М. В. Халин (подпись) (И. О. Фамилия)
 Скачать 129.47 Kb.
|
Министерство образования и науки Российской Федерации федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Алтайский государственный технический университет» им. И.И. Ползунова” Факультет энергетический Кафедра «Электротехника и автоматизированный привод» Отчёт защищен с оценкой Преподаватель М.В. Халин (подпись) (И.О. Фамилия) “ ” 2020 г. (дата) Отчёт по Лабораторной работе №1 “Электроизмерительные приборы” По дисциплине «Введение в специальность» Студент группы Э-03 И.И. Татьянин (И.О. Фамилия) Преподаватель профессор, д.т.н. М.В. Халин (И.О. Фамилия) Барнаул, 2020 ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Изучить устройство, принцип действия, область применения электроизмерительных приборов. Изучить способы включения основных электроизмерительных приборов в электрическую цепь. Усвоить понятия точности, погрешности, вида погрешностей измерительного прибора. Научиться снимать показания измерительного прибора и понимать обозначения технических данных, указанных на приборе. ПРИБОРЫ И ОБОРУДОВАНИЕ: Стенд с измерительными проборами различных систем. Данные методические указания, плакаты. Раздел 1 СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ Электроизмерительными приборами называют средство измерений, которое предназначено для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной непосредственного восприятия наблюдателем. В настоящее время измерения электрических величин производят приборами различных систем, основными из которых являются: магнитоэлектрическая, электромагнитная, электродинамическая и ферродинамическая. 1.1 ПРИБОРЫ МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ Действие приборов магнитоэлектрической системы основано на взаимодействии магнитного потока, постоянного магнита и измеряемого тока, проходящего по обмотке подвижной катушки, помещенной в этом магнитном поле (рисунок 1).  Рисунок 1 Основными частями прибора являются постоянный магнит 2, между полюсами 1 которого укреплен ферромагнитный сердечник 3 цилиндрической формы. Сердечник предназначен для уменьшения магнитного сопротивления между полюсами и обеспечения равномерного распределения магнитного потока в воздушном зазоре. В воздушном зазоре между полюсами постоянного магнита и сердечником расположена катушка 4, которая жестко связана с осью и стрелкой, перемещающейся своим концом по шкале прибора. При прохождении тока через катушку возникает магнитное поле, которое взаимодействует с магнитным полем постоянного магнита. Электромагнитный вращающий момент, действующий на катушку, пропорционален силе тока и магнитной индукции в воздушном зазоре. Так как магнитное поле в воздушном зазоре распределено равномерно и направлено радиально, а противодействующий момент, создаваемый пружинами, пропорционален углу поворота подвижной части прибора, то угловое отклонение стрелки пропорционально измеряемому току, то есть α=SI, где S - чувствительность прибора. Достоинства: Высокая чувствительность Большая точность Относительно небольшое влияние магнитных полей Малое потребление энергии Малое влияние температуры Равномерность шкалы Недостатки: Работает только в цепи постоянного тока Чувствителен к перегрузкам Высокая стоимость, обусловленная сложностью конструкции Область применения: Применяя термопреобразователи и выпрямители, магнитоэлектрические приборы используют для измерений в цепях переменного тока. Предназначены для измерения силы тока и напряжения в качестве амперметров и вольтметров. Магнитоэлектрический прибор является составной частью омметра, с помощью которого непосредственно измеряют электрическое сопротивление. Почти все технические измерения в цепях постоянного тока осуществляются приборами данной системы. Лишь не в многих случаях, когда значение имеет не точность, а дешевизна и надежность приборов, постоянный ток измеряется электроизмерительными приборами электромагнитной системы. 1.2 ПРИБОРЫ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СИСТЕМЫ Действие приборов электромагнитной системы основано на взаимодействии магнитного поля тока неподвижной катушки 1 и сердечника 2 из ферромагнитного материала, выполненного в форме пластины (рисунок 2). Созданное измеряемым током магнитное поле катушки намагничивает сердечник и втягивает его в катушку, проворачивая при этом стрелку, укрепленную на одной оси с сердечником.  Рисунок 2 При изменении направления тока в катушке меняются и магнитные полюса сердечника, следовательно, направление перемещения подвижной части остается неизменным, и прибор оказывается пригодным для измерения в цепях как постоянного, так и переменного тока. Угол поворота α стрелки прибора определяется по формуле α = kI2 Где I - ток, протекающий по катушке, L - индуктивность катушки, k - постоянный коэффициент. Противодействующий момент создается пружиной 3; воздушный успокоитель 4 обеспечивает плавное перемещение стрелки. Так как угол поворота стрелки пропорционален квадрату силы тока, а производная индуктивности катушки является величиной непостоянной, то шкала прибора оказывается неравномерной. Достоинства: Пригодность для работы в цепях постоянного и переменного тока Простота и надежность конструкции Дешевизна Устойчивость к перегрузкам Недостатки: Чувствительность к внешним магнитным полям* Большая потребляемая мощность Низкая чувствительность и точность Область применения: В качестве амперметров и вольтметров для технических измерений. * Для уменьшения влияния внешних магнитных полей применяют экранирование. ПРИБОРЫ ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКОЙ И ФЕРРОДИНАМИЧЕСКОЙ СИСТЕМ Действие приборов электродинамической и ферродинамической систем основано на взаимодействии магнитных полей двух катушек, по которым проходят токи. Различие приборов электродинамической и ферродинамической систем заключается в отсутствии и наличии соответственно ферромагнитных сердечников катушек. На рисунке 3 схематически показано устройство электроприбора электродинамической системы. Катушка 1 неподвижна, катушка 2 имеет возможность поворачиваться на оси 3. Ток i2 к подвижной катушке подводится при помощи двух спиральных пружин, служащих одновременно и для создания противодействующего момента.  Рисунок 3 Угол поворота α подвижной катушки и связанной с ней стрелки пропорционален произведению токов подвижной I2 и неподвижной I1 катушек, т.е. α = kI1I2 , где k - постоянный коэффициент. Приборы этих систем могут работать в цепях постоянного и переменного тока, так как направление магнитных полей обеих катушек меняется синхронно и, следовательно, направление вращающего момента и перемещения стрелки не меняется; при этом угол α будет дополнительно пропорционален косинусу угла φ сдвига фаз токов катушек, т.е. α = kI1I2cos φ. Наличие двух катушек у приборов электродинамической и ферродинамической систем дает возможность включать каждую из них в разные участки электрической цепи, что позволяет измерить не только отдельные величины (например, ток или напряжение), но и величины, пропорциональные их произведению, например мощность. Если неподвижную катушку включить последовательно в цепь с нагрузкой, а подвижную - параллельно нагрузке, то ток в первой из них будет равен току нагрузки, а во второй пропорционален напряжению, приложенному нагрузке. В этом случае выражение для угла поворота стрелки примет вид: α = k I1cos φ= k , где R2 - сопротивление обмотки подвижной катушки, P = UI cos φ - активная мощность. Так как приборах электродинамической системы используют магнитные потоки, действующие в воздухе, то исключается возможность возникновения различного рода погрешностей, связанных с вихревыми токами, гистерезисом и т.п. Достоинства: Высокая точность Пригодность для измерений в цепях постоянного и переменного токов. Недостатки: Повышенная потребляемая мощность (повышенные токи в катушках), Повышенная чувствительность к внешним магнитным полям Низкая перегрузочная способность Высокая стоимость Область применения: Измерители силы тока - амперметры Измерители напряжения - вольтметры Измерители мощности - ваттметры Измерители сдвига фаз - фазометры
|