Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь FAQ Написать работу КАТЕГОРИИ: ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву
Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Глава 6. Меры, измерительные преобразователи и электромеханические приборы, мосты и компенсаторыСодержание книги
Поиск на нашем сайте Глава 6. Меры, измерительные преобразователи и электромеханические приборы, мосты и компенсаторы Меры Общие сведения. Меры это измерительные средства, предназначенные для воспроизведения значений физических величин. К мерам относят эталоны, образцовые и рабочие меры. Эталоны, занимающие особое место среди мер, предназначены для воспроизведения и (или) хранения единиц физических величин с целью передачи их размера другим средствам измерений. Образцовые и рабочие меры. По назначению меры делят на образцовые и рабочие. Меры, утвержденные в качестве образцовых, предназначаются для поверки и градуировки рабочих средств измерений. Рабочие меры служат для измерений. По точности воспроизведения физической величины образцовые меры бывают 1,2 и 3-го разрядов, причем наименьшая погрешность воспроизведения у меры 1-го разряда. По допускаемой погрешности воспроизведения значения физической величины рабочие меры относят к разным классам точности. По количеству воспроизводимых размеров величины меры делят на однозначные и многозначные и наборы мер. К однозначным мерам относят измерительные катушки сопротивления, катушки индуктивности и взаимной индуктивности, измерительные конденсаторы постоянной емкости, нормальные элементы и стабилизированные источники напряжения. Измерительные катушки сопротивления. Катушки сопротивления выполняют на номинальное значение сопротивления 10 При работе в цепях переменного тока полное сопротивление измерительной катушки меняется при изменении частоты тока из-за собственной емкости С и индуктивности L. Эквивалентная электрическая схема катушки сопротивления представлена на рис. 6.1. Степень реактивности катушки характеризуют постоянной времени, т = (L / R) — RC, где R — сопротивление катушки на постоянном токе. Постоянная времени может быть от 0,5·10
Рисунок 6.1
Измерительные катушки индуктивности и взаимной индуктивности. Катушки индуктивности выполняют из проволоки, намотанной на каркас. Они выпускаются с номиналами от 10-6 до 1 Гн классов точности от 0,05 до 0,5 и с верхним пределом частоты 100 кГц. Эквивалентная схема катушки индуктивности совпадает с эквивалентной схемой катушки сопротивлений (рис. 6.1), но с иным соотношением параметров. Катушки взаимной индуктивности имеют две обмотки, намотанные на общем каркасе. Их выпускают с номиналами от 10-4 до 10-2 Гн с допускаемой основной погрешностью ±0,1% и с верхним пределом частоты 50 кГц. Измерительные конденсаторы. В качестве однозначных мер электрической емкости применяют воздушные и газонаполненные конденсаторы и конденсаторы со слюдяной изоляцией. Емкость воздушных конденсаторов не превышает 10 000 пФ. Для работы в цепях высокого напряжения применяют газонаполненные конденсаторы. Измерительные конденсаторы имеют класс точности от 0,005 до 1. Нормальные элементы. Однозначной мерой ЭДС и напряжения является нормальный элемент, представляющий собой специальный химический источник электрической энергии, ЭДС которого известна с большой точностью и при неизменной внешней температуре отличается большим постоянством во времени. Выпускают нормальные элементы с насыщенным и ненасыщенным раствором электролита, отличающиеся своими характеристиками. Нормальные элементы могут иметь классы точности от 0,0002 до 0,02. Стабилизированные источники напряжения. В настоящее время в качестве мер электрического напряжения часто применяют стабилизированные источники напряжения. Например, источник напряжения П36-1 при отклонении питающего напряжения на ±10% может иметь выходное напряжение при токе нагрузки 1 мА постоянным в пределах (1,5000 ± 0,0001) В. К многозначным мерам относят измерительные генераторы, калибраторы напряжения, тока и фазового сдвига, измерительные конденсаторы переменной емкости, вариометры — меры переменной индуктивности, магазины сопротивлений, емкости, индуктивности, взаимной индуктивности. Измерительные генераторы. Измерительные генераторы — это