Лабораторная работа № 4 поверка и испытание приборов прямого действия методом сличения

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Целью работы является изучение основных параметров показывающих приборов (приборов прямого действия) и методов испытаний приборов, выявляющих их соответствие классу точности.

ЗАДАНИЕ К РАБОТЕ

1. Произвести поверку и испытание прибора, выполнив следующие операции:

– внешний осмотр прибора и проверку работы корректора;

– определение основной погрешности и вариации показаний прибора;

– определение времени успокоения;

– определение измерения показаний прибора от его наклона;

– измерение сопротивления изоляции прибора.

2. Сделать выводы по результатам работы.

ПОЯСНЕНИЯ К РАБОТЕ

Поверка измерительных приборов предназначена для определения соответствия поверяемого прибора его классу точности. Поверяемый прибор должен быть установлен в рабочее положение в соответствии со знаком, указанным на шкале. Перед поверкой приборы прогревают в течение времени и при нагрузках, указанных в технической документации. Указатель прибора устанавливается корректором на отметку механического нуля до предварительного нагрева и в дальнейшем не должен вновь устанавливаться на эту отметку. При поверке необходимо исключить влияние на прибор других приборов, внешних магнитных и электрических полей. Температура окружающего воздуха должна составлять (23±1) ºC.

Внешний осмотр прибора производится с целью установления его исправности и отсутствия дефектов, которые могут привести к ошибкам в измерении или дальнейшей порче прибора. При внешнем осмотре должно быть установлено отсутствие внешних повреждений, повреждений покрытия шкалы, стрелки, правильность работы корректора. При этом также должно быть установлено отсутствие затирания (плавный ход) подвижной части.

Поверку рабочих приборов на переменном токе следует проводить при нормальных значениях частоты. Если не указано нормальное значение частоты или указан диапазон нормальных значений частот, включающий частоту 50 Гц, то поверку проводят на частоте 50 Гц. Если указан диапазон нормальных значений частот, который не включает частоту 50 Гц, то поверку проводят на частоте, рассчитанной по формуле

,

где f_к – конечная частота диапазона нормальных значений частот поверяемого прибора; f_н – начальная частота диапазона нормальных значений частот поверяемого прибора.

Поверку амперметров методом сличения выполняют по схеме, приведенной на рис. 12 (а), где ИТ – регулируемый источник переменного тока, А_п – поверяемый амперметр, А_о – образцовый амперметр, R₀ – реостат. Поверка вольтметров методом сличения выполняется по схеме, приведенной на рис. 12 (б), где ИН – регулируемый источник постоянного напряжения, V_п – поверяемый вольтметр, V_о – образцовый вольтметр.

Для определения основной погрешности стрелку испытуемого прибора последовательно устанавливают на все оцифрованные отметки шкалы сначала при возрастании измеряемой величины от нуля до номинального значения, а затем при убывании от номинального значения до нуля.

а) б)

Рис. 12

Разность между показаниями поверяемого и образцового прибора дает значение абсолютной основной погрешности:

Δ=x-x_о,

где x – значение измеряемой величины, определяемое по показаниям поверяемого прибора; x_о – действительное значение измеряемой величины, определяемое по показаниям образцового средства измерений.

Для каждой числовой отметки рассчитывают два значения абсолютной погрешности: ΔВ – при увеличении показаний, ΔН – при уменьшении.

При измерении необходимо следить, чтобы стрелка прибора подходила к очередной отметке плавно и только с одной стороны (при возрастании измеряемой величины – слева направо, при убывании – справа налево).

Далее, для всех поверенных точек вычисляют приведенную погрешность, используя для этого большее значение из каждой пары абсолютных погрешностей, полученных для каждой поверенной точки. За окончательное значение погрешности принимается наибольшее по абсолютной величине значение.

Вариацию показаний определяют одновременно с определением основной погрешности. Для каждой отметки шкалы поверяемого прибора рассчитывается значение

где – действительное значение измеряемой величины (показаний образцового прибора), соответствующее данной отметке шкалы при увеличении измеряемой величины;– действительное значение измеряемой величины (показаний образцового прибора), соответствующее данной отметке шкалы при уменьшении измеряемой величины;x_ном – значение поверяемой точки.

Приведенная погрешность вычисляется как отношение абсолютной погрешности к нормирующему значению шкалы прибора, выраженное в процентах:

,

где X_N – нормирующее значение шкалы прибора (для приборов с нулем в начале шкалы это предел измерения).

Временем успокоения называется промежуток времени, который проходит с момента включения прибора до того момента, когда отклонение указателя от положения равновесия не будет превышать определенную пропорциональную часть от длинны шкалы. Согласно стандартам время успокоения для подавляющего большинства электромеханических приборов не должно превышать 4 с.

Определение времени успокоения производят в следующем порядке:

– включают прибор и подают на него напряжение, которое должно быть стабильно. Устанавливают стрелку на цифровой отметке в середине шкалы, после чего прибор выключают;

– снова включают прибор и одновременно запускают секундомер. При успокоении стрелки прибора секундомер останавливают.

За действительное значение времени успокоения прибора принимается среднее арифметическое из результатов трехкратного его определения описанным способом.

Наклон прибора является отклонением от нормальных условий работы. Допускаемое изменение показаний, вызванное отклонением прибора от обозначенного на нем рабочего положения в любом направлении на угол 5º, должно составлять не более 50 % от обозначения класса точности.

Пример – для прибора, имеющего обозначение класса точности 0,2, изменение показаний, обусловленное изменением положения прибора на 5º в любом направлении, не должно превышать

нормирующего значения.

