Заказ работы

Заказать
Каталог тем

Самые новые

Значок файла Зимняя И.А. КЛЮЧЕВЫЕ КОМПЕТЕНТНОСТИ как результативно-целевая основа компетентностного подхода в образовании (4)
(Статьи)

Значок файла Кашкин В.Б. Введение в теорию коммуникации: Учеб. пособие. – Воронеж: Изд-во ВГТУ, 2000. – 175 с. (5)
(Книги)

Значок файла ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ КОМПЕТЕНТНОСТНОГО ПОДХОДА: НОВЫЕ СТАНДАРТЫ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ (6)
(Статьи)

Значок файла Клуб общения как форма развития коммуникативной компетенции в школе I вида (11)
(Рефераты)

Значок файла П.П. Гайденко. ИСТОРИЯ ГРЕЧЕСКОЙ ФИЛОСОФИИ В ЕЕ СВЯЗИ С НАУКОЙ (12)
(Статьи)

Значок файла Второй Российский культурологический конгресс с международным участием «Культурное многообразие: от прошлого к будущему»: Программа. Тезисы докладов и сообщений. — Санкт-Петербург: ЭЙДОС, АСТЕРИОН, 2008. — 560 с. (16)
(Статьи)

Значок файла М.В. СОКОЛОВА Историческая память в контексте междисциплинарных исследований (15)
(Статьи)

Каталог бесплатных ресурсов

Изучение электроизмерительных приборов. Измерение мощности электролампы

ИЗУЧЕНИЕ  ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ  ПРИБОРОВ.
ИЗМЕРЕНИЕ  МОЩНОСТИ  ЭЛЕКТРОЛАМПЫ

1 Цель работы

1 Знакомство с устройством и назначением различных электроизмери-тельных приборов: амперметра, вольтметра, ваттметра.

2 Изучение способов подключения приборов в цепь.

3 Измерение мощности лампы накаливания.

2 БИБЛИОГРАФИЯ

1 Шкурин Г.П. Справочник по электроизмерительным приборам.- М.: Воениздат, 1972.- 448 с.

2 Савельев И.В. Курс физики: Учеб. пособие для студентов втузов.- [В 3-х т.].- Т.2: Электричество и магнетизм. Волны. Оптика.- М.: Наука, 1989.- 496 с.

3 Электроизмерительные приборы

Электроизмерительным прибором называется устройство, предназ-наченное для измерения электрических величин: тока, напряжения и т.п. Все электроизмерительные приборы подразделяются на приборы непосредственной оценки и приборы сравнения. В приборах первого типа измеряемая величина отсчитывается по показаниям предварительно отградуированных приборов. В приборах второго типа в процессе измерения производится прямое сравнение с эталонной мерой (компенсаторы, мосты). В данной работе будут рассмотрены электроизмерительные приборы непосредственной оценки.

Основными данными, характеризующими электроизмерительный прибор, являются: система, класс точности, пределы измерения, чувствительность и внутреннее сопротивление прибора. Все эти данные обычно отмечены на шкале прибора условными знаками.

Из основных технических требований, предъявляемых к электроиз-мерительным приборам, следует указать следующие: прибор должен потреблять малую мощность и не вносить заметных искажений в электрическую цепь.

В зависимости от того, какое физическое явление положено в основу действия прибора, электрические измерительные приборы подразделяются на следующие системы: магнитоэлектрическую, электромагнитную, электродинамическую, ферродинамическую, индукционную, термоэлектрическую, вибрационную, тепловую, детекторную, электронную, фотоэлектрическую, электролитическую, электростатическую.

Устройство приборов некоторых наиболее распространенных систем будет рассмотрено ниже.

3.1 Основные характеристики электроизмерительных приборов

3.1.1. Класс точности

Все электроизмерительные приборы разделяются на 8 классов: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0. Класс точности прибора g численно равен выраженной в процентах относительной погрешности вида измерения

,

где  DA - максимальная абсолютная погрешность;
       Aм - максимальное значение диапазона прибора.

Пример.  Миллиамперметром на 75 мА измерен ток 30 мА. Класс точ-ности прибора 0,2, то есть g  = 0,2%. Следовательно, максимальная воз-можная ошибка при измерении любого тока в пределах 0...75 мА будет

и относительная погрешность измерения тока 30 мА равняется:

3.1.2 Чувствительность

Чувствительностью электроизмерительного прибора называется отношение линейного или углового перемещения указателя к измеряемой величине, вызвавшей это перемещение, т. е. ,

где  n - угловое или линейное перемещение (число делений, соответст-  

              вующее положению указателя);

        x - измеряемая величина.