источники переменного тока и напряжения, форма которых заранее известна, а частота, амплитуда и некоторые другие параметры могут регулироваться в определенных пределах и отсчитываться с гарантированной точностью. По назначению и спектру частот они делятся на генераторы синусоидальных сигналов (от сотых долей герца до 1010 Гц), шумовых сигналов, импульсных сигналов и сигналов специальной формы. Генераторы синусоидальных сигналов низких частот (до 105 Гц) имеют погрешность установки частоты ± (0,1—3)%, а погрешность установки напряжения ±(1—6)%. Калибраторы. Калибраторы напряжения и тока – это стабилизированные источники напряжения или тока, дающие возможность получать на их выходе ряд калиброванных, т. е. точно известных значений сигналов. Промышленность выпускает калибраторы постоянного и переменного тока и напряжения. Некоторые калибраторы снабжаются управляющим устройством, позволяющим использовать их в составе автоматизированных поверочных устройств. Магазины. В качестве многозначных мер получили распространение магазины сопротивлений, емкости и индуктивности, в которых с помощью соответствующих переключателей можно устанавливать необходимое значение величины, воспроизводимой мерой. Магазины сопротивлений выпускают с диапазоном воспроизведения значения величины от 10-2 до 1010 Ом и классами точности от 0,01 до 0,2.Магазины емкости имеют диапазон воспроизведения 10-3 - 109 пФ и классы точности от 0,005 до 1. Магазины индуктивности (взаимной индуктивности) выпускают с номинальными значениями индуктивности (взаимной индуктивности) старшей декады от 0,001 до 10 000 мГн с числом декад от 1 до 5; класс точности магазинов от 0,02 до 1. Предел допускаемой основной погрешности однозначной меры, выраженный в процентах от номинального значения, определяют по формуле Предел допускаемой погрешности одиночной переменной меры (конденсатор переменной емкости, вариометр и т.п.), выраженный в процентах от воспроизводимого значения величины, Предел допускаемой основной погрешности магазина, выраженный в процентах от номинального значения, равен Для многих магазинов и других многозначных мер класс точности указывается в виде двух чисел c/d. Тогда предел допускаемой основной погрешности воспроизводимой величины определяется по формуле
Таблица 11.1
Наиболее распространенными средствами измерений постоянных токов и напряжений являются амперметры (микро-, милли-, килоамперметры) и вольтметры (микро-, милли-, киловольтметры), а также универсальные н комбинированные приборы (например, микровольтнаноамперметлы, нановольтамперметры и т. п.). Широко используемые средства измерений постоянных токов и напряжений представлены в табл. 11.1 и 11.2. Для измерений весьма малых постоянных токов и напряжений применяют электрометры и фотогальванометрические приборы. В качестве примера можно указать цифровые универсальные микровольтметры-электрометры с диапазоном измерений постоянного тока от 10-17 до 10-13 А и сдиапазоном измерений тока от 10-15 и до 10-7 А. Примером фотогальванометрических приборов является нановольтамперметры,имеющие наименьший диапазон измерений постоянных токов 0,5—0—0,5 нА и постоянных напряжений 50—0—50 нВ. При измерении малых и средних значений постоянных токов и напряжений наибольшее распространение получили цифровые и магнитоэлектрические приборы. Измерения больших постоянных токов осуществляют, как правило, магнитоэлектрическими килоамперметрами с использованием наружных шунтов, а весьма больших токов — с использованием трансформаторов постоянного тока. Для измерений больших постоянных напряжений используют магнитоэлектрические и электростатические киловольтметры. Измерения постоянных токов и напряжений можно выполнять и другими приборами (см. табл. 11.1 и 11.2).Следует иметь в виду, что электродинамические амперметры и вольтметры редко используют для технических измерений токов и напряжений в цепях постоянного тока. Их чаще применяют (наряду с цифровыми и магнитоэлектрическими приборами высоких классов точности) в качестве образцовых приборов при поверке средств измерений более низкого класса точности. В табл. 11.1 и 11.2 не указаны термоэлектрические приборы, так как применять их в цепях постоянного тока нецелесообразно из-за относительно большой мощности, потребляемой ими из цепи измерения. Измерения переменных токов и напряжений. В основу измерений переменных токов и напряжений положены государственный специальный эталон, воспроизводящий силу тока 0,01 — 10 А в диапазоне частот Рабочими средствами измерений переменных токов и напряжений являются амперметры (микро-, милли-, килоамперметры), вольтметры (микро-, милли-, киловольтметры), компенсаторы переменного тока, универсальные и комбинированные приборы, а также регистрирующие приборы и электронные осциллографы. Таблица 11.2
