Файл: Атамалян Э.Г. Методы и средства измерения электрических величин учеб. пособие.pdf

Указатели бывают стрелочные (механические) и световые. В при­ борах с механическим указателем стрелка перемещается над шкалой. В технических приборах стрелка большей частью имеет копьевидную форму и изготовлена из листового алюминия. В лабораторных при­ борах шкала зеркальная, а стрелка имеет ножевидную форму (отсчет по шкале производят при совпадении стрелки с ее изображением на

зеркале).

Шкала в приборах со световыми указателями размещается так, чтобы световое пятно указателя падало на ее отметки.

По начертанию шкалы бывают прямолинейные (горизонтальные или вертикальные), дуговые (при дуге до 180° включительно) и кру­ говые (при дуге более 180°).

По характеру расположения отметок различают шкалы равномер­

Концы кернов затачивают и шлифуют на конус с закруглением. Опи­ раются керны на агатовые или корундовые подпятники. При установке подвижной части на кернах между керном и подпятником возникает трение, что вносит погрешность в показания прибора. В приборах

ется наиболее распространенным видом крепления подвижной части измерительного механизма. Растяжки представляют собой две тонкие ленты из бронзового сплава, на которых подвешивается подвижная часть. При наличии растяжек отсутствует трение в опорах, облегчается подвижная система, повышается виброустойчивость.

У с т а н о в к а н а п о д в е с е . Установку на подвесе исполь­ зуют в особо чувствительных приборах. Подвижную часть измеритель­ ного механизма подвешивают на тонкой металлической (иногда квар­

13

цевой) нити. Ток в рамку подвижной части подводят через нить под­ веса и специальный безмоментный токоподвод из золота или серебра.

При транспортировке подвижная часть прибора закрепляется неподвижно с помощью арретира.

Стрелку невключенного прибора устанавливают на нуль коррек­ тором.

В р а щ а ю щ и й и п р о т и в о д е й с т в у ю щ и й мо ­ м е н т ы.

Величина вращающего момента М„р определяется скоростью изме­ нения энергии электромагнитного поля \Х'В, сосредоточенной в меха­

Данное обобщенное выражение момента используют для приборов всех систем, в которых действуют силы электромагнитного поля. В об­ щем случае вращающий момент является функцией измеряемой величины X, а следовательно, и величины Y (тока, про­ изведения токов, напряжения) и откло­ нения а подвижной части, что позволяет записать обобщенное выражение момен­

та в другом виде:

MBp=Y*f(a), (1-23)

где п — коэффициент, зависящий от си­ стемы прибора.

Чтобы отклонение подвижной части прибора было однозначной функцией измеряемой величины, навстречу вращающему моменту Мвр действует

противодействующий момент (рис. 1-5)

Выражение (1-25) называют уравнением шкалы прибора.

П о с т о я н н а я п р и б о р а и е г о ч у в с т в и т е л ь н о с т ь . По показаниям шкалы прибора определяют числовое значение измеряе­ мой величины. Для этого вычисляют цену деления шкалы или постоян­ ную прибора, которая равна отношению изменения измеряемой вели­ чины к изменению углового перемещения подвижной части:

Цена деления представляет собой значение измеряемой величины, соответствующее одному делению шкалы (например, А/дел, В/дел). Числовое значение измеряемой величины равно произведению числа делений, прочитанных по шкале, на цену деления (постоянную) при­ бора. Величина, обратная постоянной прибора, называется чувстви­ тельностью и равна отношению углового перемещения подвижной

14

части прибора к изменению измеряемой величины, вызвавшему это

Так как прибор состоит из измерительной цепи и измерительного механизма (см. рис. 1-3), то чувствительность прибора можно выра­ зить через чувствительность цепи Su и чувствительность механизма SM:

Под порогом чувствительности понимают наименьшее значение измеряемой величины, способное вызвать отклонение подвижной части.

У р а в н о в е ш е н н о с т ь п о д в и ж н о й ч а с т и . Прибор считается уравновешенным, когда центр тяжести его подвижной части

Рис. 1-6. Типы успокоителей

совпадает с осью вращения. Уравновешивание осуществляется с по­ мощью противовесов (грузиков). Хорошо уравновешенный прибор по­ казывает при различных положениях одно и то же значение изме­ ряемой величины.

У с п о к о е н и е и у с п о к о и т е л и . Под действием измеря­ емой величины подвижная часть прибора отклоняется и занимает по­ ложение равновесия, совершив несколько затухающих колебаний. Время успокоения — это время, в течение которого подвижная часть устанавливается в положение равновесия с определенной точностью (для большинства приборов время успокоения должно быть не бо­ лее 4 с). Для создания необходимого успокоения приборы снабжают специальными успокоителями, которые развивают момент, направ­ ленный навстречу движению подвижной части (последняя при этом находится в движении). В приборах наиболее часто применяются магнитоиндукционные и воздушные успокоители.

