Калибровка амперметра Э378. Сам курсовой. В структуру метрологической службы входят
 Скачать 226.5 Kb.
|
|
Введение Метрология как наука и область практической деятельности человека зародилась в глубокой древности. На всем пути развития человеческого общества измерения были основой взаимоотношений людей между собой, с окружающими предметами, с природой. При этом вырабатывались определенные представления о размерах, формах, свойствах предметов и явлений, а также правила и способы их сопоставления. В нашей жизни в связи с развитием науки, техники, разработкой новых технологий, эталонов и средств измерений, измерения охватывают более современные физические величины, расширяются диапазоны измерений. Постоянно растут требования к точности измерений. В таких условиях, чтобы разобраться с вопросами и проблемами измерений, метрологического обеспечения и обеспечения единства измерений, нужен единый научный и законодательный фундамент, обеспечивающий в практической деятельности высокое качество измерений, независимо от того, где и с какой целью они проводятся. Таким фундаментом является метрология. Основными правовым актам по метрологии в России является: Федеральный закон Российской Федерации от 26 июня 2008 г. N 102-ФЗ "Об обеспечении единства измерений". Закон осуществляет регулирование отношений, связанных с обеспечением единства измерений в Российской Федерации, в соответствии с Конституцией РФ. На промышленных предприятиях, где и осуществляется основное использование средств измерений, основная ответственность за организацию метрологического обеспечения производства возлагается на метрологическую службу предприятия. На ОАО «ЕВРАЗ КГОК» метрологическая служба входит в состав цеха контрольно-измерительных приборов и автоматики. Службу возглавляет Главный метролог – начальник цеха КИПиА. В структуру метрологической службы входят : лаборатория метрологии (группа метрологического надзора и калибровки, группа весоизмерительной техники); участок ремонта контрольно-измерительных приборов и автоматики. Основные задачи метрологической службы: организация работ по обеспечению единства и необходимой точности измерений; обеспечение метрологического контроля и надзора за состоянием и применением средств измерений, аттестованными методиками выполнения измерений, эталонами единиц величин, применяемых для калибровки средств измерений; соблюдение метрологических правил и норм; организация, контроль и координация работы структурных подразделений и сотрудников цеха КИПиА по внедрению системы менеджмента качества. Сегодня Качканарский горно-обогатительный комбинат считается одним из крупнейших в России и в мире предприятий черной металлургии по производству железорудных окатышей и концентрата. Продукция комбината пользуется высоким спросом и поставляется не только на ведущие металлургические заводы страны, но и за рубеж. Чтобы не потерять рынок сбыта и выстоять в жесткой конкуренции с другими предприятиями большое внимание уделяется качеству выпускаемой продукции. Выполнение этой задачи невозможно без осуществления точных измерений. Калибруемое средство измерений 1.1 Характеристики прибора Амперметры Э378 используются для работы в полевых условиях при температуре окружающего воздуха от —40 до +50° С и относительной влажности до 95% (при 35° С). Амперметр типа Э378 класса точности 1,5 для частоты 50 или 60 Гц включаются непосредственно и имеют конечное значение шкалы 1,5 мА ; 2,5 мА , 10 мА , 20 мА , 30 мА , 40 мА , 50 мА , 100 мА , 250 мА , 500 мА , 750мА; 1А, 2А, 3А, 5А, 10А, 20А, 30А, 50А, 75А, 100А, 150А, 200А, 300А. Амперметры Э378 относятся к электромагнитным измерительным приборам. Электромагнитные измерительные приборы работают на принципе взаимодействия магнитного поля, создаваемого измеряемым током, с сердечником из ферромагнитного материала, помещенным в поле и являющимся подвижной частью прибора. По конструкции амперметр Э378 относится к приборам с круглой катушкой. Устройство прибора с круглой катушкой показано на рисунке 1. Ток, проходя по виткам катушки 1, создает магнитное поле и намагничивает два железных сердечника; сердечник 2, укрепленный неподвижно с внутренней стороны катушки, и другой сердечник 3, закрепленный на оси прибора. Близлежащие края сердечников намагничиваются одноименно, и поэтому сердечник 3, отталкиваясь от сердечника 2, будет поворачивать ось прибора. Рис.1 Электромагнитный измерительный прибор 1- катушка, 2 и 3 сердечники  Внешние магнитные поля оказывают влияние на работу электромагнитного прибора, но железный кожух прибора значительно