lB2

Цель работы: изучение принципа действия вольтметра с электромагнитной системой, символьных обозначений электроизмерительных приборов, освоение методики проведения поверки вольтметра.

Задачами лабораторной работы являются:

1.изучение основных символьных обозначений, наносимых на электроизмерительные приборы;

2.изучение принципа действия вольтметра с электромагнитной системой;

3.проведение поверки вольтметра.

Принцип действия вольтметра

Приборы электромагнитной системы основаны на взаимодействии магнитного поля катушки с подвижным ферромагнитным сердечником. Конструкция электромагнитного вольтметра показана на рис. 1

Рис. 1 Конструкция электромагнитного вольтметра:

1 –ось; 2 – поводок; 3 – стрелка-указатель; 4 – цилиндр воздушного успокоителя; 5 – поршень воздушного успокоителя; 6, 12 – подпятники; 7 –

ферромагнитный сердечник; 8 –катушка с током; 9 – противовесы; 10 – спиральная пружина; 11 – винт корректора

2

Для создания вращающего момента используется силовое действие магнитного поля неподвижной катушки 8 на подвижный ферромагнитный сердечник 7, выполненный в форме плоского лепестка.

Под влиянием магнитного поля, созданного измеряемым током, магнитный сердечник 7 втягивается в цель катушки, поворачивая ось 1 с указательной стрелкой 3.

Электромагнитная энергия системы определяется выражением:

где – сопротивление обмотки катушки.

Вращающий момент, действующий на подвижную часть прибора для неизменного тока, определяется выражением:

где – индуктивность катушки, зависящая от положения сердечника,

– измеряемое напряжение.

Сосью сердечника скреплены стрелка и спиральная пружина, создающая противодействующий момент:

пр = ∙ ;

где – коэффициент жесткости пружины.

Из условия равенства, вращающего и противодействующего моментов следует:

Отклонение указателя пропорционально квадрату измеряемого напряжения, т.е. шкала не является линейной.

Чувствительность прибора возрастает от начала к концу шкалы.

Для получения более равномерной шкалы и примерно постоянной чувствительности форму ферромагнитного сердечника выбирают так, чтобы

3

приращение индуктивности катушки на единицу угла α увеличить при малых значениях тока и уменьшить для токов, близких к номинальному значению.

Приборы этой системы пригодны для измерения как постоянного, так и переменного тока, однако, применяются в основном в цепях переменного тока с частотой до 10 кГц.

Выполнения работы

Для экспериментального определения метрологических характеристик электромагнитного вольтметра необходимо собрать схему, приведенную на рис. 2.

Рис. 2 Схема экспериментальной цепи

Вариант задания приведен в таблице 1.

4

Расчет метрологических характеристик

Абсолютная погрешность для прямого и обратного хода соответственно вычисляется по формулам:

= − ;

= − ;

где − отсчет по рабочему эталону при увеличении показаний прибора, В;

− отсчет по рабочему эталону при уменьшении показаний прибора, В;

-значение напряжения, соответствующее отметке шкалы, В.

Вариация прибора вычисляется по формуле:

= | − |.

Предел допускаемой основной абсолютной погрешности определяется по формуле:

где вн- верхний предел поверяемого вольтметра, В;

нп- нижний предел поверяемого вольтметра, В;

- класс точности.

5

Пример расчета одной строки для прямого хода и обратного хода для отметки шкалы 100 В:

∆ пр= 100,7 − 100 = 0,7 В;

∆ обр= 100,5 − 100 = 0,5 В;

= |100,7 − 100,5| = 0,2 В.

Для остальных строк расчеты выполняются аналогичным образом.

График зависимости абсолютной погрешности прямого и обратного хода от измеряемой величины приведен на рис.3

Рис. 3 График зависимости абсолютной погрешности прямого и обратного хода от измеряемой величины

График зависимости эталонного напряжения прямого и обратного хода от измеряемой величины приведен на рис. 4

6

Рис. 4 График зависимости эталонного напряжения прямого и обратного хода от измеряемой величины

7

Протокол

Поверки вольтметра типа В96П с электромагнитной системой. Класс точности прибора ±1,5%. Предел измерения прибора 0 − 300 В. Отсчет проводился по рабочему эталону - мультиметру типа MY64 с пределом

измерения 0 − 200 В, с классом точности ± 0,8% + 3 .

допускаемая вариация прибора доп = 4,5 В больше максимальной вариации прибора = 0,5 В.

±4,5 В = ∆доп≥ ∆ = 3,1 В; 4,5 В = доп ≥ = 0,5 В;

В итоге получаем, что прибор годен к эксплуатации.

8

Контрольные вопросы

1.Какие символьные обозначения наносятся на электроизмерительные приборы? Что они означают?

На электроизмерительные приборы наносят символ, характеризующий принцип действия прибора, род тока, установку прибора (вертикально или горизонтально), пробивочное напряжение (единицы измерения);

класс точности.

2.В чём заключается отличие магнитоэлектрических приборов от электромагнитных?

Основное отличие магнитоэлектрических приборов от электромагнитных заключается в том, что магнитоэлектрическими приборами нельзя измерять переменные токи. Это отличие появляется из-за разных зависимостей вращательного момента от тока. В

магнитоэлектрической системе зависимость момента от тока линейная,

ав электромагнитной – квадратичная.

3.Что называется вариацией измерительного прибора?

Вариацией измерительного прибора V называется экспериментально полученная разность между показаниями измерительного прибора при прямом и обратном ходе, соответствующими одному и тому же действительному значению измеряемой величины при одинаковых условиях измерения.

4.Что характеризует чувствительность измерительного прибора?

Чувствительность измерительного прибора — под этим термином подразумевают отношение линейного углового перемещения указателя

к изменению измеряемой величины, вызвавшей это перемещение.

Чувствительность характеризует способность измерительного прибора

измерять малые сигналы.

9