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
ивольтметрами для измерения токов, а также для измерения токов другими методами. Влияние сопротивлений соединительных проводов и сопротивления прибора учитывается при подгонке шунтов для точных приборов.
Преобразователями напряжения в ток являются добавочные резисторы, включаемые последовательно с измерительными механизмами (ИМ), входной величиной которых является ток (рис. 6).
Рис.6. Добавочный резистор, включенный последовательно с измерительным механизмом
Ток в цепи измерительного механизма (рис.6) равен:
где: - полное сопротивление обмотки ИМ;
- номинальное сопротивление добавочного резистора;
- коэффициент преобразования.
Добавочные резисторы изготавливаются из манганина в виде проволочных или печатных резисторов.Добавочные резисторы используются также для расширения верхних пределов измерения вольтметров, параллельных цепей ваттметров и фазометров.
Для уменьшения напряжения в строго определенное число раз применяют делители напряжений (рис.7).
Рис.7. Делитель напряжения
Делитель напряжения является преобразователем напряжения в напряжение, имеющим номинальный коэффициент преобразовании
,меньший единицы.
Делители напряжения используются для расширения верхних пределов измерения приборов с высоким входным сопротивлением.По используемым в делителях напряжений элементам различают резистивные, емкостные и индуктивные делители.Емкостные делители часто применяют при высоких напряжениях. Так, для расширения верхних пределов измерения электростатических вольтметров применяют емкостный делитель напряжения (рис.8).
Рис.8. Емкостный делитель
В этом случае
Для уменьшения или увеличения переменных токов и напряжений в строго определенное число раз с сохранением их фазы широкое распространение получили измерительные трансформаторы тока и напряжения. Они применяются для расширения пределов измерения приборов и для гальванического разделения частей измерительной цепи. Трансформатор тока является преобразователем тока в ток, а трансформатор напряжения - преобразователем напряжения в напряжение.
Измерительный трансформатор принято характеризовать коэффициентом трансформации, понимая под номинальным коэффициентом трансформации трансформатора тока:, трансформатора напряжения:
Номинальные коэффициенты трансформации указываются на щитках трансформаторов в виде отношений токов или напряжений.
1.4 Анализ электромеханических приборов
Электромеханические приборы - это показывающие приборы прямого действия, показания которых являются непрерывной функцией измеряемой величины.
К электромеханическим приборам относятся:
1)приборы магнитоэлектрической системы;
2)приборы электродинамической системы;
)приборы электростатической системы;
)приборы индукционной системы.
Электроизмерительные приборы характеризуются:
1)диапазоном измерений;
2)погрешностями;
)чувствительностью;
)мощностью, потребляемой от источника измеряемой величины;
)зависимостью показаний от влияющих величин (температуры окружающей среды, формы кривой и частоты измеряемого тока или напряжения и т.д.)
Нормирующее значение для прибора с равномерной или степенной шкалой обычно принимается равным конечному значению рабочей части шкалы (верхнему пределу измерения), если нулевая отметка находится на краю или вне шкалы.
Класс точности прибора - обобщенная характеристика прибора, определяемая пределами допускаемой основной погрешности и изменением показаний прибора под действием влияющих величин, а также другими свойствами прибора. Зная класс точности прибора, можно найти предел допускаемой основной погрешности наибольшую основную погрешность прибора, допущенного к применению.
Для амперметров, вольтметров ваттметров класс точности численно равен пределу допускаемой основной приведенной погрешности прибора.
Различные приборы в зависимости от принципа действия, схемы и конструкции по-разному реагируют на влияющие величины.
Например, в магнитоэлектрических приборах изменение температуры окружающей среды приводит к следующим изменениям: изменяются сопротивления измерительной цепи, изменяются упругие свойства пружин, изменяются магнитные свойства постоянного магнита, но последние два явления почти полностью взаимно компенсируются.
В магнитоэлектрических приборах рамка наматывается медной проволокой (реже алюминиевой) и ее сопротивление увеличивается на 4% на каждые 10 С роста температуры. В простейшем случае, когда через рамку протекает весь измеряемый ток (в микроамперметрах и миллиамперметрах с верхними пределами измерения, не превышающими 30-50 мА), изменение сопротивления рамки не вызывает погрешности прибора. В схемах амперметров с шунтами, изготовленными из манганина (сопротивление манганина практически не зависит от температуры), при увеличении температуры окружающей среды возникает отрицательная погрешность, для уменьшения которой приходится применять схемы температурной компенсации. В простейшем случае последовательно с рамкой включают резистор из манганина (рис.9).
Рис.9. Схема температурной компенсации
Тогда температурный коэффициент сопротивления цепи рамки уменьшится, и относительная температурная погрешность прибора определится по фор