Основные понятия и определения 7 страница



Токи, наводимые в диске, могут быть определены как:

и .

f- частота питающий цепи, к3 и к4- коэффициенты пропорциональности.

С учетом этого:

или:

;

где К=k1k4+k2k3.

Максимальный вращающий момент достигается при .

Для создания тормозного момента и обеспечения равномерного вращения диска в конструкции предусмотрен постоянный тормозной магнит.

В результате взаимодействия поля магнита и вращения диска, возникает вихревой ток:

.

w- угловая скорость вращения диска, к5- коэффициент пропорциональности.

Взаимодействие iв с Фп вызывает тормозной момент, равный:

или .

Кт=К5К6.

Достоинства приборов индукционной системы.

Приборы имеют большой вращающий момент, мало подвержены влиянию внешних магнитных полей и имеют большую перегрузочную способность.

Недостатки приборов индукционной системы.

К недостаткам следует отнести невысокую точность, большоесамопотребление, зависимость показаний от частоты и температуры.

Однофазный счетчик электрической энергии.

Если катушку 1 включить параллельно источнику энергии, а катушку 2 последовательно потребителю, тогда:

или:

где kвр=kUkI.

Из векторной диаграммы видно, что при .

Тогда можно записать:

.

При неизменной мощности нагрузки Р, вращающий и тормозной моменты равны друг другу.

Мврт. Поэтому можно записать:

, или . Если это равенство представить в виде: , то после интегрирования за промежуток времени от t1 до t2 получим:

.

- постоянная прибора; N- число оборотов за время t=t2-t1

Величина, называемая постоянной счетчика, определяется следующим выражением:

.

Величина, называемая номинальной постоянной счетчика, определяется как:

.

k- передаточное число счетчика – число оборотов на единицу энергии.

Погрешность счетчика, обусловленная трением оси в опорах и другими неучтенными факторами, рассчитывается по формуле:

.

Однофазные счетчики выпускают на частоты 50 и 60 Гц, на рабочий ток до 40 А и на напряжения 110, 120, 127, 220, 230, 240 и 250 В. Классы точности счетчиков ниже 1.

Совокупность двух или трех однофазных измерительных механизмов образуют трехфазный счетчик.

Промышленностью выпускаются счетчики типов:

Счетчики активной энергии – СА 3- для трех проводных цепей и СА 4 для четырех проводных цепей.

Счетчики реактивной энергии – СР 3 для трех проводных цепей и СР 4 для четырех проводных цепей.

Счетчики реактивной энергии для однофазных цепей не выпускаются.

                                    Приборы сравнения.

Приборы сравнения предназначены для непосредственного сравнения измеряемой величины с величиной, значение которой известно (с мерой). Приборы сравнения могут работать в двух режимах: в равновесном режиме и в неравновесном режиме. Структурные схемы приборов сравнения приведены на рисунке.

а б

При работе в равновесном режиме (рис. а.) измеряемая величина Х полностью компенсируется воздействием меры. Значение меры или ее части, необходимой для компенсации величины Х, в процессе измерения определяется по отсчетному устройству.

В неравновесном режиме разность показаний между мерой и измеряемой величиной измеряется в отсчетном устройстве, шкала которого градуирована в единицах измеряемой величины.

В данном курсе будут рассмотрены мосты постоянного и переменного тока и компенсаторы.

                                 Мосты постоянного тока.

                                         Одинарный мост.

Одинарные мосты постоянного тока предназначены для измерения сопротивлений величиной от 10 Ом и более. Схема одинарного моста приведена на рисунке:

                              

Диагональ, обозначенная на рисунке bd- называется диагональю питания. В нее включен источник питания (батарея) G. Диагональ ас называется измерительной диагональю. В нее включен указатель равновесия (гальванометр) Р.

Выведем условия равновесия моста.

В равновесном режиме Iур=0. Это условие выполняется когда:

Из первого закона Кирхгофа, с учетом того, что и следует:

I4=I1 и I3=I2. Принимая во внимание все вышесказанное можно записать:

или . Выражение - является условием равновесия моста.

Чувствительность моста по току и по напряжению определяются как:

- чувствительность моста по току. - чувствительность моста по напряжению.

yp и Uyp- изменение силы тока и напряжения в измерительной диагонали.

R/R- отношение изменения сопротивления плеча моста к полному сопротивлению этого плеча.

В частном случае, при R1=R2=R3=R4, чувствительность моста может быть записана как:

и .

R10 - сопротивление R1 при равновесии.

, , . Rур - сопротивление указателя равновесия.

В качестве практического примера приведены параметры моста Р-369.

Диапазон измеряемых сопротивлений: 10-4…1.11111*1010 Ом.

Класс точности в диапазоне до 10-3 Ом- 1 и при измерении сопротивлений от1 до 103Ом класс точности- 0.005.

Двойные мосты постоянного тока.

Для точных измерений сопротивлений малой величины применяют двойные мосты. Схема двойного моста представлена на рисунке:

                           

В процессе измерения измеряемое сопротивление Rx сравнивается с образцовым сопротивлением R0.

Уравнения, поясняющие процесс измерения приведены ниже.

По второму закону Кирхгофа можно записать:

Для упрощения будем считать: R1=R3 и R2=R4.

Тогда уравнения можно переписать как:

В результате сопротивление неизвестного резистора можно выразить следующим образом:

;

Двойные мосты позволяют измерять сопротивления в диапазоне 10-8…1.11111*1010 Ом.

Класс точности прибора составляет 0.02 в диапазоне измерений 10-1…108 Ом и 2 в конце диапазона измерений.

Для питания моста используют источники тока или напряжения.

                                       Мосты переменного тока.

Мосты переменного тока применяются для измерения, как активных, так и реактивных сопротивлений (емкостных и индуктивных).

