Лекции по Метрологии (стр. 4 из 6)
Достоинства и недостатки:
Д.: 1. Относятся к наиболее точным приборам, вплоть до класса 0.1 (приведённая погрешность не более 0.1%). Разность объясняется равномерной шкалой.
2. Малые влияния внешних магнитных полей, т. к. сильно собственное поле – несколько десятых тесла (а в природе не бывает 2.1 тесла); кожух- экран, магнитопровод- экран.
3. Возможная высокая чувствительность.
Например: по току 108-1010дел/А- очень малая величина.
4. Малое собственное потребление мощности (энергии).
5. Не влияют электрические поля.
Недостатки: 1. Малая перегрузочная способность (после зашкаливания прибор сразу сгорает – сгорают подводы: пружины, растяжки; но если их делать толще – чувствительность теряется).
2. Возможность применения только в цепях постоянного тока.
3. Относительно сложная и дорогая конструкция.
Магнитоэлектрические амперметры и вольтметры.
В амперметрах измерительный механизм включается непосредственно в цепь или с помощью шунта.
а) Включение катушки в цепь.
I£30мА 
б) с шунтом: I>30мА 
Пример: 
Шунт потому, что при возрастающем токе токоподводы будут нагреваться и изменять свои характеристики ® для этого и шунт – чтобы избежать этого.
Если: I=10A, Ik=0.03A, Iω=9.97A.
Шунт всегда из манганина – сплав. Его особенность: 1. Нулевой температурный коэффициент. 2. Высокое удельное сопротивление: при заданном сопротивлении шунта – размер его меньше.
Основная погрешность этих приборов – температурная погрешность.
Влияние температуры на магнитоэлектрические измерительного механизма.
1. При повышении температуры, пружина создающая противодействующий момент, стремится раскрутиться. Для компенсации этого устанавливают две пружины с разным направлением витков.
2. Пружины ослабевают на 0.2-0,4% на каждые10оС.
3. Магнитный поток постоянного магнита уменьшается: 0,2-0,4% на 10оС.
Явления 2 и 3 друг друга компенсируют:
4. Изменяется электрическое сопротивление катушки (из меди): температурный коэффициент меди = 4,26*10-3 1/град или 4% на 10оС.
Для схемы а) эта погрешность отсутствует, т. к. при изменении сопртивления прибор покажет и изменение тока в цепи (это не погрешность – просто новый результат);
В схеме б) (с шунтом) при изменении температуры происходит перераспределение тока, т. к. шунт не зависит от температуры, а катушка зависит: если I=10A, Ik=0.027 (было 0,03), Im=9.973 (9.97)
А стрелка отклоняется по Ik
Показывает меньше или больше, поэтому у шунта должна быть температурная компенсация.
Для этого:
rmи rg – из манганина Þ (rk+rg)®имеет меньший температурный коэффициент.
Такие схемы – в приборах относительно низкого класса точности, т. к. для высокого нужно большое rgÞ теряем чувствительность. В высоком классе используют п/п резисторы:
rпп – может иметь отрицательный и очень большой температурный коэффициент.
Потери меньше, чем при rg, т. к. сопротивление rпп<<rk. Сопротивление (r+rпп)- термокомпенсатор.
r – для регуляции общего сопротивления.
(r+rпп) – для лучшей компенсации.
В магнитоэлектрических Вольтметрах катушка включается последовательно с добавочным резистором.
rg – из манганина.
Чем больше rgÞ выше предел измерения Þ меньше температурная погрешность.
Для 150-100В – может быть класс точности 0.1.
На 3-10 В – не лучше, чем 0,5, т. к. rg - маленькоеÞ не полная температурная компенсация.
Магнитоэлектрические омметры.
Можно построить по 2-м схемам:
 |
а) Последовательная схема включения механизма и измеряемого сопротивления.
 |
б) Параллельная:
В любом случае: (a=SII)
Для а):
Для б):
a - функция от rx=F(rx)
В обоих схемах шкалы – неравномерные (т. к. зависимость не пропорциональная)
У омметра а) нуль шкалы совмещён с максимальным углом поворота; у б) нуль слева.
Омметры с последовательной схемой более пригодны для измерения больших сопротивления, а б) для малых.
Выполняются в виде переносных приборов класса 1,5; 2,5 и питание осуществляется батарейками.
Нужно поддерживать U=const. Можно регулировать:
Есть способ измерять индукцию в зазоре:
SIU=const,
, BU=const.Для изменения B используется магнитный шунт:
Через МШ часть поля проходит.
При U=max, шунт ближе, когда U уменьшается – шунт отодвигается.
Необходимость ручной регулировки – недостаток. От него свободны омметрыс с логометром (прибор, противодействующий момент создаётся как и вращающий).
Ставят 2 жестко скрепленные катушки.От a зависит только В:
Сердечник элипсообразный + 2 катушки.
(Не зависит от U)
Уровень токов: токи должны преодолеть моменты трения в опорах (нижняя граница); верхняя граница – техника безопасности.
Лекция №8
Выпрямительные приборы.
(Магнитоэлектрические преобразователи переменного тока в постоянный)
Существуют ещё и термоэлектрические и электронные приборы.
Выпрямительный прибор – соединение магнитоэлектрического измерительного механизма с одним или несколькими полупроводниковыми выпрямителями.
Используют германиевые и кремниевые выпрямители. У них различные ВАХ в зависимости от полярности приложенного напряжения.
Имеют разное сопротивление: одно – прямое, другое – обратное.
(коэффициент выпрямления)У GeKB~5000 С повышением температуры прямое и обратное сопро-
SiKB~105-106 тивления уменьшаются.
Зависят также от частоты.
Схемы выпрямительных приборов делятся:
1. Схемы с однопериодным выпрямлением.
2. Двухполупериодным выпрямлением.
1.Þ
3.
Þ(мостовая схема)
Мгновенное значение вращающего момента: Mt=BSvi, где i=iим, i – мгновенное значение переменного тока в течение полупериода, прошедшего в одном направлении. В следствие инерции подвижной части её отклонение будет пропорционально среднему значению вращающего момента.
(однополупериодное) 
(двухполупериодное) (среднее значение выпрямленного тока) 
(т. е. стрелка не успевает колебаться при >>1 Гц) Þ среднее значение.
Угол отклонения пропорционален среднему значению тока.
Кф=Iдейств/Iср
Для синусойды: Кф=1,11
Для сигнала (дискретного): Кф=1
Þ
При изменении формы импульса (отличие от sin)Þпогрешность: погрешность от формы кривой.Если Кф – известен, то действительное значение тока не синусоидальной формы, измеренное прибором градуированным по синусоидальному току, определяется по формуле:
, где Iп – показание прибора.Шкала выпрямительного прибора в начальной части сжата (т. к. при малых напряжениях выпрямитель ещё не работает (ВАХ)).
Существуют выпрямительные амперметры и вольтметры.
Вольтметры.
В схемах необходима температурная и частотная компенсации.
