9.8 Контрольні питання
1) Які бувають типи тахометрів?
2) В чому полягає принцип дії електричних цифрових тахометрів?
3) Які переваги та недоліки тахометрів даного типу?
4) Які умови вибору зразкових приладів для повірки тахометрів?
Лабораторна робота №10
10.1 Назва роботи: Дослідження магнітоіндукційних перетворювачів. Магнітоіндукційні тахометри та їх повірка
Тривалість роботи: 2 аудиторні роботи.
10.2 Мета роботи: Вивчити будову і принцип дії магнітоіндукційних тахометрів та провести їх повірку.
10.3 Завдання роботи
10.3.1 Згідно методичних вказівок ознайомитись з будовою та принципом дії магнітоіндукційного тахометра та первинних перетворювачів.
10.3.2 Підготовити протоколи звіту до лабораторної роботи.
10.3.3 Здійснити повірку магнітоіндукційного тахометра.
10.3.4 Здійснити обробку результатів повірки.
10.3.5 Зробити висновок по проведеній роботі.
10.4 Основні теоретичні положення
Принцип дії магнітоіндукційних тахометрів заснований на явищі наведення вихрових струмів в металічному тілі, яке обертається в магнітному полі (або в нерухомому тілі, яке знаходиться в обертовому магнітному полі). Момент взаємодії вихрових струмів з магнітним полем, яке їх зумовило, служить мірою частоти обертання.
Основною частиною магнітоіндукційного тахометра є вимірювальний вузол (рис. 10.1), який складається з постійного магніта 1 та чутливого елемента, виконаного і вигляді пустотілого циліндра (рис. 10.1) або диска (рис. 10.1). Постійний магніт має частоту обертання , а ЧЕ виготовлений з металу з великим питомим опором, утримується від обертання спіральною пружиною. З метою зменшення температурної похибки від непостійності магнітної індукції в щілині, застосовується термомагнітний шунт.
Магнітоіндукційні тахометри виготовляють двох типів: з шкалами, проградуйованими в об/хв. Типу ТЗ та з процентними шкалами типу ІТЗ. Тахометр ІТЗ складається із вимірювального вузла та синхронної передачі зонного струму змінної частоти. Передача включає: синхронний генератор трьохфазного струму та двигун із асинхронним запуском. Конструктивно тахометр виконаний у вигляді перетворювача і вказівника. Перетворювач тахометра одночасно є перетворювачем синхронної передачі. Він являє собою трьохфазний генератор з дво- або чотирьохполюсним магнітом-ротором із сплаву АНК. Статор виконаний із пластин трансформаторної сталі. Привід перетворювача здійснюється з допомогою хвостовика, який являє собою довгий гнучкий вал.
Вказівник тахометра включає два вузли, які змонтовані в одному корпусі – синхронний двигун і вимірювальний вузол. Вимірювальний вивід приводу складається з магнітного вузла з двома дисковими платами і впресованими в них постійними циліндричними магнітами та дискового чутливого елемента, який знаходиться між торцями магнітів. Магнітний вузол закріплений на кінці валу синхронного двигуна обертається з синхронною швидкістю, а ЧЕ зв’язаний з віссю. Протидіюча пружина забезпечує поворот диска на кут, пропорційний вимірюваній частоті обертання. На осі ЧЕ закріплена стрілка. ЧЕ виготовлений із алюмінієво-марганцевистого сплаву з малим температурним коефіцієнтом, в результаті чого, температурні похибки приладу можуть бути скомпенсовані підбором термомагнітного шунта, одягнутого на магніти. Шунт виконаний із сплаву, магнітна проникність якого із збільшенням температури, зменшується.
Згідно паспортів, похибки показів тахометра не повинні перевищувати:
• для зразкового ІСТ-2 ± 0.3% - в діапазоні від 60 до 100%;
• ±0.5% - в діапазоні від 0 до 60% шкали;
• для приладу,що повіряється ІТЗ-1 ±2% - в діапазоні від 60 до 100%
• ±3% - в діапазоні від 0 до 60%.
