Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Поверка средств измерений электрических величин. Учебное пособие
.pdf
121
Поэтому перед переходом к следующей поверяемой точке при увеличении выходных параметров калибратора регулятором установки указателя заведомо занижают устанавливаемые на выходе параметры. Затем плавно подводят указатель к поверяемой точке слева. При движении указателя от максимального отклонения к нулю шкалы выходные параметры завышают, и подводят указатель к отметке справа.
При поверке приборов с креплением подвижной части измерительного
механизма на растяжках эти рекомендации можно не учитывать.
При поверке электромеханических приборов необходимо согласовать
нагрузочные возможности калибратора с потребляемой мощностью приборов.
При поверке электромеханических вольтметров необходимо учитывать
падение напряжения в соединительных проводах. Оно должно быть менее 0,05
предельного значения абсолютной погрешности поверяемого прибора.
При использовании калибратора должны быть рассчитаны пределы его
допускаемых абсолютных погрешностей по формуле, приведенной в ТО
для значений напряжений и токов, соответствующих первой и последней числовой отметке ПП. Требуемое соотношение погрешностей должно соблюдаться
в обоих случаях. При расчете погрешности калибратора необходимо иметь
в виду, что она зависит от погрешности НЭ, по которому проводится калибровка калибратора, и от времени, прошедшего с момента калибровки.
5.8. ОММЕТРЫ И ИХ ПОВЕРКА
Омметрами называют приборы прямого действия, служащие для непо-
средственного измерения электрического сопротивления. В зависимости
от пределов измерения их разделяют на микроомметры, миллиомметры, оммет-
ры, килоомметры, мегаомметры, гигаомметры и тераомметры.
По принципу действия омметры можно разделить на три группы.
К первой группе относятся омметры, имеющие магнитоэлектрический
измерительный механизм с механическим противодействующим моментом.
Омметры этой группы применяются в основном для измерений сопротивлений
от единиц до сотен тысяч ом. Источником питания обычно служит гальваническая батарея. Так как напряжение батареи может меняться, омметры имеют
регулировочный резистор или передвижной магнитный шунт.
Установка номинального значения напряжения источника питания
(напряжение, при котором выполнялась градуировка шкалы) осуществляется
следующим образом.
122
У омметров с нулевой отметкой справа входные зажимы соединяются
вместе и соответствующим регулятором устанавливают указатель на нулевую
отметку.
У омметров с нулевой отметкой, расположенной слева, при разомкнутых
зажимах устанавливают указатель на знак ∞, который расположен справа.
В омметрах второй группы измерительным механизмом служит магнитоэлектрический логометр. В качестве источника питания применяются встроенные генераторы с ручным приводом или электронные. Достоинством этих приборов является более широкий диапазон измеряемых сопротивлений, независимость результата измерений от колебания напряжения питания.
К третьей группе относятся омметры электронной системы, предназначенные для измерения очень больших сопротивлений (порядка тера- и гигаом).
Эти омметры представляют собой УПТ с большим коэффициентом усиления,
охваченного глубокой отрицательной обратной связью (ОС), в прямую или обратную цепь которого включен резистор с измеряемым сопротивлением.
Характерной особенностью большинства омметров является резко выраженная нелинейность шкалы. В связи с этим предел допускаемой основной погрешности омметров нормируется в процентах длины шкалы или диапазона
измерений и численно не должен превышать обозначения класса точности.
По характеру шкалы различают приборы с конечным диапазоном измерений, у которых максимальная числовая отметка шкалы — значащее число, и
приборы с бесконечным диапазоном измерений, у которых максимальная отметка шкалы — . В зависимости от минимальной числовой отметки омметры
делятся на приборы с нулевой и безнулевой шкалой. Диапазон омметров с нулевой шкалой и бесконечным диапазоном измерений ограничен либо с двух
сторон, либо только со стороны больших значений измеряемых сопротивлений.
Шкала омметра может быть прямой (минимальная числовая отметка — слева,
максимальная — справа) или обратной (минимальная отметка — справа, максимальная — слева).
При поверке омметров выполняются следующие операции: внешний
осмотр, опробование, определение уравновешенности подвижной части омметра, определение основной погрешности и вариации показаний. Кроме этих операций при выпуске из производства или ремонта определяют время успокоения
подвижной части, проводят испытание электрической изоляции, и у омметров,
имеющих встроенный генератор или выпрямитель, определяют напряжение
на разомкнутых зажимах прибора.