ослабляет это влияние. Изменение направления тока в обмотке прибора приводит к перемагничиванию сердечника (или сердечников), и сила взаимодействия не меняет своего направления. Поэтому электромагнитные приборы могут работать в цепях постоянного и переменного токов. При переменном токе прибор будет показывать действующее значение тока или напряжения. Потребление мощности в амперметрах составляет 2—8 Вт, в вольтметрах 5—6 Вт. Простота конструкции, дешевизна, возможность выдерживать перегрузку, пригодность для постоянного и переменного токов привели к тому, что приборы электромагнитной системы нашли себе широкое применение для технических измерений. К недостаткам прибора нужно отнести малую точность, неравномерность шкалы, зависимость показаний прибора от внешних магнитных полей и от частоты. Электромагнитные приборы изготовляются главным образом в качестве технических щитовых приборов классов точности 1; 1,5; 2,5. Придавая специальную форму сердечнику и изменяя его расположение относительно катушки, можно добиться некоторого уменьшения неравномерности шкалы у этих приборов. Вывод уравнения шкалы При протекании по обмотке катушки тока на подвижный сердечник действует вращающий момент Мвр:  Где I – ток обмотки; α – угол поворота сердечника; L – индуктивность катушки;  - производная индуктивности катушки по углу.На сердечник действует противодействующий момент Мпр:  Где W – удельный противодействующий момент; α – угол поворота сердечника. В момент равновесия, когда отсчитываются показания измеряемой величины Мвр=Мпр.  Угол отклонения подвижной части прибора можно определить из условия:  Из функции преобразования следует, что шкала электромагнитного амперметра неравномерная, так как угол α пропорционален квадрату измеряемого тока. Для уменьшения неравномерности шкалы необходимо, чтобы чувствительность прибора тоже изменялась во всем диапазоне прибора. Этого достигают выбопром формы сердечника и взаимным его размещением по отношению к катушке. Таким образом в электромагнитных приборах получают равномерными 80…85% шкал. 1.3 Достоинства электромагнитных измерительных приборов Угол отклонения стрелки электромагнитного измерительного прибора зависит от квадрата тока. Это говорит о том, что приборы электромагнитной системы могут работать в цепях постоянного и переменного тока. При протекании по катушке переменного тока подвижный сердечник перемагничивается одновременно с изменением направления магнитного поля, и направление вращающего момента не меняется, то есть изменение знака тока не влияет на знак угла отклонения. Показание прибора в цепи переменного тока пропорционально действующим значениям измеряемых величин. Электромагнитные измерительные приборы просты по устройству, дешевы, особенно щитовые. Они могут непосредственно измерять большие токи, так как катушки у них неподвижны и их легко изготовить из проводов с большой площадью сечения. Промышленность изготовляет амперметры электромагнитной системы для непосредственного включения на токи до 150 А. Электромагнитные измерительные приборы выдерживают не только кратковременные, но и длительные перегрузки, если таковые возникают в процессе измерения. 1.4 Недостатки электромагнитных измерительных приборов К недостаткам электромагнитных измерительных приборов можно отнести: неравномерность шкалы и относительно низкую чувствительность при измерении малых токов, то есть сравнительно низкую точность измерения в начале шкалы, зависимость показаний приборов от влияния внешних магнитных полей, низкий частотный диапазон измерений, большую чувствительность приборов к колебаниям частот тока и большое их собственное потребление (достигающее 2 Вт у амперметров на токи до 10 А и 3 - 20 Вт у вольтметров в зависимости от напряжения). У многих приборов шкала близка к равномерной. Электромагнитные измерительные приборы подвержены влиянию внешних магнитных полей, так как имеют очень слабое собственное магнитное поле. Дело в том, что катушки изготовляют без ферромагнитных сердечников, поэтому создаваемое в них магнитное поле замыкается по воздуху, а известно, что воздух представляет собой, среду с очень большим магнитным сопротивлением. Для устранения влияния магнитных полей широко используют различные магнитные экраны или изготовляют приборы в астатическом исполнение В астатических измерительных приборах вместо одной катушки с сердечником применяют две неподвижные катушки и два сердечника, соответственно насаженных на одну ось со стрелкой. Обмотки катушек соединены между собой последовательно и так, что при прохождении через них измеряемого тока в них создаются магнитные потоки, направленные навстречу один другому. Если измерительный прибор оказывается во внешнем магнитном поле, то оно усиливает магнитное поле у одной катушки и уменьшает у другой. Следовательно, увеличение вращающего момента у одной катушки компенсируется таким же уменьшением вращающего момента у второй. Так компенсируется влияние внешнего однородного магнитного поля. Если внешнее магнитное поле неоднородно, то происходит только частичная компенсация. 