Магнитоиндукционный успокоитель (рис. 1-6, а) состоит из по­ стоянного магнита 1 и алюминиевого диска 2, жестко связанного с подвижной частью прибора и свободно перемещающегося в поле

постоянного магнита. Успокоение создается за счет взаимодействия '

15

токов, индуктированных в диске при его перемещении в магнитном поле постоянного магнита с потоком этого же магнита.

Воздушный успокоитель (рис. 1-6, б, в) представляет собой ка­ меру /, в которой перемещается легкое алюминиевое крыло или порше­ нек 2, жестко связанные с подвижной частью прибора. При перемеще­ нии воздуха из одной части камеры в другую через зазор (между камерой и крылом) тормозится движение крыла и колебания подвиж­ ной части быстро затухают. Воздушные успокоители слабее магнитоиндукционных, но их обычно применяют в тех приборах, где магнитное поле создается постоянным магнитом.

Общие электротехнические свойства электромеханических измери­ тельных приборов.

С о б с т в е н н о е п о т р е б л е н и е э н е р г и и э л е к т р о ­

где I — действительное значение тока в цепи до включения амперметра; 1Х — измеренное значение тока в цепи R.

Отношение сопротивлений можно заменить отношением мощностей РА и Р, потребляемых соответственно амперметром и самой цепью:

? /== 1+ РА/Р '

Погрешность измерения тем меньше, чем меньше потребляемая прибором мощность РА по сравнению с мощностью цепи Р, в кото­ рой осуществляется измерение. Поэтому амперметр, включаемый последовательно в цепь нагрузки, должен обладать малым сопротив­ лением, т. е. Ra -*■0.

При измерении напряжения на нагрузке R в цепи с источником энергии, э. д. с. которого Е и внутреннее сопротивление R0, вольт­ метр включают параллельно нагрузке R (рис. 1-7). Если внутреннее сопротивление вольтметра R v, то будет иметь место следующая отно­ сительная погрешность измерения напряжения:

16

где U — действительное значение напряжения на нагрузке R до вклю­ чения вольтметра; Ux — измеренное значение напряжения на на­ грузке R.

Отношение сопротивлений R/Rv обратно пропорционально отно­ шению мощности, потребляемой вольтметром, Pv к мощности цепи Р:

мая вольтметром, должна быть мала, а его внутреннее сопротивление велико {Rу —>- °о).

При использовании приборов в мощных цепях собственное по­ требление мощности приборами не учитывается. В маломощных це­ пях потребление мощности приборами должно быть учтено, что де­ лается за счет внесения поправок либо использования электронных приборов. В зависимости от системы и назначения прибора мощность потребления колеблется от долей микроватта до нескольких ватт.

токоведущих частей и других деталей прибора, т. е. выделением тецла в самом приборе измеряемым током. Поскольку в результате темпе­ ратурных влияний несколько изменяются показания прибора, преду­ сматривают специальную температурную компенсацию.

В л и я н и е в н е шн и х м а г н и т н ы х по лей .

Внешние магнитные поля, складываясь с собственными магнит­ ными полями приборов, изменяют показания последних, поэтому для устранения влияния внешних полей применяют экранирование, астазирование (астатическое исполнение прибора) и т. д.

Экранирование заключается в том, что измерительный механизм располагают внутри ферромагнитного экрана, который ослабляет действие внешнего магнитного поля (иногда используют двойной экран).

При астатическом исполнении прибора последний имеет два из­ мерительных механизма с общей осью. Собственные магнитные поля механизмов направлены в противоположные стороны. Внешнее рав­ номерное магнитное поле, усиливая поле одного механизма, на столько же ослабляет поле другого, но не изменяет их суммарного вращающего момента.

По степени защищенности от внешних магнитных полей приборы разделяют на две категории: I — менее чувствительные к внешним

магнитным полям; II — более чувствительные к внешним магнитным полям.

П е р е г р у з о ч н а я с п о с о б н о с т ь п р и б о р а . Обмотки электромеханических приборов и токоведущие части последних рас­ считаны на продолжительную работу при номинальных токах и напря­ жениях. Возможные перегрузки указывают в паспорте прибора.

Погрешности и классы точности электромеханических измери­ тельных приборов. Абсолютную погрешность измерительного при­ бора, для которого необходимо установить класс точности, опреде­

'. А