Лабораторная работа № 2 Изучение приборов электромагнитной системы

Цель работы: Изучить принцип работы вольтметра электромагнитной системы, произвести поверку и определить время успокоения стрелки.

Оборудование: «Модуль питания», модуль «Приборы электромагнитной системы», модуль «Мультиметры», соединительные проводники.

Теоретическая часть

Перед проведением работы необходимо ознакомится с разделом «Основные сведения»

Приборы электромагнитной системы основаны на явлении втягивания сердечника в катушку с током. Устройство приборов этой системы изображено на рисунке 2.1. Неподвижная катушка 1, намотанная медным проводом, имеет отверстие в виде щели, в нее входит сердечник 2, эксцентрично укрепленный на оси, на которой закреплена также стрелка с грузиками для уравновешивания подвижной части, спиральная пружина 6 для создания противодействия и крыло воздушного успокоителя подвижной системы прибора, который находится внутри дугообразной коробки или цилиндра. При возникновении тока в катушке происходит намагничивание сердечника, и он втягивается в катушку. При этом поворачивается ось и закручивается пружина. Чем больше сила тока, тем сильнее втягивается сердечник, и стрелка на шкале прибора поворачивается на больший угол. Для гашения колебаний подвижной системы и стрелки прибора при измерении применяют различные успокоители. Наиболее простым является воздушный успокоитель. Он имеет закрытый с одного конца дугообразный цилиндр, внутри которого перемещается поршень, не касаясь стенок. Поршень связан с осью прибора. При колебаниях подвижной системы прибора поршень периодически создает сжатие и разряжение воздуха в цилиндре, это способствует затуханию колебаний стрелки прибора. Электромагнитные приборы просты по устройству, устойчивы к перегрузкам и надежны в работе. Они получили широкое применение в качестве миллиамперметров, амперметров и вольтметров в цепях постоянного и переменного токов.

Уравнение шкалы определяется из условия равенства вращающего и противодействующего моментов:

(2.1)

где α – угол поворота стрелки в градусах;

k – коэффициент, зависящий от конструкции измерительного механизма;

I – ток в катушке при включении измерителя в цепь постоянного тока или его среднеквадратичное значение при включении измерителя в цепь переменного тока.

Из (2.1) следует, что отклонение подвижной части измерительного механизма зависит от квадрата измеряемого тока и может быть использовано для измерения напряжения и силы тока сигналов произвольной формы.

 

Рисунок 2.1 – Устройство измерительного механизма электромагнитной

системы: 1 — катушка; 2 — сердечник; 3 — ось; 4 — стрелка; 5 — шкала;

6 — пружина.

Амперметры и вольтметры электромагнитной системы выпускаются в качестве щитовых приборов классов точности 0,5; 1,0; 1,5 и 2,5 на частотах до 1500 Гц. [6]

Основными достоинствами этих приборов являются простота конструкции, дешевизна и надежность в работе.

К недостаткам относятся сравнительно малая точность и чувствительность.

Порядок выполнения лабораторной работы

Поверяемым прибор является вольтметр электромагнитной системы.

 

1. Собрать схему лабораторного стенда для поверки вольтметра электромагнитной системы (рисунок 2.2). Монтаж схемы производить при отключенном питании.

Рисунок 2.2 – Схема электрическая соединений лабораторного стенда для поверки вольтметра

Для монтажа использовать:

PV1 – вольтметр электромагнитной системы;

PV2 – мультиметр 2 в режиме измерения переменного напряжения;

PA1 – мультиметр 1 в режиме измерения переменного тока до 2мА.

TV2 – автотрансформатор.

Последовательно включить автоматический выключатель и устройство защитного отключения «Сеть». Включить мультиметры.

2. Увеличивая напряжение на выходе автотрансформатора от 0 до 24 В с шагом 1 – 2 В (контролируя величину напряжения вольтметром PV1), заносить показания вольтметров в таблицу 2.1.

Таблица 2.1 – Результаты измерений и расчетные данные

№ п.п.	1	2	…	N
UPV1, В
UPV2, В
ΔU, В
δ, %
γ, %
Класс точности (практический)

3. Установить напряжение 24В (контролировать значение по вольтметру PV2). Измерить силу тока в цепи мультиметром PA1.

4. Рассчитать значение сопротивления вольтметра по закону Ома:

Зафиксировать полученное значение сопротивления. 

5. После завершения экспериментов и проверки результатов преподавателем необходимо разобрать схему, предоставить стенд в полной комплектности и исправности преподавателю или лаборанту.

 

Обработка результатов

6. Рассчитать абсолютную Δ, относительную δ и приведенную γ погрешности для каждого пункта таблицы 2.2. Выбрать максимальное значение приведенной погрешности γ, что соответствует классу точности прибора, занести его значение в таблицу 2.2 и сравнить с указанным на шкале вольтметра PV1. Сделать вывод о необходимости калибровать прибор.

Контрольные вопросы

1. Назовите основные системы электроизмерительных приборов.

2. Принцип работы приборов электромагнитной системы.

3. Из чего состоит измерительный механизм приборов электромагнитной системы?

4. Почему шкала измерительного прибора электромагнитной системы нелинейна?