Схема моста переменного тока приведена на рисунке.

                                     

Уравнения, поясняющие принцип действия моста, записываются по аналогии с уравнениями, приведенными для одинарного моста постоянного тока, и имеют вид:

Из первого закона Кирхгофа, с учетом того, что и следует:

I4=I1 и I3=I2. Принимая во внимание все вышесказанное можно записать:

или . Выражение - является условием равновесия моста.

При работе на переменном напряжении эти уравнения должны быть записаны в показательной форме:

или .

Из этих уравнений следуют условия равновесия моста:

Данная система уравнений показывает, что мост переменного тока может быть уравновешен только при определенном характере нагрузки и схеме включения сопротивлений в ветвях.

Автоматические мосты.

Рассмотрим работу автоматических мостов.

Автоматический мост выполнен на базе реверсивного двигателя, охваченного отрицательной обратной связью по току в измерительной диагонали.

Упрощенная схема такого моста приведена на рисунке.

               

Прибор работает следующим образом. К питающей диагонали ав подключен источник питания. В измерительную диагональ введены переменный резистор R и усилитель тока УТ. К выходу усилителя подключен реверсивный двигатель РД. Вал двигателя, с одной стороны управляет перемещением движка резистора R, а с другой стороны соединен со шкалой прибора. Усилитель тока подключен таким образом, чтобы при вращении двигателя сопротивления R’ и R’’ изменяясь уменьшали ток в измерительной диагонали бг. Если ток в диагонали бг будет равен нулю, управляющий сигнал на выходе усилителя исчезнет и двигатель остановится. Это состояние будет зафиксировано на шкале, которая проградуирована в единицах измеряемой величины. Если сопротивление в одном из плеч моста изменить - мост будет разбалансирован, в измерительной диагонали появится ток и процесс компенсации повторится.

                                                    Компенсаторы.

Компенсаторами называются приборы сравнения, в основу которых положен принцип компенсации Э.Д.С.

Применяются компенсаторы для измерения напряжений и Э.Д.С. с высокой точностью.

Схема компенсатора приведена на рисунке.

                                  

На приведенной схеме приняты следующие обозначения::

Gp- источник рабочего тока.

Gn- нормальный элемент.

Gx- источник измеряемого напряжения.

R- регулируемый резистор.

Ro образцовый резистор.

Rk- компенсационный резистор.

P- магнитоэлектрический гальванометр.

Если ключ К находится в положении 1, выполняется равенство:

.

Если ключ находится в положении 2, выполняется равенство:

.

Таким образом, можно сравнить напряжение неизвестного источника Gx c напряжением нормального элемента Gn. Это можно пояснить соотношением:

. Следовательно: .

По приведенной схеме работает, например, компенсатор Р 355. Он имеет класс точности 0.05…0.5 в пределах измерения напряжения 0.6…1500 мВ.

Для увеличения скорости измерений применяют автоматические компенсаторы. Одна из схем такого компенсатора показана на рисунке.

Схема работает следующим образом: В основе прибора лежит усилитель постоянного тока, охваченный обратной связью.

Если обозначить коэффициент усиления УПТ как s, можно записать:

и . Отсюда можно вывести прямую зависимость между током, протекающим по микроамперметру и измеряемым напряжением.

                  

.

Такие компенсаторы применяют для измерения малых напряжений, например на выходе

Электронные измерительные приборы.

Все множество электронных измерительных приборов разделяется на следующие классы:

Класс В - измерители напряжений.

Класс Г - измерительные генераторы сигналов и измерительные усилители.

Класс Е- приборы для измерения распределенных параметров электрических цепей.

Класс С - приборы для наблюдения за формой электрического сигнала.

Класс Ч - приборы для измерения частоты и интервалов времени.

Классы Ф и Ч - цифровые и комбинированные приборы.

Аналоговые электронные приборы класса В имеют, как правило, следующую структуру:

         

В качестве примера, ниже приведены несколько упрощенных структур электронных аналоговых приборов.

              

На данном рисунке приведена схема простейшего многопредельного электронного вольтметра. Схема содержит следующие элементы:

R и S1 - образуют входной аттенюатор. S2 - изменяет коэффициент градуировки шкалы при измерениях постоянного и переменного напряжений. На транзисторе VT- собран простейший усилитель. Резисторы R1, R2 и R3 определяют рабочую точку транзистора.

                           

Схема электронного прибора средних значений. Такую структуру имеют электронные вольтметры типа В 3-38, В3-39, и В 3-48. Показания прибора соответствуют средним значениям измеряемого напряжения и определяются выражением:

.

                        

Схема электронного вольтметра средних значений. В приборе применен тепловой преобразователь (термостат) в котором происходит выделение действующего значения напряжения, которое соответствует:

.

По такому принципу строятся приборы типа В 3-42 и В 3-45. Эти приборы имеют широкий частотный диапазон измеряемых напряжений.

Пределы измерения аналоговых приборов лежат в пределах: 1 мВ…500 В, частотный диапазон 10 Гц…50 МГц, основная приведенная погрешность до 4%.

Следует заметить, что характеристики электронных приборов во многом определяются схемой электронного преобразователя – детектора.

Различают следующие основные схемы детекторов:

Детектор амплитудного значения.

Детектор средневыпрямленного значения.

Детектор среднеквадратичного значения.

Детекторы, как правило, устанавливаются на входе прибора. Структура электронного аналогового прибора с входным детектором показана на рисунке:

                       

ВУ - входное устройство.

Д- детектор.

УПТ - усилитель постоянного тока.

ИМ - измерительный механизм магнитоэлектрического типа.


Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 189; Мы поможем в написании вашей работы!






Мы поможем в написании ваших работ!