Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Принципы работы аналоговых электроизмерительных приборов. Учебно-методическое пособие
.pdf
Таблица 5
Условные обозначения систем электроизмерительных приборов
Условное
Система прибора
обозначение
Прибор магнитоэлектрической системы с
подвижной катушкой
Прибор магнитоэлектрической системы с
подвижным магнитом
Прибор электромагнитной системы
Прибор электродинамической системы без
железного сердечника
Прибор электродинамической системы с
железным сердечником (ферродинамический)
Прибор электростатической системы
Условные обозначения токов, измеряемых приборами, на шкалах
электроизмерительных приборов
Тип измеряемого тока
Постоянный ток
Однофазный переменный ток
Таблица 6
Условное
обозначение
Переменный и постоянный ток
Трёхфазный ток (равномерная нагрузка)
41
Сплошная или пунктирная горизонтальная линия обозначает постоянный
ток. Сплошная волнистая линия — однофазный переменный ток. Комбинация
сплошной горизонтальной и волнистой линий означает, что прибор подходит для
использования в цепях постоянного и переменного тока. Три сплошных
волнистых линии являются обозначением трёхфазного переменного тока.
Кроме это на шкалах приборов приводится дополнительная важная
информация для правильного использования электроизмерительных приборов
(табл. 7).
Две перпендикулярные линии означают, что прибор необходимо
эксплуатировать в вертикальном положении. П-образный символ —
использовать прибор в горизонтальном положении. Символ угла с цифрой
внутри указывает на значение угла в градусах, при котором достигается
правильное положение прибора.
Класс точности — это величина, связанная с имеющейся у прибора
погрешностью ввиду его конструктивных особенностей (см. § 12 гл. 2).
Цифра внутри звёздочки обозначает максимально допустимую величину
напряжения в киловольтах, при которой не нарушается изоляция прибора. То
есть, если включить прибор с приведённым в таблице обозначением (2 внутри
звёздочки) в цепь с напряжением 2 кВ или меньше, то изоляция прибора не будет
нарушена. Разумеется, что цифра внутри звёздочки может быть иная. Также
должно знать, что если эта цифра равна 0, то данный прибор испытанию
напряжением не подвергался. Кроме того, внутри звёздочки может не быть
цифры вовсе — это будет означать, что изоляция прибора испытана
напряжением 500 В.
Знак магнитного экрана означает, что прибор имеет защиту от внешних
магнитных полей. На практике это реализуется посредством помещения прибора
внутрь замкнутой ферромагнитной оболочки. Принцип действия такой защиты
схож с принципом электростатической защиты. Ферромагнитный материал
обладает высокой магнитной проницаемостью, в связи с чем поле
концентрируется внутри него, не проникая внутрь.
И последний приведённый в таблице знак «выпрямитель», обозначает
наличие в конструкции прибора выпрямителя. Обычно такие значки есть на
шкалах электроизмерительных приборов для переменного тока.
42
Условные обозначения некоторых характеристик на шкалах
электроизмерительных проборов
Условное
Характеристика прибора
обозначение
Вертикальное положение прибора
Горизонтальное положение прибора
Таблица 7
Наклонное расположение прибора (например,
под углом 60°)
Класс точности
Изоляция прибора испытана напряжением 2 кВ
Магнитный экран
Выпрямитель
43
Задания для контроля знаний к главе 1
Задание № 1.1: Что такое аналоговые приборы и чем они отличаются от
цифровых приборов?
Задание № 1.2: Каков принцип действия электроизмерительных приборов:
a) магнитоэлектрической системы;
b) электромагнитной системы;
c) электродинамической системы;
d) электростатической системы;
e) термоэлектрической системы?
Задание № 1.3: В чём заключается основное отличие прибора
термоэлектрической системы от приборов магнитоэлектрической,
электромагнитной, электродинамической и электростатической систем?
Задание № 1.4: Можно ли прибор магнитоэлектрической системы
использовать в цепях переменного тока? Ответ поясните.
