6. Розрахунок параметрів вольтметра

Завдання 6.

Заданий магнітоелектричний механізм з такими параметрами: магнітна індукція в повітряному зазорі (проміжку) постійного магніту =0,05 Тл, обертовий момент при струмі повного відхилення = 1мА, рівний =25·10^-7 Нм, рамка механізму виконана з мідної проволоки ПЕВ-1 діаметром = 0,1мм, опір спіральних пружин =1,04 Ом, середня активна площа рамки =3,6см², довжина витка =72мм, номінальна напруга = 1В.

Визначити:

1. Число витків і переріз обмотки ;

2. Власне споживання потужності механізмом ;

3. Сталі (ціну поділки) механізму за струмом і за напругою за умовою, що шкала відлікового пристрою має =20 поділок;

4. Значення додаткового резистора для отримання вольтметра з номінальною напругою і власну споживану потужність .

Розв’язок

Число витків рамки визначаємо за формулою

Переріз обмотки рамки знаходимо із співвідношення

де число витків, що припадає на 1 см² вікна намотки (знаходимо за табл.1, додатку 1),або 56 витків на 1мм².

Опір обмотки рамки визначаємо за формулою

де - довжина одного витка, - опір 1м проволоки (визначаємо за табл.1 додатку 1)

Опір кола механізму

Потужність, споживана механізмом при відхиленні вказівника рухомої частини на всю шкалу , рівна

Сталі (ціна поділки) механізму:

за струмом

за напругою

Опір вольтметра при номінальній напрузі

звідки опір додаткового резистора

Власна потужність споживання вольтметра

7. Вимірювання потужності ватметром

Завдання 7.

Для вимірювання потужності в колі постійного струму використовують ватметр з межами вимірювання: за струмом =0,25А і за напругою =50В. Опір послідовного кола (котушки струму) =0,1Ом, опір паралельного кола (котушки напруги) =2кОм. За якою схемою (рис.7) необхідно увімкнути обмотки ватметра так, щоб при струмі в навантаженні І=0,1А і напрузі на навантаженні U=50В отримати найменшу можливу відносну похибку результату вимірювання потужності?

Рис.7.Схеми вмикання ватметрів.

Розв’язок

При включенні за схемою рис.1,а потужність визначаємо за формулою

Р=U_вІ=І(U-U_а)=UІ – І²R_а=50·0,1-0,1²·0,1=4,999Вт

де U_а – спад напруги в колі струму ватметра.

При включенні за схемою рис.1,б потужність

Р^І=UІ + UІ_в= 50·0,1+50·0,025=6,25Вт

де І_в= – сила струму кола напруги.

Приймаючи Р_Д = UІ за дійсне значення, для відносної похибки результату вимірювання потужності маємо:

при включенні за схемою рис. 7,а

;

при включенні за схемою рис. 7,б

;

Отже, ватметр необхідно вмикати за схемою рис.7,а.