Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Коломенский институт (филиал)

постоянный магнит (1) (рис.1), между полюсами которого создается сильное, равномерное, радиально направленное магнитное поле.

Подвижная часть прибора состоит (2)

из прямоугольной рамки, на которой

расположена обмотка из медной

изолированной проволоки. Рамка при

креплена к корпусу спиральными

пружинами (3), создающими проти-

Рис.1 водействующий момент.

В результате взаимодействия магнитного поля магнита и рамки с током возникает вращающий момент, под действием которого подвижная часть прибора, а также с ним стрелка (4), поворачивается около оси. Угол поворота подвижной части прибора пропорционален величине тока, идущего в катушке: α = kI, k – коэффициент пропорциональности, зависящий от конструкции прибора. Достоинствами приборов магнитоэлектрической системы являются: высокая точность, высокая чувствительность, равномерность (линейность) шкалы, малая зависимость показаний прибора от воздействия внешних магнитных полей, быстрое самоуспокоение подвижной части прибора. Приборы магнитоэлектрической системы применяются в качестве амперметров и вольтметров постоянного тока. Миллиамперметры магнитоэлектрической системы могут измерять токи до 10^-6 А.

К недостаткам приборов магнитоэлектрической системы можно отнести: измерение только постоянных токов, недостаточная перегрузочная способность их.

Приборы электромагнитной системы.

Принцип действия приборов электромагнитной системы основан на взаимодействии магнитного поля тока, протекающего по обмотке неподвижной катушки (рис.2), с подвижным железным сердечником 2, помещенным в это магнитное поле. При увеличении тока возрастает индукция магнитного поля в катушке и увеличивается намагничивание железного сердечника. Теоретически установлено, что между углом поворота железного сердечника, при его втягивании внутрь катушки, и величиной тока в катушке существует квадратичная зависимость: α = kI² (вследствие этого шкала приборов электромагнитной системы неравномерная, квадратичная). Приборы электромагнитной системы применяются для измерения величины тока и напряжения в цепях переменного и постоянного тока. Приборы электромагнитной системы менее точны, однако они измеряют и постоянные, и переменные токи, просты и надежны в эксплуатации.

Приборы электродинамической системы.

Принцип действия прибора электродинамической системы основан на магнитном взаимодействии потоков, проходящих по обмоткам двух катушек - подвижной 1 и неподвижной 2 (рис.3). Обмотки катушек

соединены между собой в зависимости от назначения прибора, параллельно или последовательно. В вольтметрах они соединены

последовательно, в амперметрах – параллельно.

Рис.2 Рис.3

Приборы электродинамической системы применяются для измерения в цепях переменного и постоянного токов. Эти приборы точны, однако их показания зависят от наличия внешних магнитных полей, шкала у них неравномерная и достаточно велика потребляемая мощность.

Приборы других систем:

Тепловая система – принцип действия основан на изменении длины проводника при прохождении по нему тока. Эти приборы могут измерять и постоянные, и переменные токи.

Амперметры, вольтметры, гальванометры.

Амперметрами называются приборы, служащие для измерения величины тока. При измерениях амперметры включают в цепь последовательно, поэтому приборы должны иметь малое сопротивление, чтобы включение их не изменяло заметно величину тока в цепи.

Вольтметрами называют приборы, служащие для измерения напряжения в цепи. При измерениях вольтметр включается параллельно тому участку цепи, на концах которого хотят измерить падение напряжения. Сопротивление вольтметра должно быть велико по сравнению с сопротивлением участка цепи, на котором измеряют падение напряжения.

Гальванометрами называют приборы, весьма чувствительные, служащие для измерения малых токов (до 10^-7 - 10^-9 А), малых напряжений.

Для расширения пределов измерения амперметров и вольтметров применяются шунты и добавочные сопротивления.

Шунтом называют сопротивление (R_Ш), включаемое в цепь параллельно амперметру (рис.4). При этом в цепь амперметра ответвляется только часть измеряемого тока I_A. Другая часть тока I_Ш

будет идти через шунт, при этом I = I_A + I_Ш .

В зависимости от соотношения сопротивления R_Ш и R_A, идущий по амперметру ток можно изменить в желаемое число раз. Например, если необходимо измерить амперметром ток в n раз больший максимально возможного для данного прибора, то нужно включить сопротивление в (n - 1) раз меньшее R_Ш = R_А / (n-1), где n = I/I_А, I - величина тока в цепи, I_A - ток, идущий через амперметр (R_А - сопротивление амперметра).

Добавочное сопротивление применяется для расширения пределов измерения вольтметра и включается последовательно с ним (рис.5).

