Расчёт параметров измерительных приборов для измерения электрического тока, напряжения и сопротивления, определение их метрологических характеристик
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
? которой протекает ток.
Достоинства магнитоэлектрических приборов:
1)Данные приборы наиболее чувствительны и точны.
2)Изменение температуры и внешнее магнитное поле мало влияют на работу прибора.
3)Равномерное деление шкалы.
)Малое потребление энергии.
Недостатки магнитоэлектрических приборов:
1)Данные приборы непригодны для измерения переменного тока и напряжения.
2)Инерционность подвижной системы.
)Реагируют только на постоянные составляющие.
Магнитоэлектрические измерительные механизмы включаются непосредственно в электрическую цепь и позволяют измерять малые токи (20 50 мкА). Следовательно, магнитоэлектрические измерительные механизмы можно использовать как микро - и миллиамперметр постоянного тока. Расширение пределов измерений амперметра возможно за счет включения шунта параллельно прибору.
Принцип действия приборов электродинамической системы основан на взаимодействии магнитных полей двух катушек (рис.4), по которым протекают токи.
Рис.4. Катушки электродинамического механизма
Поворот подвижной катушки осуществляется вращающим моментом, вызванным взаимодействием магнитных полей катушек с токами. Уравнение преобразования для приборов электродинамической системы имеет вид
Где - число витков катушки;
- угол поворота подвижной катушки;
- взаимная индуктивность катушек прибора электродинамической системы;
- действующие значения токов в катушках.
Если по катушке протекает переменный ток, то уравнение преобразования примет вид:
Из уравнения преобразования следует, что перемещение подвижной части механизма, при работе на переменном токе, зависит как от токов в его катушках, так и от разности фаз между этими токами. Это дает возможность использовать приборы электродинамической системы не только в качестве вольтметров и амперметров, но и в качестве ваттметров.
Принцип действия электростатических приборов основан на взаимодействии электрически заряженных проводников. Под действием электростатических сил подвижная пластина втягивается в пространство между неподвижными системами.
Уравнение преобразования электростатического измерительного механизма имеет вид:
Показания электростатических приборов не зависят от приложенного напряжения. Линеаризация шкалы осуществляется выбором формы пластин.
Достоинства электростатических приборов:
1)Широкий частотный диапазон измерения переменного напряжения.
2)Независимость от магнитных полей.
)Малое потребление энергии
Недостатки электростатических приборов:
1)Влияние внешних электрических полей.
2)Низкая чувствительность приборов.
Принцип действия приборов электромагнитной системы основан на взаимодействии магнитного поля, создаваемого током в неподвижной катушке с подвижным ферромагнитным сердечником.
Уравнение преобразования прибора электромагнитной системы имеет вид:
Если по катушке будет протекать синусоидальный ток, то производится усреднение по времени и уравнение преобразования примет следующий вид:
Таким образом, угол поворота подвижной части прибора электромагнитной системы не зависит от направления тока и пропорционально квадрату среднеквадратического значения тока. Поэтому электромагнитные приборы можно использовать для измерения постоянного и переменного тока.
Достоинством таких приборов является простота конструкции и способность выдерживать большие нагрузки.
Недостатки приборов электромагнитной системы:
1)Большое собственное потребление энергии.
2)Невысокая точность.
)Небольшая чувствительность.
)Сильное влияние внешних магнитных полей.
)Узкий предел измерений.
Для расширения пределов измерений применяются шунты и добавочные сопротивления. В области повышенных частот используются трансформаторы тока. Для расширения пределов измерения вольтметров электромагнитной системы применяются измерительные трансформаторы напряжения.
Таким образом, приборы электромагнитной системы применяются в основном в качестве щитовых приборов (амперметров, вольтметров) переменного тока промышленной частоты, а также для измерения частоты.
В индукционных измерительных механизмах особым расположением катушек получают вращающееся магнитное поле, в котором пронизываемый алюминиевый диск (цилиндр) индуцирует вихревые токи, что вызывает возникновение вращающего момента. Индукционные измерительные механизмы применяются в электрических счетчиках электроэнергии.
1.3 Анализ преобразователей токов и напряжений
Простейшим измерительным преобразователем тока в напряжение является шунт постоянного тока.Он представляет собой четырехзажимный резистор, выходные зажимы, в которых подводится ток I, называются токовыми, а выходные зажимы, с которых снимается напряжение U, называются потенциальными (рис 4а).
а)б)
Рис.5.Шунт
Нагрузка,подключенная к зажимам шунта (рис.4.б), влияет на его выходное напряжение, которое при заданном токе равно:
Если сопротивление нагрузки велико по сравнению с сопротивлением шунта, то, пренебрегая малыми величинами второго порядка, можно записать:
Шунты изготавливаются из манганина и применяются в сочетании с магнитоэлектрическими милл