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
муле:
где - температурный коэффициент сопротивления цепи рамки;
-сопротивление обмотки рамки, пружинок и соединительных проводов;
- сопротивление шунта;
- сопротивление добавочного резистора из манганина.
В приборах высокого класса точности применяют последовательно-параллельную схему температурной компенсации.
Температурная погрешность магнитоэлектрических вольтметров, возникающая при увеличении температуры окружающей среды, отрицательна и определяется по формуле:
где - сопротивление добавочного резистора из манганина.
Из формулы видно, что температурную погрешность вольтметра можно уменьшить, увеличивая стабильное добавочное сопротивление.
Для электромагнитных и электродинамических вольтметров температурная погрешность зависит от температурного коэффициента момента пружин и температурного коэффициента сопротивления катушек и определяется по формуле:
где - температурный коэффициент момента пружинок (он отрицателен и составляет 0,2-0,3 % на 10?С).
Второй член выражения зависит от предела измерения прибора. Наибольшей погрешностью обладает вольтметр на самом низком пределе измерения.
В электродинамических амперметрах с последовательной схемой соединения катушек и в электромагнитных амперметрах температура влияет только на упругие свойства пружин. Поэтому температурная погрешность их не превышает 0,2% на 10 С и не требует специальных способов компенсации.
Показания электродинамических и электромагнитных вольтметров существенно зависят от частоты измеряемого напряжения. Главной причиной расхождения их показаний на постоянном и переменном токах является наличие индуктивного сопротивления.
Погрешность при переходе от постоянного тока к переменному будет равна:
где - показания прибора на постоянном токе;
- переменное напряжение, вызывающее то же показание прибора;
- сопротивление вольтметра на постоянном токе;
- активное сопротивление цепи вольтметра на переменном токе.
При частотах до 2000 Гц, при которых работают эти приборы, можно считать отличие от, обусловленное вихревыми токами в толще меди обмотки и окружающих металлических частях прибора, пренебрежимо малым. Тогда, принимая =, получаем:
или
Для компенсации этой погрешности часть добавочного резистора вольтметра (рис.10) шунтируется конденсатором С так, чтобы при определенной частоте индуктивное сопротивление цепи вольтметра было малым. Однако при рассмотрении частотной погрешности электромагнитных вольтметров надо иметь в виду, что индуктивность изменяется с изменением угла отклонения и погрешности различны при различных показаниях. Поэтому частотная компенсация справедлива только для одного показания, т.е. малоэффективна.
Рис.10. Схема вольтметра с частотной компенсацией
Показания электростатических вольтметров практически не зависят от частоты и формы кривой измеряемого напряжения; кроме того, эти приборы обладают очень большим входным сопротивлением, определяемым по формуле
где - входная емкость прибора.
Для расширения пределов измерения электростатических вольтметров применяют емкостные делители.
Вследствие того что магнитоэлектрические приборы обладают высокой чувствительностью и малым собственным потреблением, они широко используются в сочетании с преобразователями для создания приборов переменного тока (например, выпрямительных, электронных и термоэлектрических).
2. Расчёт параметров многопредельного амперметра магнитоэлектрической системы, определение его метрологических характеристик
Исходные данные
). Пределы измерений:
1 вар.0,75 В1,5 В3 В7,5 В15 В30 В75 В150 В300 В
). Максимальный ток в рамке: 0.45 мА;
3). Магнитная индукция в воздушном зазоре постоянного магнита: 0.09 Тл;
). Вращающий момент при максимальном токе в рамке: Н*м;
). Количество делений шкалы: 30.
2.1 Выбор провода для обмотки рамки МЭМ
Для обмотки выбираем медный провод, т. к. медь имеет малое значение удельного электрического сопротивления. По каждому квадратному миллиметру медного провода протекающий ток должен быть не более 17 A. Диаметр проволоки выбираем, учитывая максимальный ток, протекающий в рамке (0,45 мА). Значит, что для тока 0,45 мА минимальная площадь сечения
, т.е.
Для обмотки рамки выбираем медный провод диаметром мм.
2.2 Расчёт и определение всех параметров рамки магнитоэлектрического механизма
Выберем рамку с алюминиевым каркасом прямоугольной формы размером.
Рассчитаем активную площадь рамки
где - активная площадь рамки,
- длина рамки,;
- ширина рамки,;
Вращающий момент рамки:
где - вращающий момент рамки,;
- магнитная индукция в воздушном зазоре,
- ток в обмотке катушки,;
- активная площадь рамки,;
- число витков.
Выразим и найдем количество витков обмотки:
Определим сопротивление обмотки
Где - сопротивление противодействующих пружин,
- удельное электрическое сопротивление меди,;
- площадь сечения провода,:
где - диаметр медной проволоки,;
- длина медного провода,:
где - число витков;
- периметр рамки,
Следовательно
.
<