Задание № 1.5: Чем объясняется применимость приборов
электромагнитной системы к измерению характеристик переменного тока?
Задание № 1.6: Возможно ли использовать прибор термоэлектрической
системы для измерений в цепи постоянного тока? Ответ поясните.
Задание № 1.7: Приборы каких систем имеют равномерную шкалу,
а каких — неравномерную?
Задание № 1.8: Объясните принцип расширения пределов измерения
амперметров и вольтметров с помощью шунтов (добавочных сопротивлений).
Задание № 1.9: Определите величину сопротивления шунта для случаев:
a. Предел шкалы измерения амперметра 2 А, внутреннее
сопротивления 0,1 Ом, а новый предел шкалы амперметра должен
быть равен 6 А.
b. Предел шкалы измерения амперметра 30 А, внутреннее
сопротивление 2 Ом, а сила тока, которую необходимо измерить,
равна 45 А и должна соответствовать половине предела измерения.
44
Задание № 1.10: Определите величину добавочного сопротивления для
случаев:
c. Предел шкалы измерения амперметра 10 мА, внутреннее
сопротивление 1,5 Ом, а сила тока, которую необходимо измерить,
равна 32 мА и должна соответствовать одной трети предела шкалы
амперметра.
a. Предел шкалы измерения вольтметра 120 В, внутреннее
сопротивления 60 кОм, а новый предел измерения должен быть
равен 173 В.
b. Предел шкалы измерения вольтметра 250 В, внутреннее
сопротивления 125 кОм, а напряжение, которое необходимо
измерить, равно 310 В и соответствует двум третям предела шкалы
вольтметра.
c. Предел шкалы измерения вольтметра 15 В, внутреннее
сопротивления 7,5 кОм, а напряжение, которое необходимо
измерить, равно 32 В и соответствует четверти пердела шкалы
вольтметра.
Задание № 1.11: Для измерения силы тока с помощью амперметра
с пределом измерения 5 А был использован шунт сопротивлением 0,25 Ом.
Каково внутреннее сопротивление амперметра, если известно, что новый предел
измерения равен 25 А?
Задание № 1.12: Вольтметр с переделом измерения 100 В и внутренним
сопротивлением 40 кОм используют вместе с добавочным сопротивлением
25 кОм. Каков новый предел измерения вольтметра?
Задание № 1.13: Амперметр с пределом измерения 10 А и внутренним
сопротивлением 2 А используют совместно с шунтом для расширения предела
измерения шкалы амперметра до 11 А. Вольтметр с пределом измерения 6 В
и внутренним сопротивлением 2 кОм используют совместно с добавочным
сопротивлением для расширения предела измерения шкалы вольтметра до 6,6 В.
Сравните сопротивление шунта для амперметра и добавочное сопротивление для
вольтметра.
45
Задание № 1.14: Соотнесите приведённые обозначения и системы
электроизмерительных приборов:
1.
2.
3.
Задание № 1.15: Расскажите об особенностях приборов по обозначениям
на их шкалах:
a) магнитоэлектрическая система
b) электромагнитная система
c) электростатическая система
a.
b.
c.
d.
46
e.
Задание № 1.16: Что такое действующее значения силы тока? Как
соотносится действующее значение силы тока с его амплитудным значением для
случая, когда сила тока изменяется по синусоидальному закону? Каково это
соотношение для напряжений?
Задание № 1.17: Получите формулу для определения действующего
значения силы тока если известно, что сила переменного тока изменяется по
закону: 𝑖𝑡 𝐼
cosω𝑡.
Задание № 1.18: Какие варианты электрических схем существуют для
измерения сопротивления нагрузки с помощью метода амперметра
и вольтметра? Поясните, почему любой из вариантов приводит к возникновению
ошибки.
Задание № 1.19: Расскажите об устройстве простейшего омметра
с последовательным включением и омметра с параллельным включением. Какие
существуют между ними различия? Как производится градуировка шкал
омметров?