123
Определение напряжения на разомкнутых зажимах прибора выполняется
с помощью вольтметра. Напряжение на зажимах омметров, предназначенных
для измерения больших сопротивлений, имеет значение 100 В и более. Отклонение действительного значения от номинального влечет за собой не только
увеличение погрешности измерения, но может привести к повреждению изделия, сопротивление которого измеряется. Поэтому при поверке омметров, имеющих встроенные электромеханические или электронные источники высокого
напряжения, определяют напряжение на зажимах, предназначенных
для подключения резистора с измеряемым сопротивлением. Применяемый
для этой цели вольтметр должен иметь инструментальную погрешность
не более 3 % и входное сопротивление не менее значения сопротивления, равного верхнему пределу измерений поверяемого омметра. Этим требованиям соответствует электростатический вольтметр.
Определение основной погрешности и вариации показаний омметров
производят путем измерения поверяемым прибором известного сопротивления,
воспроизводимого эталонной мерой.
В качестве эталонных при поверке используются меры и магазины сопротивления с погрешностью, не превышающей 1/5 допускаемой погрешности поверяемого омметра. Поскольку предел допускаемой относительной погрешности омметров, достаточно велик (порядка 4 % и более), практически любой
магазин сопротивлений удовлетворяет этому требованию. Второе требование,
предъявляемое к эталонному магазину сопротивлений, — возможность изменения сопротивления ступенями, не превышающими 0,1 значения предела допускаемой основной погрешности ПП. Если эталонный магазин или мера не обеспечивают достаточную плавность регулировки, то последовательно с ними
можно включить магазин с меньшими значениями сопротивлений. Точность
добавляемого магазина должна быть такой, чтобы общая погрешность эталонных мер удовлетворяла указанному выше требованию.
Методика определения основной погрешности и вариации омметров
с равномерной или степенной шкалой, т.е. с классом точности, нормированным
по приведенной погрешности, аналогична поверке амперметров, вольтметров
(ГОСТ 8.409-81).
Установка указателя на поверяемую отметку шкалы осуществляется изменением величины сопротивления эталонной меры. Для определения вариации указатель также подводится к поверяемой отметке шкалы слева и справа.
Значение вариации (Р) рассчитывается по формуле:
124
эл ээпр
P R R=−
,
где
эл
R
и
эпр
R
— действительные значения сопротивлений, считываемые с эта-
лонного магазина сопротивлений при подходе к отметке соответственно слева и
справа.
Абсолютную погрешность рассчитывают для каждого измерения
по формуле:
( )
пэ
RR = −
,
где
п
R
— номинальное значение сопротивления, соответствующее поверяе-
мой отметке шкалы;
э
R
— действительное значение сопротивления (по магазину сопротив-
лений).
За абсолютную погрешность в данной точке шкалы принимается большее
(по модулю) значение погрешности. Предельно допускаемое значение основной погрешности рассчитывается по формуле:
пн
доп
К
100
R
=
,
где Rн — номинальное (максимальное) значение поверяемого диапазона;
п
К
— класс точности омметра.
При калибровке многодиапазонных (многопредельных) омметров также
применима методика сокращенной поверки по двум точкам шкалы, рассмотренная ранее.
Для омметров с неравномерной шкалой (диапазон 0–∞ Ом) предельно допускаемая погрешность (в мм) определяется по формуле:
п
пред
К
100
L
=
, (5.2)
где L — длина шкалы (мм), она берется из технического описания омметра или
измеряется гибкой линейкой.
Практически реализовать это формулу бывает сложно, так как приходится измерять малые длины через стекло прибора.
125
Действительное значение абсолютной погрешности в этом случае выражается в мм и равно отклонению указателя от поверяемой отметки. При этом
на эталонном магазине сопротивлений устанавливается значение равное номинальному значению сопротивления, соответствующего поверяемой отметке
шкалы.
Более удобна формула, позволяющая выразить погрешность в омах:
п
пред
К
100
L
S
=
,
где
L
S
R
=
— чувствительность в данной точке шкалы, т.е. длина участка шка-
лы в миллиметрах, приходящаяся на единицу сопротивления, вблизи поверяемой отметки.
Каждой отметке шкалы соответствует своя чувствительность. Чувствительность может быть определена тремя способами.
Способ 1.
Для определения чувствительности измеряется расстояние в миллиметрах между поверяемой отметкой и ближайшей к ней отметкой. (L). Полученное значение делится на разность показаний
R
в омах, соответствующих
этим отметкам.