• 100% шкали приладу ІРТ-2 відповідає 2500 обертам за хвилину.
10.5 Порядок проведення роботи
Повірку тахометрів проводять шляхом злічення показів зразкового приладу, який потрібно повірити.
Повірка приладу складається з зовнішнього огляду та визначення похибки вимірювання.
При зовнішньому огляді перевіряється стан лакофарбових покриттів, шліців на гвинтах, відсутність сколів та тріщин наявність інших дефектів, які впливають на роботу приладу.
Визначення основної похибки проводити для кожної оцифрованої відмітки в такому порядку:
— перевірити готовність лабораторної установки до роботи, згідно рис. 1;
включіть живлення установки тумблером S-1;
шляхом збільшення напруги на двигуні за допомогою перемикача S-2, збільшуємо швидкість обертання двигуна.
При кожному переключенні звіряємо покази зразкового приладу з показами приладу, який повіряється. Результати спостережень заносимо в таблицю 1.
Таблиця 1. Дані вимірювання
№п/п |
Покази зразкового тахометра |
Покази тахометра, який повіряється |
||||||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
… |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 10.1 – Структурна схема лабораторної установки
БЖ – блок живлення.
М – двигун постійного струму.
СП – синхронний перетворювач (датчик).
ВВЗ – вимірювальний вузол /зразковий/.
ВВП – вимірювальний вузол, який повіряється.
Рис. 10.2 – Схема магніто індукційного тахометра з диском
Магніт.
Чутливий елемент.
Термомагнітний шунт.
Магніто провід.
10.6 Обробка результатів вимірювання
Згідно ГОСТ 8.207-76 – встановлені такі основні положення методики статичної обробки вимірювань з багатократними спостереженнями.
1. Розраховують середнє арифметичне значення результатів групи спостережень, для кожної оцифрованої відмітки шкали приладу, який повіряється по формулі:
(10.1)
де n – кількість результатів вимірювань;
- покази зразкового приладу.
2. Визначаємо середнє квадратичне відхилення /СКВ/ результатів вимірювань по формулі:
σ
(10.2)
3. Знаходимо межі випадкової похибки результату вимірювання по формулі:
σ
(10.3)
де t – коефіцієнт Стьюдента, при довірливій ймовірності Р=0.95 і кількості спостережень n=14, t=2.16
4. Виявляють результати вимірювань, які виходять за межі довірливого інтервалу. Ці результати відкидаються і відповідно до цього, загальна кількість спостережень (n) які входять в довірливий інтервал, зменшується.
5. Заново розраховуються значення: σ
6. Визначається абсолютна похибка приладу, який повіряється, по формулі:
(10.4)
де - покази приладу, який повіряється.
7. Відносну похибку розраховують по формулі
%
(10.5)
8. Приведену похибку знаходять по формулі
%
(10.6)
де - нормоване значення приладу, який повіряється, рівне сумі модулів меж вимірювань (без врахування знака).
Дані заносимо в протокол повірки.
Протокол повірки
Тахометр, який повіряється типу__________, клас точності________, рік виготовлення_________, нормоване значення _________.
Зразковий тахометр типу__________,
клас точності________, рік виготовлення_________, нормоване значення _________.
Таблиця 2. Дані вимірювання
Покази прила-ду,що пові-ряєть- ся об/хв |
Середнє арифме-тичне значе-ння групи спосте-режень об/хв |
СКВ, об/хв |
Довір-лива межа випад-кової похиб-ки |
Похибка приладу, який повіряється |
||
Абсо-лют- на по-хибка, об/хв |
Від-носна по-хиб-ка, % |
При-веде-на по-хибка |
||||
|
|
|
|
|
|
|
10.7 Зміст звіту по роботі
Накреслити схему лабораторної установки та коротко її описати. Привести методику повірки тахометрів. Заповнити таблиці з експериментальними та розрахованими даними, а також привести основні формули та приведені за їх допомогою розрахунки викладачу. Дати оцінку метрологічних характеристик приладу, який повіряється.