2 Средства калибровки 2.1 Обоснование выбора рабочего эталона Приборы класса точности 1.5 калибруют путем сличения их показаний с показаниями рабочего эталона. Согласно ГОСТ 8.497-83 при выборе рабочего эталона соотношение пределов допускаемой абсолютной основной погрешности рабочих эталонов и калибруемого амперметра для каждой калибруемой отметки шкалы должно быть не более 1:5. Допускается соотношение не более 1:4, при этом вариация показаний рабочего эталона не должна превышать половины абсолютного значения предела его допускаемой основной погрешности. При выборе системы рабочего эталона предпочтение следует отдать электродинамическим приборам класса точности 0.1; 0.2 как наиболее точным. Амперметр Д 50142 имеет класс точности 0.2 и конечные значения 2.5; 5А со шкалой, рассчитанной на 100 делений. Нормальная область частот 45 – 100Гц. Предел допускаемой дополнительной погрешности прибора равен 0.2% от конечного значения диапазона измерений. Время установления показаний прибора не более четырех секунд. Успокоение прибора Д50142 - воздушное. Питание цепи освещения шкалы производится от сети переменного тока напряжением 220В с частотой 50 – 60Гц через трансформатор, комплектуемый вместе с прибором. Прибор электродинамической системы, экранированный, переносной. Противодействующий момент измерительного механизма создается бронзовой растяжкой. Длина шкалы двухрядная. Отсчет показаний производится по световому показателю. Определим возможность применения данного прибора в качестве эталона. Допускаемая абсолютная основная погрешность рабочего эталона на всех числовых отметках будет постоянной и иметь следующее значение:  Где ∆Э - допускаемая абсолютная основная погрешность рабочего эталона; АЭ – верхний предел измерений рабочего эталона; КЭ – класс точности рабочего эталона. Допускаемая абсолютная основная погрешность калибруемого амперметра на всех числовых отметках будет постоянной и иметь следующее значение:  Где ∆р – допускаемая абсолютная основная погрешность калибруемого амперметра; АР – верхний предел измерений калибруемого амперметра; КР – класс точности калибруемого амперметра. Соотношение погрешностей рабочего эталона и калибруемого амперметра:  Что меньше чем 1:5. Следовательно, данный амперметр можно применять в качестве рабочего эталона. 2.2 Принцип действия приборов электродинамической системы Электродинамический прибор - измерительный прибор, принцип действия которого основан на механическом взаимодействии двух проводников при протекании по ним электрического тока. Электродинамический прибор состоит из измерительного преобразователя, преобразующего измеряемую величину в переменный или постоянный ток, и измерительного механизма электродинамической системы (рис.2). Наиболее распространены электродинамические приборы с подвижной катушкой, внутри которой на оси со стрелкой расположена подвижная катушка. Вращающий момент на оси возникает в результате взаимодействия токов в обмотках катушек 1 и 2 и пропорционален произведению действующих значений этих токов. Уравновешивающий момент создаёт пружина, с которой связана ось. При равенстве моментов стрелка останавливается.  Электродинамические приборы — наиболее точные электроизмерительные приборы, применяемые для определения действующих значений тока и напряжения в цепях переменного и постоянного тока. При последовательном соединении обмоток катушек угол поворота стрелки пропорционален квадрату измеряемой величины. Рис.2 Электродинамический измерительный прибор: 1 и 2 — неподвижная и подвижная катушки; 3 — ось; 4 — пружина; 5 — стрелка; 6 — шкала. 2.3 Вывод уравнения шкалы При протекании по обмоткам катушек токов на подвижную часть действует вращающий момент Мвр:  Где I1 - ток неподвижной катушки; I2 - ток подвижной катушки; Φ – угол сдвига фаз между I1 и I2; М – взаимная индуктивность катушек; α – угол поворота подвижной части. На подвижную катушку действуют также противодействующий момент Мпр., созданный пружинами или растяжками при закручивании вращающим моментом:  Где W – удельный противодействующий момент; α – угол поворота сердечника подвижной части. В момент равновесия, когда отсчитываются показания измеряемой величины Мвр=Мпр.  