Классы точности приборов

Качество измерительного прибора характеризуют его т о ч н о с т ь ю, то есть степенью соответствия между показанием прибора и истинным значением измеряемой величины. Поскольку абсолютно точное измерение величин технически неосуществимо, то их истинное значение не может быть установлено. За истинное значение измеряемой величины принимают такое ее значение, которое отсчиты- вается по показанию образцового прибора.

Разность между показаниями рабочего (Ах) u образцового (А) приборов, выраженная в единицах измеряемой величины, называется погрешностью показаний рабочего прибора (1A)

Погрешность показании прибора вызывается либо несовершенством самого прибора (неточная градуировка шкалы, трение в осях, плохие свойства пружины и т. д.), либо внешними влияниями (изменение температуры окружающей среды, наличие электростатических или магнитных полей и т. д.).

Погрешности показаний, обусловленные только несовершенством конструкции прибора, называют о с н о в н ы м и, а погрешности, обусловленные внешними влияниями – дополнительными.

Точность прибора оценивают отношением наибольшей основной погрешности его показаний к номинальному значению величины, измеряемой прибором. Это отношение выражают в процентах, называют основной приведенной погрешностью и обозначают буквой (гамма)

где Ах - показание рабочего прибора при н о р м а л ь н ы х у с л о в и я х его эксплуатации;

А - показание образцового прибора;

(Ах - А) - наибольшая основная погрешность показаний;

Ан - номинальное значение величины, измеряемой прибором (наибольшее значение, указанное на шкале прибора).

П рибор считается точным, если при нормальных условиях его эксплуатации наибольшая основная погрешность показаний не превышаеr величины, установленной стандартом для данного прибора. Эту величину называют

допустимой основной погрешностью показаний прибора. В зависимости от величины допустимой основной погрешности, приборы подразделяют на восемь классов точности, обозначаемых соответственно: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5.; 2,5; 4,0. Цифры, обозначающие класс точности прибора, представляют собой допустимую основную погрешность, выраженную в процентах от номинального значения измеряемой величины. Это - допустимая основная приведенная погрешность

Каждый прибор, в соответствии с требованием ГОСТа 1845-59, имеет маркировку. На лицевой стороне, чаще всего на его шкале, приводятся конструктивные и эксплуатационные характеристики прибора. Сюда относятся: условное обозначение системы прибора, класс точности, род тока, рабочие положение прибора и др. Основные условные обозначения, наносимые на электроизмерительные приборы, приведенные в таблице приложения IV.

§3. Приборы магнитоэлектрической системы

К приборам магнитоэлектрической системы относятся электроизмерительные приборы, измерительный механизм которых состоит из неподвижного постоянного магнита и подвижной катушки. Катушка может поворачиваться при включении прибора в цепь постоянного тока. Устройство измерительного механизма магнитоэлектрического при бора схематически показано рисунке 4. Около полюсных наконечников 2 постоянного магнита 1 неподвижно укреплен стальной цилиндрический сердечник 3. Между полюсными наконечниками и цилиндрическим сердечником образуется равномерный воздушный зазор.

В этом зазоре находится подвижная катушка 7, представляющая собой легкую алюминиевую рамку, обмотанную тонким изолированным проводом; на ее торцовых сторонах укреплены полуоси 5, упирающиеся в подпятники б. На одной полуоси жестко укреплена стрелка 8. Конец стрелки может свободно перемещаться над шкалой с делениями. Две спиральные пружины 4 служат не только для создания противодействующего момента, но и для электрического соединения обмотки рамки с внешней цепью. Для этого к одной пружинке припаивается начало обмотки, а к другой - ее конец. Наружные концы пружинок соединяются проводниками с зажимами прибора.

Принцип действия приборов магнитоэлектрической системы основан на явлении взаимодействия проводника с током и· поля постоянного магнита. Постоянный магнит создает в зазоре, где находится рамка, равномерное и радиально направленное магнитное поле (рис. 5). При включении прибора в цепь в катушке установится постоянный ток. Пусть этот ток имеет направление, указанное на рисунке знаком креста и точки.

Как известно, на проводник с током, находящийся в магнитном поле, действует электромагнитная сила, направление которой может быть определено правилам левой руки.

Величина силы Fа, действующей на каждый проводник рамки, может быть определена на основе закона электромагнитных сил;

где В - магнитная индукция в воздушном зазоре;

L- длина' проводника, находящегося в магнитном поле;

I- величина тока в проводнике,

Т ак как величины В и L в данном случае постоянные, то сила F а будет пропорционально только

величине тока

Момент силы, действующей на каждый проводник рамки, будет равен

г де R - расстояние проводника от оси вращения рамки.

Следовательно, суммарный вращающий момент Мвр, действующий на все проводники рамки, будет также пропорционален величине измеряемого тока

где k1 - коэффициент пропорциональности, зависящей от размеров рамки, величины магнитной индукции и выбранной системы единиц.

Под действием вращающего момента рамка придет в движение. Применяя правило левой руки, можно убедиться, что в рассматриваемом нами случае рамка будет поворачиваться по направлению движения стрелки часов.

При повороте рамки спиральные пружинки начинают закручиваться и возникает противодействующий момент Мпр, который увеличивается пропорционально углу поворот рамки а.

где k2 - коэффициент пропорциональности, зависящий от упругих свойств пружины.

когда противодействующий момент достигнет величины, равной вращающему моменту, наступит равновесие.

И з условия равенства моментов можно найти зависимость угла поворота от величины измеряемого тока

Если выражение а. = kl записать относительно тока, то есть

т о коэффициент СI будет численно равен току, вызывающему отклонение подвижной части измерительного механизма на одно деление шкалы(a\дел). Коэффициент С1 называют постоянной прибора, или ценой деления.

Из полученного уравнения видно, что угол поворот подвижной части магнитоэлектрического измерительного механuзма прямо пропорционально величине тока в рамке. Следовательно, шкала магнитоэлектрического прибора равномерная (рис. 6) Изменение направления тока в рамке вызовет изменение направления действия силы Fa, и рамка повернется в другую сторону. Поэтому магнитоэлектрический прибор является полярным и для правильного включения в измеряемую цепь один из его зажимов обычно обозначают знаком плюс.

Приборы магнитоэлектрической системы не имеют специальных успокоителей. Их роль выполняет алюминиевый каркас рамки, движущиеся в поле постоянного магнита. При движении рамки в каркасе возникают вихревые токи, которые взаимодействуют с магнитным полем подобно тому, как это было описано в магнитоиндукционном успокоителе.

Приборы магнитоэлектрической системы применяется для измерения только в цепях постоянного тока. Они не могут применяться для непосредственных измерений в цепях переменного тока. Дело в том, что при переменном токе изменение направления тока сопровождается изменением направления действия сил, создающих вращающий момент. При стандартной частоте, переменного тока (5О Гц) эти изменения происходят настолько быстро, что подвижная часть прибора вследствие инерции не может за ними следовать, и указатель прибора (стрелка) остается вблизи нулевого положения.

Достоинством приборов магнитоэлектрических системы является малый расход энергии при их работе. Этот расход энергии обычно характеризуют мощность. Ее величина составляют десятые доли ватта.

Показания приборов практически не зависят от влияния внешних магнитных полей, так как эти приборы имеют сильное собственное поле, возбуждаемое постоянным магнитом. К достоинствам приборов также относятся: большая точность, высокая чувствительность, равномерная шкала, быстрое успокоение.

Магнитоэлектрические измерительные механизмы применяют в гальванометрах, и амперметрах постоянного тока.