Курсовая работа: Метрологическое обеспечение и стандартизация измерений напряжения и тока
2. Раскрыть особенности измерений напряжения и тока различными приборами.
3. Изучить устройство приборов измерения напряжения и тока различных систем.
1. Электромеханические приборы для измерения тока и напряжения
1.1 Общая характеристика электромеханических амперметров и вольтметров
Электромеханические измерительные приборы относятся к приборам прямого преобразования, в которых электрическая измеряемая величина непосредственно преобразуется в показание отсчетного устройства. Таким образом, любой электромеханический прибор состоит из следующих главных частей: неподвижной, соединенной с корпусом прибора, и подвижной, механически или оптически связанной с отсчетным устройством[4] .
Отсчетное устройство предназначено для наблюдения значений измеряемой величины. Оно состоит из шкалы и указателя, располагаемых на лицевой стороне прибора.
Шкалой называется совокупность отметок (штрихов), расположенных в определенной последовательности, и проставленных у некоторых из них чисел отсчета, соответствующих ряду последовательных значений измеряемой величины. Шкалы могут быть равномерными и неравномерными (квадратичными, логарифмическими и др.).
Расстояние между двумя соседними штрихами называется делением шкалы. Разность значений измеряемой величины, соответствующая двум соседним отметкам, называется ценой деления. Цена деления Ц равномерной шкалы равна конечному значению измеряемой величины на шкале Ак , деленному на число делений п: Ц = Aк / п. Цену деления обычно выбирают кратной погрешности прибора. Таким образом, по цене деления можно получить представление об абсолютной погрешности прибора.
Шкала называется односторонней, если нулевая отметка помещена у ее начала, и двусторонней — при нуле посередине. Шкалу наносят на циферблат прибора; на нем же помещают название прибора и условные обозначения.
Указатели делятся на стрелочные и оптические. Оптические указатели состоят из источника света, зеркальца, расположенного на подвижной части, и системы зеркал, удлиняющих путь луча света и направляющих его на полупрозрачную шкалу. Оптические указатели обеспечивают большую чувствительность прибора и меньшую погрешность отсчета по сравнению со стрелочными. Подвижная часть прибора снабжается осью или полуосями, которые оканчиваются запрессованными в них стальными кернами. Последние опираются на корундовые или рубиновые подпятники (рис. 1.1а). Трение керна о подпятник снижает чувствительность и точность прибора, поэтому подвижную часть устанавливают на растяжках (рис. 1.1б), а в чувствительных гальванометрах — на подвесе (рис. 1.1в).
Растяжки и подвесы представляют собой тонкие упругие нити или ленты из платиново-серебряного сплава. Измеряемый ток поступает в подвижную часть прибора через эти нити или ленты; в приборе на подвесе вторым проводником является безмоментная лента. В особо чувствительных гальванометрах безмоментная лента делается из золота толщиной 200—300 нм.
Рис. 1.1. Способы установки подвижной части прибора: а — на оси; б — на растяжках; в — на подвесе
1 — корпус; 2 — регулировочный винт; 3 — подпятник; 4 — керн; 5 - ось; 6 — растяжка; 7 — пружина; 8 — крепящий контактный винт; 9 - рамка; 10 — подвес; 11- зеркало; 12 - безмоментная лента.
Электромеханический измерительный прибор содержит следующие узлы: узел, создающий вращающий момент; узел, создающий противодействующий момент; успокоитель.
Наиболее распространены воздушные, жидкостные и магнитоиндукционные успокоители (рис. 1.2.), с помощью которых время успокоения сокращается до 3—4с.
Рис.1.2. Успокоители:
а — воздушный; б — магнитоиндукционный
Электромеханические приборы по точности делятся на восемь классов: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0. По принципу преобразования электромагнитной энергии в механическую, они разделяются на несколько групп (систем). Основными системами являются: магнитоэлектрическая, электромагнитная, электродинамическая (ферродинамическая) и электростатическая.
1.2 Магнитоэлектрические приборы
Узел для создания вращающего момента состоит из сильного постоянного магнита и легкой подвижной катушки, по которой протекает измеряемый ток (рис. 1.3.а). Катушка в форме прямоугольной рамки помещена в кольцевом зазоре между полюсными наконечниками магнита и цилиндрическим сердечником, т. е. в радиальном магнитном поле.
Рис.1.3.
Магнитоэлектрический прибор
1 — корректор; 2 — противодействующие пружины; 3 — подвижная катушка; 4 — полюсные наконечники; 5 - стрелка; 6 — сердечник
Принцип работы магнитоэлектрических приборов заключается во взаимодействии поля постоянного магнита с проводником (катушкой), по которому протекает измеряемый ток. При этом возникает пара сил F (рис. 1.4б), создающая вращающий момент.
Ток, проходящий через витки этой рамки, имеет направление, перпендикулярное направлению магнитных линий поля. Электрический ток подается через два пружинных элемента (ленточные растяжки, спиральные пружины), которые одновременно создают механический противодействующий момент[5] .
Конструктивные исполнения:
1) с подвижной катушкой и неподвижным магнитом;
2) с подвижным магнитом и неподвижной катушкой.
Достоинства магнитоэлектрических приборов: высокая чувствительность (до 3 * 10-11 А); высокие классы точности (до класса 0,05); малое потребление мощности от измеряемой цепи (10-5 —10-6 Вт); влияющая величина — только температураокружающей среды; большой вращающий момент при малых токах.
 |