Особенностью измерений переменных токов и напряжений является то, что они изменяются по времени. В общем случае изменяющаяся во промоин величина может быть полностью представлена мгновенными значениями в любой момент времени. Переменные во времени величины могут быть также охарактеризованы своими отдельными параметрами (например, амплитудой) или интегральными параметрами, в качестве которых используют действующее значение средневыпрямленное значение т
и среднее значение
где x(t) — изменяющаяся во времени величина. Таким образом при измерении переменных токов и напряжений могут измеряться их действующие, амплитудные, средневыпрямленные, средние и мгновенные значения. В практике электрических измерений чаще всего приходится измерять синусоидальные переменные токи и напряжения, которые обычно характеризуются действующим значением. Поэтому подавляющее большинство средств измерений переменных токов и напряжений градуируются в действующих значениях для синусоидальной формы кривой тока или напряжения.
Таблица 11.3
Измерения действующих значений переменных токов и напряжений осуществляют различными средствами измерений, наиболее распространенные из которых приведены в табл. 11.3 и 11.4. Сравнение этих таблиц с табл. 11.1 и 11.2 показывает, что наименьшие верхние пределы измерений переменных токов и напряжений на несколько порядков больше, чем постоянных. Это объясняется тем, что воздействия внешнего переменного магнитного поля и паразитных резистивно-емкостных связей, отмеченные выше, особенно сильно влияют при измерении переменных величин. Малые переменные токи измеряют цифровыми, электронными и выпрямительными приборами, малые переменные напряжения — электронными вольтметрами. Наиболее широкий диапазон измерений переменных токов при прямом включении средств измерений обеспечивают выпрямительные приборы. Они имеют относительно широкий диапазон и при измерении переменных напряжений. Эти приборы делают, как правило, многопредельными. Следует также учесть, что эти приборы при отключении выпрямителя используются как магнитоэлектрические приборы для измерений постоянных токов и напряжений. Благодаря такой универсальности и небольшим габаритам выпрямительные; приборы широко применяются в лабораторной и производственной практике. Переменные токи свыше килоампера и переменные напряжения свыше киловольта измеряют с помощью наружных измерительных трансформаторов тока или напряжения электромагнитными, выпрямительными и электродинамическими приборами. Измерения высоких переменных напряжений (до 75 кВ) при прямом включении средств измерений позволяют осуществлять электростатические киловольтметры. В наиболее широком частотном диапазоне при измерении переменных токов работают термоэлектрические и электронные приборы, а при измерении переменных напряжений — электронные и электростатические приборы. Термоэлектрические вольтметры имеют ограниченное применение из-за большой мощности, потребляемой ими из цепи измерения, поэтому в табл. 11.4 они не приведены. В наиболее узком частотном диапазоне работают электродинамические и электромагнитные приборы; Верхняя граница их частотного диапазона обычно не превышает единиц килогерц. Следует иметь в виду, что цифры, приведенный в табл. 11.3 и 11.4, характеризуют предельные возможности различных приборов. При этом нельзя однозначно связывать цифры, характеризующие верхние пределы диапазона измерений; с цифрами, характеризующими частотный диапазон. Связь между диапазоном измеряемых величин и частотным диапазоном для разных средств измерений разная. Однако можно указать общую закономерность: с увеличением значения измеряемой величины верхняя граница частотного диапазона, как правило, уменьшается.