Задание № 1.20: Приборы каких систем используются для создания
простейшего ваттметра? Расскажите об устройстве простейшего ваттметра
и о вариантах его включения в цепь. Объясните возникающую погрешность
измерения для каждого варианта подключения.
Задание № 1.21: Можно ли использовать простейший ваттметр для
измерения мощности в цепи переменного тока? Ответ поясните.
Задание № 1.22: Магнитоэлектрический миллиамперметр (𝐼
𝑅
15 Ом) необходимо использовать в качестве комбинированного прибора
А
20 мА,
ном
с двумя пределами по току 𝐼3;8 А, а также двумя пределами по напряжению
𝑈150;280 В. Рассчитайте сопротивление шунтов и добавочных
сопротивлений для комбинированного прибора. Примечание: номинальными
значениями называют максимально допустимые значения для данного прибора.
47
Задание № 1.23: Магнитоэлектрический миллиамперметр (𝐼
40 мА)
ном
используют в качестве комбинированного прибора с двумя пределами по току
𝐼6;16 А, а также двумя пределами по напряжению 𝑈 170; 300 В.
Рассчитайте внутреннее сопротивление амперметра и величину добавочных
сопротивлений для комбинированного прибора, если известно, что
сопротивления шунтов 𝑅
0,06 Ом и 𝑅ш0,09 Ом. Примечание:
ш
номинальными значениями называют максимально допустимые значения для
данного прибора.
Задание № 1.24: Для измерения силы тока совместно с шунтом
сопротивлением 0,05 Ом используют прибор магнитоэлектрической системы,
для которого максимально допустимое значение силы тока равно 2 А. Новый
предел шкалы измерения прибора равен 15 А. Определите, какое добавочное
сопротивление необходимо выбрать, чтобы использовать данный прибор
в качестве вольтметра с пределом измерения 100 В.
48
Задание № 1.25: Показание второго ваттметра 𝑃80 Вт,
а сопротивления 𝑅12 Ом, 𝑅
показания остальных приборов.
40 Ом, 𝑅20 Ом, 𝑅40 Ом. Определите
49
Глава 2. Элементы теории погрешностей
§ 10. Классификация погрешностей
На практике любое полученное в ходе эксперимента значение будет иметь
погрешность. Существует множество факторов, обуславливающих это, начиная
с банальной невнимательности экспериментатора, заканчивая фактом
хаотического теплового движения частиц, из которых состоит стрелка прибора.
В целом, погрешность можно определить, как разность между
измеренным и истинным значением физической величины:
δ𝑥𝑥
изм.
𝑥
ист.
.
(10.1)
Однако, должно понимать, что в действительности ни величина δ𝑥, ни
величина 𝑥
не могут быть точно определены. В связи с этим справедливо
ист.
отметить, что мы имеем право говорить лишь об оценке погрешности измерения,
равно, как и об оценке измеряемой величины. Таким образом, результатом
измерения (оценки) физической величины должно быть не какое-то
определённое значение, а некоторый интервал, в пределах которого может
находиться истинное значение измеряемой величины:
𝑥
ист.
𝑥
изм.
δ𝑥.
(10.2)
Как было отмечено выше, причин возникновения погрешностей довольно
много. Существует разделение всех погрешностей на три группы:
промахи;
систематические погрешности;
случайные погрешности.
Промахи — грубые ошибки, которые могут быть связаны как с ошибкой
экспериментатора (неправильно записанное значение, неверно отмеренное
время, расчётная ошибка, неверно выбранная формула), так и с используемым
оборудованием (техническая или программная неисправность, неправильный
режим эксплуатации, сбой в работе).
Систематические погрешности обусловлены несколькими причинами:
методическими неточностями (приближением в используемых моделях,
округлением значений); инструментальными изъянами (неточная градуировка,
сдвиг шкалы, дефект). Для увеличения точности получаемых результатов
50
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]