобразования энергии электрического тока в механическую энергию, создающую перемещение подвижной часта прибора.

Если последняя закреплена на подвижной оси, механиче­ ское усилие вызовет отклонение ее на некоторый угол а.

Таким образом, энергия электромагнитного поля в прибо­

рах электромеханической группы

или тепловая энергия в при­

борах тепловой группы расходуется

на создание вращающего

момента Мвр, а вращающий момент вызывает отклонение под­ вижной части прибора на определенный угол. Каждому значе­ нию измеряемой величины должны соответствовать вполне оп­ ределенные Мвр и а, при этом необходимо, чтобы они опреде­ лялись только измеряемой электрической величиной и не зави­ сели от каких-либо других факторов, таких, как состояние ок­ ружающей среды, внешнее магнитное или электрическое по­ ле и т. д.

Но одного

вращающего момента в приборе недостаточно.

Для того, чтобы подвижная часть механизма не отклонялась

до положения

упора при любом значении измеряемой величи­

ны, необходим еще один момент — противодействующий,

Мпр,

направленный навстречу вращающему и не зависящий

от

из­

меряемой величины, но пропорциональный углу поворота

а.

Следовательно, на подвижную часть измерительного меха­

низма должны воздействовать одновременно два момента:

1) вращающий, пропорциональный измеряемой

величи-

Л! в р = я * ) ;

2)противодействующий, пропорциональный углу отклоне-

Установившееся отклонение подвижной части, или положе­ ние равновесия, наступает при равенстве моментов; подстав­ ляя их значения, получим

 

f'(jc)=f(x)

 

 

и л и

* = / ( * ) •

(Ш-1)

Для нахождения зависимости между вращающим

моментом

и измеряемой

величиной MBp-f

(х) применительно

к прибо­

рам электромеханической группы удобно воспользоваться вы­

ражением

Л]Ѵ'

 

 

Л/,і:, ^ р ,

(ІН-2)

 

era

 

где и7 э—энергия электрического (WM—энергия

магнитного)

поля системы.

 

 

Из уравнения (ІП-2)

следует, что вращающий

момент ра­

вен производной энергии магнитного или электрического поля по геометрической координате, которой обычно является угол поворота подвижной части.

54



§ 2. ОБЩИЕ ЭЛЕМЕНТЫ УСТРОЙСТВА ПРИБОРОВ

ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЙ И ЭЛЕКТРОТЕПЛОВОЙ ГРУПП

Рассмотрим ряд деталей и узлов, входящих в конструкцию

любого

из

приборов

названных групп. К ним относятся,

на­

пример,

корпус прибора, шкала, приспособления для отсчета

и др.

 

 

 

 

 

Корпус определяет

внешний вид прибора,

защищает

изме­

рительный

механизм

и всю конструкцию от

механических по­

вреждений, воздействия пыли и влаги. Обычно корпус делает­ ся пластмассовым или металлическим, иногда деревянным. По форме корпуса приборы делятся на круглые, прямоугольные, секторообразные.

Шкала служит для отсчета числового значения измеряе­ мой величины. Это алюминиевая пластина, покрытая нитро­ лаком, или чертежная бумага с нанесенными тушью деления­ ми. В приборах высокого класса точности шкала часто дела­

ется зеркальной — под

основной

шкалой

располагается

зер­

кальная полоса. При отсчете глаз наблюдателя должен

быть

расположен так, чтобы отражение стрелки в зеркале

слива­

лось с самой

стрелкой.

 

 

 

 

Наличие

зеркальной

шкалы

повышает

точность отсчета,

так как устраняет погрешность от параллакса, т. е. от положе­ ния глаза наблюдателя.

Приспособление для отсчета имеет несколько модификаций. В большей части приборов отсчет производится с помощью

стрелки, укрепленной на подвижной оси. Стрелки имеют обычно крепьевидную или пожевидную фор­ му и выполняются из дюр­ алюминия (иногда из стекла).

В приборах высокой чувствительности нашел применение световой от­ счет, где в качестве стрел­ ки используется световой луч. Основные части уст­ ройства для светового от­

Рис 111-1 счета изображены па рис.

Луч света от источника 1 проходит через конденсаторную линзу 2, диафрагму с нитью 3 и попадает на зеркальце 4, ук­ репленное на подвижной оси прибора. Отражаясь от зеркаль­ ца, луч падает на шкалу 5, образуя световое пятно с резкой темной вертикальной полосой в середине.

6J