Пример. При измерении тока I = 2,5 А указатель прибора изменил свое положение на n = 50 делений. Следовательно, чувствительность прибора по току будет равна

3.1.3 Пределы измерений и цена деления

Значение измеряемой величины, при котором стрелка прибора от-клоняется до конца шкалы, называется пределом измерения этого при-бора Ам.

Электроизмерительные приборы могут иметь несколько пределов измерений (многопредельные приборы). Необходимо помнить, что при измерениях таким прибором на различных пределах цена деления будет различной.

Цена деления прибора равна значению измеряемой величины, соответствующей одному делению шкалы прибора.

Пример. Амперметр имеет два предела измерений: 15 А и 30 А. Шкала имеет 150 делений. Цена деления для предела 15 А равна  для предела 30 А равна .

3.2 Системы электроизмерительных приборов

3.2.1 Магнитоэлектрическая система (рисунок 1)

Приборы этой системы предназначены для измерений величины тока и напряжения в цепях постоянного тока. Схема устройства прибора магнитоэлектрической системы следующая.

Между полюсами постоянного магнита расположена рамка, по виткам которой протекает измеряемый ток. При отсутствии тока плоскость витков рамки располагается параллельно силовым линиям магнитного поля. При прохождении тока рамка стремится повернуться так, чтобы ее плоскость оказалась перпендикулярной  силовым линиям магнитного поля. Этому повороту противодействует пружина.

Как только момент силы упругости пружины М2 станет равным моменту силы взаимодействия магнитных полей - поля тока и поля постоянного магнита М1, рамка останавливается. К рамке неподвижно прикреплена стрелка, которая дает возможность по шкале произвести отсчет измеряемой величины тока или напряжения.

Вращающий момент, возникающий из-за взаимодействия магнит-ных полей, пропорционален току, текущему по рамке:

Противодействующий момент пружины пропорционален углу поворота рамки (углу закручивания пружины):  Отсюда т. е. угол поворота рамки, а следовательно, и стрелки, пропорционален силе тока, что обеспечивает равномерность шкалы прибора.

Достоинствами магнитоэлектрических приборов являются: высокая чувствительность и точность показаний, равномерность шкалы, малая чувствительность к внешним магнитным полям.

3.2.2 Электромагнитная система (рисунок 2)

Приборы электромагнитной системы предназначаются для измере-ния силы тока и напряжения в цепи переменного тока. Принцип действия приборов этой системы основан на взаимодействии магнитного поля катушки, по которой протекает измеряемый ток, и железного или ферритового сердечника, являющегося подвижной частью.

  

Железный сердечник в форме круглой пластины закреплен эксцентрично на оси. При прохождении тока по неподвижной катушке сердечник втягивается внутрь катушки так, чтобы его пересекало как можно больше силовых линий магнитного поля. Движению сердечника противодействует спиральная пружина. Магнитное поле катушки пропорционально току, намагничивание сердечника тоже увеличивается с возрастанием тока. Поэтому можно приблизительно считать, что в электромагнитном приборе вращающий момент М1 пропорционален квадрату тока  (k1 - коэффициент пропорциональности, зависящий от конструкции прибора). Противодействующий момент М2, создаваемый пружиной, пропорционален углу поворота подвижной части прибора: , k2 - коэффициент пропорциональности, зависящий от упру-гих свойств пружины).

Сердечник при прохождении тока останавливается тогда, когда мо-менты М1 и М2 окажутся равными, т.е.

Отсюда видно, что у приборов электромагниткой системы отклонение стрелки, скрепленной с сердечником, пропорционально квадрату тока, т.е. шкала такого прибора неравномерна. С изменением направления тока меняется как направление магнитного поля неподвижной катушки, так и полярность магничивания сердечника. Поэтому при изменении направления тока сердечник не будет выталкиваться, а будет втягиваться. Таким образом, приборы электромагнитной системы можно применять при измерениях как постоянного тока, так и переменного. В этом основное достоинство приборов этой системы. Кроме того, к достоинствам этих приборов нужно отнести: простоту конструкции, механическую прочность, выносливость в отношении перегрузок.

Недостатками приборов электромагнитной системы являются: не-равномерность шкалы, меньшая точность, чем у магнитоэлектрических приборов, большая зависимость показаний от внешних магнитных полей.

3.2.3 Электродинамическая система (рисунок 3)

Электродинамические измерительные приборы предназначены для  измерения тока, напряжения и мощности в цепях постоянного и пере-менного тока.