Стрелка поверяемого прибора устанавливается на отметку, находящуюся вблизи геометрической середины шкалы. Для данной точки рассчитывается значение Δ. После этого поверяемый прибор поочередно наклоняют в каждую из четырех сторон на угол 5º и отмечают его показания.

Пример представления результатов расчета погрешности, вызванной отклонением прибора от рабочего положения, показан на рис. 13. Стрелки на рисунке символизируют направления наклона прибора (вперед, назад, вправо и влево). Числа, проставленные рядом со стрелками (0,2, 0,4, 0,3 и 0,2), являются значениями абсолютной погрешности для соответствующего направления наклона:

Δ₁=x-x_о.

Число 0,1, находящееся около пересечения прямых, представляет собой значение Δ. Указанные в скобках числа (0,1, 0,3, 0,2 и 0,1) - это изменения показаний прибора, вызванные его отклонением от рабочего положения. Они рассчитываются как

Δ_н=Δ₁–Δ .

0,2 (0,1)

0,4 (0,3)

0,2 (0,1)

0,1

0,3 (0,2)

Рис. 13

Приведенная погрешность прибора, вызванная его отклонением от рабочего положения рассчитывается как

.

Классы точности приборов и соответствующие им значения приведенных погрешностей и вариаций приведены в табл. 4.1.

Измерение сопротивления изоляции приборов производится мегаомметром с номинальным напряжением 500 или 1000 В. Работу проводят в следующем порядке:

– зажим «Линия» мегаомметра соединяют с каким-либо токоподводящим зажимом испытуемого прибора, зажим «Земля» соединяют с корпусом прибора, для чего может быть использован какой-нибудь из винтов, скрепляющих верхнюю часть корпуса с основанием прибора, или металлическая плата (панель), на которой установлен прибор;

– вращают с равномерной скоростью рукоятку магнитоэлектрического генератора мегаомметра и делают отсчет по его шкале.

Таблица 4.1

Нормированная величина	Обозначение класса точности прибора
	0,1	0,2	0,5	1,0	1,5	2,5	4
	Допускаемое значение величины, %
Основная приведенная погрешность	0,1	0,2	0,5	1,0	1,5	2,5	4
Вариация показаний	0,1	0,5	0,5	1,0	1,5	2,5	4
Изменение показаний прибора от наклона	0,1	0,2	0,5	1,0	1,5	2,5	4

ХОД РАБОТЫ

1. Произвести внешний осмотр поверяемого прибора и установить, может ли он быть допущен к поверке. Ознакомиться с условными обозначениями на шкале прибора.

2. Собрать схемы для определения основной погрешности (сначала схему на рис. 12 (а), затем схему на рис. 12 (б)), произвести поверку и сделать все необходимые вычисления. Результаты измерений (отдельно для каждой схемы) занести в табл. 4.2. Конечные значения шкал образцового и поверяемого приборов должны отличаться друг от друга не более чем на 25%. Класс точности образцового прибора должен быть не менее чем в 5 раз выше класса точности поверяемого прибора. При этом допускается использование образцового прибора, класс точности которого в 3 раза выше класса точности поверяемого, если вариация показаний образцового прибора не превышает половину его основной погрешности.

Таблица 4.2

Показания поверяемого прибора		Показания образцового прибора, А (В)		Абсолютная погрешность, А (В)	, %	v, %
А (В)	дел. шкалы образ-цового прибора	при возрас-тании изме-ряемой величины	при убывании изме-ряемой величины

3. По данным табл. 4.2 построить графики поправок.

4. По данным табл. 4.2 определить вариацию показаний прибора.

5. Определить время успокоения каждого прибора.

6. Для каждого поверяемого прибора определить погрешности от наклона, результаты измерений (отдельно для каждого прибора) занести в табл. 4.3. Проверить, соответствуют ли полученные значения погрешности допустимым по ГОСТ.

7. Измерить при помощи мегаомметра сопротивление изоляции токонесущих частей поверяемого прибора по отношению к его корпусу.

8. На основе определенных при испытании прибора показателей проверить соответствие прибора обозначенному на нем классу точности.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Как определить действительное значение измеряемой величины, если известен предел измерения и класс точности прибора?

2. Какие условные обозначения указываются на шкалах приборов?

3. Перечислите и охарактеризуйте формы выражения погрешностей.

4. Что такое аддитивная, мультипликативная, основная, дополнительная, статическая, динамическая, систематическая, случайная, приборная и методическая погрешности?

5. Изложите порядок поверки показывающих приборов методом сличения.

6. Что такое чувствительность, класс точности, вариация показаний, время успокоения? Показать на примере определение этих характеристик.

Таблица 4.3

Положение испытуемого прибора	Показания испы-туемого прибора, А (В)	Показания образ-цового прибора, А (В)	Cреднее значение показаний образцового прибора, А (В)	Абсо-лютная погреш-ность от наклона прибора, А (В)		Приведен-ная погреш-ность от наклона прибора γн, %
Наклон вперед
Наклон назад
Наклон вправо
Наклон влево

ЛИТЕРАТУРА

1. Метрология и радиоизмерения / Под ред. В. И. Нефедова. – М.: Высш. шк., 2003. – 526 с.

2. ГОСТ 8711-93. Приборы аналоговые показывающие электроизмерительные прямого действия и вспомогательные части к ним. Часть 2. Основные требования к амперметрам и вольтметрам. – М.: Изд-во стандартов, 1993.

3. ГОСТ 30012.1-2002. Приборы аналоговые показывающие электроизмерительные прямого действия и вспомогательные части к ним. – М.: Изд-во стандартов, 2003.

4. ГОСТ 8.497-83. Государственная система обеспечения единства измерений. Амперметры, вольтметры, ваттметры, варметры. Методика поверки. – М.: Изд-во стандартов, 1984.