Для повышения точности определения чувствительности рекомендуется
определять ее для двух соседних точек слева и справа от поверяемой отметки.
За действительное значение чувствительности принимается среднее
арифметическое результатов двух измерений.
Способ 2.
Способ пригоден для омметров, погрешность которых нормирована
в процентах от всей длины шкалы. Чувствительность в этом случае определяется следующим выражением:
( )
2
ср
ср
RR
LR
S
+
=
,
где
ср
R
— значение сопротивления, соответствующее геометрической сере-
дине шкалы, Ом;
R — значение сопротивления, соответствующее поверяемой отметке
шкалы.
126
Способ 3.
Данный способ используется для поверки омметров, входящих в состав
комбинированных приборов.
В этих приборах наряду с неравномерной шкалой омметра имеется равномерная шкала вольтметра или амперметра.
Чувствительность в любой точке шкалы определяют, устанавливая стрелку прибора с помощью эталонного магазина сопротивлений на две соседние
отметки равномерной шкалы, ближайшие к поверяемой отметке неравномерной
шкалы омметра.
Чувствительность S рассчитывают по формуле:
( )
12
L
S
n R R
=
−
,
где L — длина всей шкалы омметра или ее рабочей части в зависимости
от способа нормирования погрешности данного омметра;
n — число делений равномерной шкалы, соответствующее длине L;
R1, R2 — показания магазина сопротивления, соответствующее двум от-
меткам равномерной шкалы.
Абсолютная погрешность омметров на базе магнитоэлектрического логометра с электромеханическим источником питания определяется путем трехкратного измерения сопротивления меры.
Значение сопротивления меры соответствует номинальному значению
поверяемой отметки шкалы.
Предварительно проверяется установка указателя на отметки шкалы, соответствующие нулю и бесконечности при замкнутых или разомкнутых входных зажимах омметра.
Вращая ручку генератора с рекомендуемой скоростью (примерно
120 об/мин), замеряют отклонение стрелки от поверяемых отметок (0, ∞) в миллиметрах и сравнивают с предельно допустимым значением, которое определяется по формуле (5.2).
За абсолютную погрешность на поверяемой отметке шкалы принимается
максимальное из трех отклонений стрелки от данной отметки (в миллиметрах).
Вариация показаний равна разности максимального и минимального отклонений (из трех).
127
5.9. ПОВЕРКА ЧАСТОТОМЕРОВ
Поверители электроизмерительных приборов наиболее часто сталкиваются с частотомерами электромагнитной, электродинамической, ферродинамической, вибрационной и электронной систем, работающими в диапазоне
от 10 Гц до 20 кГц.
У стрелочных частотомеров предел допускаемой основной погрешности
нормируется в виде приведенной погрешности и равен числу, обозначающему
класс точности; за нормирующее значение принято брать конечное значение
диапазона (поддиапазона) измерений. Следовательно, предел допускаемой основной погрешности (в герцах) может быть рассчитан по формуле:
100
K
к
доп
f
=
,
где fк — конечное значение диапазона измерений, Гц;
K
— класс точности прибора.
Частотомеры имеют номинальные напряжения 36, 100, 127, 220 и 380 В.
Отклонение напряжения от номинального на 10 % не должно вызывать изменения показаний большего, чем допускаемая основная погрешность.
При периодической поверке выполняют следующие операции: внешний
осмотр, проверку электрической прочности изоляции; определение основной
погрешности и вариации показаний; проверку уравновешенности подвижной
части частотомера; определение времени успокоения подвижной части частотомера.
Определение погрешностей и вариации показаний частотомеров в диапазоне частот от 10 Гц до 20 кГц выполняется методом сличения с показаниями
эталонного частотомера по нижеприведенной схеме (рис. 5.10).
Рис. 5.10. Схема определения погрешностей и
вариации показаний частотомеров
128
При использовании цифровых частотомеров в качестве эталонных следует иметь в виду, что, хотя их инструментальная погрешность очень мала,
присущая им методическая погрешность, равная единице квантования, при измерении низких частот оказывается весьма ощутимой. Для уменьшения этой
погрешности следует увеличивать время измерения или измерять период синусоидального сигнала, подаваемый на поверяемый частотомер.
Пример.