Таблица 11.4 При этом наблюдается и другая закономерность, отмеченная ранее: с увеличением частоты погрешность измерений увеличивается. Например, термоэлектрический миллиамперметр Т15 класса точности 1,0 на пределе измерений 100 мА имеет верхнюю граничную частоту 50 МГц, а на пределе 300 мА — 25 МГц. Этот же прибор допускает возможность измерений тока до 100 мА при частоте до 100 МГц и тока до 300 мА при частоте до 50 МГц с погрешностью не более ±4,0 %. При измерениях действующих значений переменных токов и напряжений, форма кривой которых отличается от синусоидальной, возникает дополнительная погрешность. Эта погрешность минимальна у средств измерений, работающих в широкой полосе частот, при условии, что выходной сигнал этих средств определяется действующим значением входной величины. Наименее чувствительны к изменению формы кривой переменных токов и напряжений термоэлектрические, электростатические и электронные приборы. Наиболее точные измерения действующих значений синусоидальных токов и напряжений можно осуществить электродинамическими приборами, цифровыми приборами и компенсаторами переменного тока. Однако погрешность измерений переменных токов н напряжений больше, чем постоянных. Например, компенсаторы переменного тока в области частот от 40 до 60 Гц могут измерять ЭДС и напряжения с минимальной допускаемой основной погрешностью ±0,1 %. Такую же точность в более широкой области частот могут обеспечивать электродинамические амперметры и вольтметры. Отметим некоторые особенности измерений токов и напряжений в трехфазных цепях. В общем случае в несимметричных трехфазных цепях число необходимых средств измерений токов и напряжений соответствует числу измеряемых величин, если каждая измеряемая величина измеряется своим прибором. При измерениях в симметричных трехфазных цепях достаточно произвести измерение тока или напряжения только в одной линии (фазе), так как в этом случае все линейные (фазные) токи и напряжения равны между собой. Связь между линейными и фазными токами и напряжениями зависит от схемы включения нагрузки. Известно, что для симметричных трехфазных цепей эта связь определяется соотношениями:
Рисунок 11.3
Измерения средневыпрямленных Среднее значение переменного тока или напряжения характеризует постоянную составляющую, содержащуюся в измеряемом токе или напряжении. Для измерений средних значений переменных токов и напряжений обычно применяют магнитоэлектрические приборы. Мгновенные значения переменных токов и напряжений измеряют регистрирующими приборами и электронными осциллографами. Следует иметь в виду, что по мгновенным значениям можно определить и другие значения токов и напряжений (средние, средневыпрямленные, действующие, амплитудный).
Глава 6. Меры, измерительные преобразователи и электромеханические приборы, мосты и компенсаторы Меры Общие сведения. Меры это измерительные средства, предназначенные для воспроизведения значений физических величин. К мерам относят эталоны, образцовые и рабочие меры. Эталоны, занимающие особое место среди мер, предназначены для воспроизведения и (или) хранения единиц физических величин с целью передачи их размера другим средствам измерений. Образцовые и рабочие меры. По назначению меры делят на образцовые и рабочие. Меры, утвержденные в качестве образцовых, предназначаются для поверки и градуировки рабочих средств измерений. Рабочие меры служат для измерений. По точности воспроизведения физической величины образцовые меры бывают 1,2 и 3-го разрядов, причем наименьшая погрешность воспроизведения у меры 1-го разряда. По допускаемой погрешности воспроизведения значения физической величины рабочие меры относят к разным классам точности. По количеству воспроизводимых размеров величины меры делят на однозначные и многозначные и наборы мер. К однозначным мерам относят измерительные катушки сопротивления, катушки индуктивности и взаимной индуктивности, измерительные конденсаторы постоянной емкости, нормальные элементы и стабилизированные источники напряжения. Измерительные катушки сопротивления. Катушки сопротивления выполняют на номинальное значение сопротивления 10 При работе в цепях переменного тока полное сопротивление измерительной катушки меняется при изменении частоты тока из-за собственной емкости С и индуктивности L. Эквивалентная электрическая схема катушки сопротивления представлена на рис. 6.1. Степень реактивности катушки характеризуют постоянной времени, т = (L / R) — RC, где R — сопротивление катушки на постоянном токе. Постоянная времени может быть от 0,5·10
Рисунок 6.1