Принцип действия приборов электродинамической системы основан на взаимодействии катушек, по которым протекает измеряемый ток. Таким образом, приборы электродинамической системы отличаются от приборов магнитоэлектрической системы тем, что магнитное поле создается не постоянным магнитом, а катушкой, питаемой измеряемым током. На рисунке 3 схематически изображен прибор электродинамической  системы. Внутри неподвижно закрепленной катушки 1 может вращаться на оси подвижная катушка 2, с которой жестко связана стрелка 3, перемещающаяся над шкалой. Измеряемый ток протекает через обе катушки. Внутри каждой катушки возникает магнитное поле. Взаимо-действие магнитных полей и приводит к созданию вращающего момента М1, под влиянием которого подвижная катушка  будет стремиться повернуться так, чтобы плоскость ее витков стала параллельна плоскости витков неподвижной катушки, а их магнитные поля совпали бы по направлению. Этому противодействует пружина. Подвижная катушка останавливается тогда, когда вращающий момент станет равным противодействующему.

Катушки в электродинамических приборах, в зависимости от наз-начения, соединяются между собой параллельно или последовательно. Если катушки прибора соединить параллельно, то он может быть ис-пользован как амперметр. Если же катушки соединить последовательно и присоединить к ним добавочное сопротивление, то прибор может быть использован как вольтметр.

В первом приближении вращающий момент, действующий на под-вижную катушку, пропорционален как току, протекающему по подвижной катушке I1, так и току, протекающему по неподвижной катушке I2:

Противодействующий момент, создаваемый пружиной, пропорци-онален углу закручивания, т.е. углу поворота стрелки  Подвижная катушка останавливается, когда , т.е.  или

                                     (1)

Если катушки соединены последовательно, то I1=I2 и .

Отсюда видно, что шкала электродинамического прибора неравно-мерна. Тем не менее, совершенствованием конструкции катушек можно улучшить шкалу, приблизить ее к равномерной.

При перемене направления тока в обеих катушках направление вращающего момента не меняется, т.е. приборы этой системы пригодны для измерения как постоянного, так и переменного тока.

3.2.4 Электродинамический ваттметр (рисунок 4)

Устройство электродинамического ваттметра принципиально такое же, как и электродинамических амперметра и вольтметра, отличия заключаются лишь в параметрах катушек и в способе их подключения. Ваттметр имеет не менее 3...6 контактов. Неподвижная катушка ватт-метра намотана толстым проводом и включается последовательно с тем участком цепи, мощность которого измеряется. Подвижная катушка содержит большое число витков тонкой проволоки и подклю-

 
 

 

чается параллельно потребителю. Последовательно с подвижной катушкой вводится добавочное сопротивление. Ток, идущий по подвижной катушке, пропорционален напряжению, подаваемому на нагрузку:

Угол отклонения стрелки прибора в соответствии с (1):

Так как  - мощность, потребляемая на нагрузке, то

                                                    (2)

Таким образом, отклонение подвижной части пропорционально мощности, и поэтому шкалу прибора можно проградуировать в ваттах. Из формулы (2) следует, что шкала ваттметра равномерна.

3.2.5 Электрический счетчик (рисунок 5)

Рисунок 5

Прибор электро-ди-намической системы можно использовать и для определения рабо-ты тока. Такие приборы называются счетчиками. Работу, произведенную током, мож-но подсчитать по формулам  т.е. счетчик является интегрирующим прибором.

Для того, чтобы прибор электродинамической системы сделать счетчиком, нужно к оси подвижной катушки не прикреплять пружину, а насадить на ось металлический диск, который, вращаясь, проходит между полюсами постоянного магнита.

При движении диска в магнитном поле в нем будут возникать ин-дукционные токи Фуко. Взаимодействие магнитных полей (магнитного поля токов Фуко и магнитного  поля постоянного магнита) приведет к возникновению тормозящего момента.

Величина индукционных токов Фуко пропорциональна скорости изменения магнитного потока, пронизывающего диск, то есть пропор-циональна угловой скорости вращения. Следовательно, и тормозящий момент М2 будет пропорционален угловой скорости:

Если подвижную катушку прибора  подключить параллельно нагрузке, а неподвижную - последовательно, то вращающий момент М1 будет пропорционален мощности

Диск будет вращаться равномерно тогда, когда сумма моментов всех сил, действующих на него, будет равна нулю, то есть когда вращающий момент будет равен тормозящему: M1 = M2, или

, откуда

Интегрирование последнего равенства дает

.                                  (3)

Таким образом, угол поворота подвижной части прибора будет пропорционален работе, производимой током.

Вал счетчика связывается через червячную передачу с десятичным счетным механизмом, который считает число оборотов. Из формулы (3) следует, что число оборотов оси вала счетчика пропорционально произведенной работе.

3.2.6 Тепловая система (рисунок  6)

Принцип действия приборов тепловой системы основан на измене-нии длины проводника, по которому протекает ток, вследствие его на-гревания.

Рисунок 6

Устройство при-бора тепловой систе-мы схематически по-казано на рисунке

Размер файла: 411 Кбайт
Тип файла: doc (Mime Type: application/msword)

Заказ курсовой диплома или диссертации.

Горячая Линия


Вход для партнеров