Поверяемый частотомер класса точности 0,5 с диапазоном измерений 45–
55 Гц имеет предел допускаемой погрешности
доп
= 0,25 Гц. Если в качестве
ЭСИ применяется частотомер со временем измерения 1 с, то его погрешность
квантования 1Гц, т. е. будет в 4 раза превышать предел допускаемой погрешности ПП. Для уменьшения погрешности квантования ЭСИ до допускаемого
значения необходимо увеличивать время измерения до 100 с, что существенно
увеличивает время поверки. Целесообразнее в этом случае вместо измерения
ЭСИ частоты сигнала измерять его период. Полученный результат пересчитывается в частоту или непосредственно сравнивается с допускаемым значением периода, рассчитанным заранее.
5.10. ПОВЕРКА СЧЕТЧИКОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ
В настоящее время в эксплуатации находится множество счетчиков элек-
трической энергии. Для измерения энергии в цепях постоянного тока применяются электродинамические, ферродинамические и электронные счетчики,
в цепях переменного однофазного и трехфазного тока — индукционные и электронные счетчики активной и реактивной энергии.
Кроме того существуют счетчики, измеряющие обратный поток энергии.
Несмотря на такое разнообразие счетчиков, в методиках их поверок име-
ется много общего (ГОСТ 8.391-80, ГОСТ 8.259-77 (СТ СЭВ 3073-81)).
Операции внешнего осмотра и поверки электрической прочности изоляции выполняется аналогично операциям при поверке амперметров и вольтметров согласно ГОСТ 10287-83, ГОСТ 6570-75.
Проверка правильности работы счетного механизма электромеханических счетчиков и показаний электронных счетчиков совмещают с прогревом.
Для этого токовые цепи и цепи напряжения счетчиков подключают к соответствующим источникам. Установив номинальные значения тока и напряжения и
заметив показания счетного устройства, включают счетчики на 15 мин.
129
Разность показаний счетчика до и в конце прогрева сравнивают со значением расчетной фиктивной энергии по показаниям эталонных приборов.
Отсутствие самохода у счетчиков проверяют при повышенном напряжении (110–130 %) и отсутствии тока в последовательной цепи. Время проверки не менее 10 мин. За это время диск счетчика или индикатор импульсов
электронных счетчиков должны сделать не более одного оборота или импульса.
Порог чувствительности S проверяют при номинальном напряжении и
минимальном токе
min
I
, соответствующем началу непрерывного вращения дис-
ка или непрерывному следованию световых импульсов.
Порог чувствительности определяется по формуле:
%100
н
min
=
I
I
S
,
где
н
I
— номинальный ток.
Порог чувствительности в зависимости от типа счетчика и класса точности лежит в пределах от 0,1–1,5 %.
Определение систематической составляющей относительной погрешности определяется методом непосредственного сличения показаний поверяемого и эталонного счетчиков за промежуток времени, достаточный для смены
показаний обоих счетчиков как минимум на две единицы младшего разряда.
Схема включения счетчиков изображена на рис. 5.11.
Погрешность (δ) определяется по формуле (в процентах):
Рис 5.11. Схема поверки счетчика методом сличения
с эталонным счетчиком. ИТ, ИН — источники тока,
напряжения; Whп, Whэ — счетчики: поверяемый
и эталонный; A, V — контрольные: амперметр,
вольтметр
130
пэ
э
δ 100
WW
W
−
=
%,
где
пэ
,WW
— показания счетчиков поверяемого и эталонного за время поверки.
Недостатком этого метода является большая продолжительность поверки и сложность отчета долей киловатт-часов по индикаторам счетчиков.
Более точным является метод эталонного ваттметра и секундомера. Схема поверки аналогична схеме на рис 5.10, только эталонный счетчик заменяется
ваттметром.
Суть метода заключается в измерении времени совершения определенного числа оборотов дисков или числа импульсов.
Число оборотов (импульсов) выбирают таким, чтобы затраченное время
было в пределах одной минуты.
Погрешность определяется по формуле:
н
δ 100
tt
t
−
=
%,
где
н
t
— нормальное время, за которое диск правильно работающего поверя-
емого счетчика должен сделать N оборотов (импульсов) при заданной мощности;
t
— действительное время, измеренное секундомером.
Нормальное время
н
t
рассчитывается по формуле:
н
CN
tP=
,
где С — постоянная счетчика;
Р — мощность, измеренная эталонным ваттметром.
При поверке прямоточных (без ИТТ) счетчиков с номинальными токами
до 100 А эталонный ваттметр подключается к токовой цепи через эталонный
трансформатор тока. В этом случае значение мощности Р должно учитывать
погрешности
I
f
и
I
δ
, вносимые трансформатором.
Обычно для каждого
н
t
рассчитывают и предельно допустимое значение
времени:
н доп
δ
100
t
t=
.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]