Измерительные катушки индуктивности и взаимной индуктивности. Катушки индуктивности выполняют из проволоки, намотанной на каркас. Они выпускаются с номиналами от 10-6 до 1 Гн классов точности от 0,05 до 0,5 и с верхним пределом частоты 100 кГц. Эквивалентная схема катушки индуктивности совпадает с эквивалентной схемой катушки сопротивлений (рис. 6.1), но с иным соотношением параметров. Катушки взаимной индуктивности имеют две обмотки, намотанные на общем каркасе. Их выпускают с номиналами от 10-4 до 10-2 Гн с допускаемой основной погрешностью ±0,1% и с верхним пределом частоты 50 кГц. Измерительные конденсаторы. В качестве однозначных мер электрической емкости применяют воздушные и газонаполненные конденсаторы и конденсаторы со слюдяной изоляцией. Емкость воздушных конденсаторов не превышает 10 000 пФ. Для работы в цепях высокого напряжения применяют газонаполненные конденсаторы. Измерительные конденсаторы имеют класс точности от 0,005 до 1. Нормальные элементы. Однозначной мерой ЭДС и напряжения является нормальный элемент, представляющий собой специальный химический источник электрической энергии, ЭДС которого известна с большой точностью и при неизменной внешней температуре отличается большим постоянством во времени. Выпускают нормальные элементы с насыщенным и ненасыщенным раствором электролита, отличающиеся своими характеристиками. Нормальные элементы могут иметь классы точности от 0,0002 до 0,02. Стабилизированные источники напряжения. В настоящее время в качестве мер электрического напряжения часто применяют стабилизированные источники напряжения. Например, источник напряжения П36-1 при отклонении питающего напряжения на ±10% может иметь выходное напряжение при токе нагрузки 1 мА постоянным в пределах (1,5000 ± 0,0001) В. К многозначным мерам относят измерительные генераторы, калибраторы напряжения, тока и фазового сдвига, измерительные конденсаторы переменной емкости, вариометры — меры переменной индуктивности, магазины сопротивлений, емкости, индуктивности, взаимной индуктивности. Измерительные генераторы. Измерительные генераторы — это источники переменного тока и напряжения, форма которых заранее известна, а частота, амплитуда и некоторые другие параметры могут регулироваться в определенных пределах и отсчитываться с гарантированной точностью. По назначению и спектру частот они делятся на генераторы синусоидальных сигналов (от сотых долей герца до 1010 Гц), шумовых сигналов, импульсных сигналов и сигналов специальной формы. Генераторы синусоидальных сигналов низких частот (до 105 Гц) имеют погрешность установки частоты ± (0,1—3)%, а погрешность установки напряжения ±(1—6)%. Калибраторы. Калибраторы напряжения и тока – это стабилизированные источники напряжения или тока, дающие возможность получать на их выходе ряд калиброванных, т. е. точно известных значений сигналов. Промышленность выпускает калибраторы постоянного и переменного тока и напряжения. Некоторые калибраторы снабжаются управляющим устройством, позволяющим использовать их в составе автоматизированных поверочных устройств. Магазины. В качестве многозначных мер получили распространение магазины сопротивлений, емкости и индуктивности, в которых с помощью соответствующих переключателей можно устанавливать необходимое значение величины, воспроизводимой мерой. Магазины сопротивлений выпускают с диапазоном воспроизведения значения величины от 10-2 до 1010 Ом и классами точности от 0,01 до 0,2.Магазины емкости имеют диапазон воспроизведения 10-3 - 109 пФ и классы точности от 0,005 до 1. Магазины индуктивности (взаимной индуктивности) выпускают с номинальными значениями индуктивности (взаимной индуктивности) старшей декады от 0,001 до 10 000 мГн с числом декад от 1 до 5; класс точности магазинов от 0,02 до 1. Предел допускаемой основной погрешности однозначной меры, выраженный в процентах от номинального значения, определяют по формуле Предел допускаемой погрешности одиночной переменной меры (конденсатор переменной емкости, вариометр и т.п.), выраженный в процентах от воспроизводимого значения величины, Предел допускаемой основной погрешности магазина, выраженный в процентах от номинального значения, равен Для многих магазинов и других многозначных мер класс точности указывается в виде двух чисел c/d. Тогда предел допускаемой основной погрешности воспроизводимой величины определяется по формуле
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Последнее изменение этой страницы: 2021-05-12; просмотров: 162; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 216.73.217.128 (0.016 с.) |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||