Опыт 3. Расширение пределов измерения магнитоэлектрического прибора по напряжению
Для расширения пределов измерения ИМ по напряжению используют добавочные резисторы (см. рис.2.1,в).
Величину сопротивления добавочного резистора Rдоб можно определить по величинам сопротивления катушки прибора Rим и коэффициенту расширения предела измерения по напряжению К = U / Uим, показывающему, во сколько раз необходимо расширить предел измерения. Из схемы (см. рис.2.1,в) следует, что
,
откуда Rдоб = Rим(К–1).
Добавочные резисторы, как и шунты, изготавливают из манганина. При включении ИМ по схеме вольтметра без добавочного резистора изменение температуры будет оказывать большое влияние на показание прибора (погрешность составляет 4% на 10°С изменения температуры). При включении добавочного резистора погрешность вольтметра уменьшается и может быть определена по формуле:
.
Основная погрешность прибора с добавочным резистором больше погрешности измерительного механизма и зависит от погрешностей в сопротивлениях Rдоб и Rим. Пренебрегая погрешностями в определении сопротивлений Rдоб и Rим по сравнению с погрешностью измерительного механизма, можно приближенно считать, что наибольшая основная погрешность прибора с добавочным резистором равна погрешности измерительного механизма.
Порядок выполнения опыта
1 Рассчитать величину сопротивления добавочного резистора для измерения напряжения U, величина которого задается руководителем (в диапазоне от 0,5 до 10 В).
2 Собрать схему, представленную на рис.2.4.
На магазине RM установить величину Rдоб. Движок переменного резистора R1 установить в положение, соответствующее минимальному напряжению, подаваемому в схему. Для измерения цифровым вольтметром постоянных напряжений подключить измерительные кабели к выходным гнездам U= и 0. Установить переключатель цифрового вольтметра на предел измерения постоянного напряжения 10 В.
3 Получив разрешение руководителя, включить образцовый вольтметр V0 и тумблер питания макета. Установить по образцовому вольтметру напряжение, указанное руководителем, при этом стрелка магнитоэлектрического ИМ должна давать номинальное отклонение по шкале.
4 Отключить питание схемы и образцового вольтметра, а также провода вольтметра V0. Основные характеристики прибора с добавочным резистором привести в табл. 2.3.
Таблица 2.3
Предел шкалы, Um ,В |
Цена деления, Cv= Um/αm, В/дел |
Сопротивление прибора с добавочным резистором, Rv=Rим+Rдоб,Ом, |
Наибольшая основная приведенная погрешность прибора с добавочным резистором γ,% |
Дополнительная температурная погрешность прибора с добавочным резистором (при изменении температуры на 10ОС, δt), % |
Класс точности прибора с добавочным резистором, γm, % |
|
|
|
|
|
|
Опыт 4. Выбор прибора для измерения напряжения
В данном опыте производится выбор прибора для измерения постоянного напряжения в электрической цепи, изображенной на рис. 2.5.
Сопротивление цепи Rэкв, а также выходное напряжение U, подлежащее измерению, может меняться переключателем, положение которого задается преподавателем.
Из числа нескольких приборов, (включая вольтметр, параметры которого рассчитаны в опыте 3), указанных преподавателем, необходимо выбрать вольтметр, позволяющий измерить напряжение с наибольшей точностью: при этом погрешность взаимодействия не должна превышать I%; основная аппаратурная погрешность должна быть минимальной.
При выборе вольтметра необходимо учитывать его назначение, систему, предел измерения, внутреннее сопротивление, класс точности.
После выбора прибора необходимо включить его в цепь, измерить напряжение, записать результат и оценить погрешность измерения.