При подключении прибора V в цепь, напряжение распределится на добавочное сопротивление R_q, и на вольтметр U_v, так что U₀ = U_q +U_v.

В зависимости от соотношения сопротивления вольтметра R_v и добавочного сопротивления R_q напряжение, подаваемое на вольтметр, будет уменьшено. Если, например, необходимо измерить вольтметром в n раз большее напряжение, то необходимо включить последовательно с вольтметром добавочное сопротивление R_q = R_v (n - 1), то есть в (n - 1) раз большее, чем сопротивление вольтметра (где n = U₀ / U_v).

III. РЕОСТАТЫ, ПОТЕНЦИОМЕТРЫ, МАГАЗИНЫ СОПРОТИВЛЕНИЯ.

Для изменения силы тока в цепи применяются реостаты, чаще всего реостаты со скользящим контактом. При включении реостата так. как показано на рис. 7, он работает как потенциометр (делитель напряжения). Перемещая ползунок между клеммами К и Д, можно изменить напряжение, подаваемое на лампу, от 0 до U_max.

Рис.6 Рис.7

Сопротивление каждой катушки вполне определенное и мало изменяется под действием внешних факторов (в частности температуры). Подбором катушек можно набрать нужное сопротивление.

Измерительные приборы, электрическую схему которых можно переключать для изменения интервалов величины, называются многопредельными. В многопредельные амперметры внутрь прибора вмонтированы шунты, в случае вольтметра – добавочные сопротивления.

IV. ОЦЕНКА ПОГРЕШНОСТЕЙ ИЗМЕРЕНИЯ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН

Абсолютная погрешность - под абсолютной погрешностью измерения понимается разность между истинным значением замеряемой величины и значением, полученным при данном измерении. При электрических измерениях абсолютная погрешность равна разности показания прибора и действительного значения измеряемой величины

∆А = А_{пок. пр.} - А_{дейст. знач.}

Величина, обратная по знаку абсолютной погрешности, называется поправкой прибора К = - ∆А.

Относительная погрешность. Под ней понимается отношение абсолютной погрешности к действительному значению измеряемой величины.

β =

Для оценки точности показаний прибора вводится приведенная погрешность. Приведенная погрешность равна отношению максимальной абсолютной погрешности к максимальному значению измеряемой данным прибором величины:

β = · 100%

Максимальная приведенная погрешность в процентах называется классом точности прибора. Эта величина является важнейшей характеристикой прибора и ее значение нанесено на лицевой панели прибора (0,1, 0,2, 0,5, 1,0, 1,5, 2,5, 4,0). Используя значение класса точности прибора, можно оценить абсолютную погрешность (поправку) измерения. Например: Класс точности вольтметра 0,5, максимальное значение измеряемой величины (предел измерения) U_max = 250 В, тогда:

ΔU_max = β = = 1,25 В

V. ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ПРАВИЛА СБОРКИ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ

1. Электрические цепи собираются в соответствии с составленной принципиальной схемой (без наличия схемы собирать электрические цепи запрещается).

2. На электрической принципиальной схеме должны быть изображены все электрические элементы, необходимые для изучения и измерения заданных процессов и их контроля, все электрические связи между ними, а также элементы (разъемы, зажимы), которыми заканчиваются входные и выходные цепи (условные обозначения на схемах приведены в приложении 3).

3. При сборке разветвленной части цепи вначале собирают цепь из последовательно соединенных источников электрической энергии, измерительных приборов, устройств управления и коммутации, а затем к элементам этой (основной) цепи присоединяют другие элементы, подключаемые параллельно. В последнюю очередь включают обмотки вольтметров и параллельно обмотки ваттметров.

4. Когда на схеме имеются узлы, в которых соединено три и более проводников (рис.8), при сборке цепи под одним зажимом необходимо располагать не более 2-х проводников. В противном случае соединения получаются непрочными.

В этих случаях можно найти всегда точки с равными потенциалами, например: точки А и Д (φ_А = φ_Д).

5. Если в цепи имеются регулирующие устройства (потенциометры, реостаты), то они должны быть установлены в такое положение, при котором ток или напряжение на соответствующих участках цепи будут наименьшими.

6. При наличии коммутирующих устройств последние должны быть выключены.

7. Собранную цепь проверяют и, в первую очередь, убеждаются, что при включении цепи под напряжение не произойдет короткого замыкания или ее режим работы не превысит расчетный режим.

8. Без разрешения преподавателя или лаборанта включение схем категорически запрещается.

Коломенский институт (филиал)

Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения

высшего профессионального образования

«Московский государственный открытый университет

им. В.С. Черномырдина»