отсюда уравнение шкалы приборов электродинамической системы  Из уравнения следует, что шкала неравномерная, прибором можно измерять постоянный и переменный ток и напряжение. При протекании по катушкам постоянного тока φ=0  2.4 Преимущества приборов электродинамической системы К преимуществам приборов этой системы относятся: возможность измерений, как постоянного, так и переменного тока и напряжения; высокая точность; малая зависимость показаний от частоты. Недостатки приборов электродинамической системы влияние внешних магнитных полей на результаты ищзмерений; низкая чувствительность вследствие малого собственного магнитного поля малого вращательного момента; неравномерность шкалы; большое собственное потребление мощности 1-2 Вт; чувствительность к перегрузкам высокая стоимость. Установка У 300 Установка У300 предназначена для поверки амперметров и вольтметров постоянного и переменного тока всех систем методом сличения с показаниями образцовых приборов классов точности 0,2 и менее точных. Номинальное значение выходного постоянного напряжения: 0,15В-1000В; тока 0,1А-50А Номинальное значение выходного переменного напряжения: 0,5В-1000В; тока 0,1А-300А Установки У300 предназначены для поверки амперметров и вольтметров постоянного и переменного тока всех систем методом сличения с показаниями образцовых приборов классов точности 0,2 и менее точных. Установка У300 предназначена для эксплуатации в диапазоне температур от 10 до 35°С (относительной влажности до 80% при температуре окружающей среды 25°С), Установка У300, поставляемая на экспорт в страны с тропическим климатом, предназначена для работы в помещениях с кондиционированным воздухом при указанной выше температуре; при этом заводское обозначение установки должно быть У300Т4.1. Технические данные Номинальные значения выходных напряжений, токов и действующее значение переменной составляющей соответствуют значениям, указанным в таблице. Максимальное значение напряжения каждого предела регулирования при номинальной нагрузке превышает значение, указанное в таблице, не менее чем на 5%. 3 Калибровка амперметра. 3.1 Нормативная документация ГОСТ 8.497-83 Амперметры, вольтметры, ваттметры, варметры. Методика поверки. ГОСТ 30012.1-02 Приборы аналоговые показывающие электроизмерительные прямого действия и вспомогательные части к ним. Часть 1. Определения и основные требования, общие для всех частей. ГОСТ 8711-93 Приборы аналоговые показывающие электроизмерительные прямого действия и вспомогательные части к ним. Часть 2. Основные требования к амперметрам и вольтметрам. ГОСТ 30012.9-93 Приборы аналоговые показывающие электроизмерительные прямого действия и вспомогательные части к ним. Часть 9. Рекомендуемые методы испытаний. ГОСТ12.3.019-80 Система стандартов безопасности труда. Испытания и измерения электрические. Общие требования безопасности. ГОСТ 12.2.007.0-75 Система стандартов безопасности труда. Изделия электротехнические .Общие требования безопасности .РМГ 29-99 Метрология. Основные термины и определения. 3.2 Операции калибровки При проведении калибровки выполняются следующие операции: Внешний осмотр Опробование Проверка электрической прочности и сопротивления изоляции Определение времени успокоения подвижной части Определение основной погрешности, вариации показаний и остаточного отклонения указателя приборов от нулевой отметки 3.3 Условия калибровки и подготовка к ней При проведении калибровки должны быть соблюдены следующие условия: температура окружающего воздуха, °С 205 относительная влажность воздуха, % 30-80 атмосферное давление, кПа 84-106. Нормальные значения остальных влияющих величин и допускаемых отклонений - по ГОСТ 8711. Поверяемые приборы должны быть подготовлены к работе в соответствии с технической документацией. Показания приборов отсчитывают в направлении, перпендикулярном к шкале. Поверку рабочих приборов на переменном токе следует проводить при нормальных значениях частоты 50 Гц. Если перед началом поверки средства измерений находились в условиях, отличающихся от нормальных условий применения, то поверку следует начинать после выдержки их в нормальных условиях в течение времени, установленного в технической документации на конкретный прибор. Перед калибровкой указатель поверяемого прибора устанавливают механическим корректором на нулевую отметку шкалы при отключенных цепях тока и напряжения. В процессе калибровки вновь устанавливать указатель на нулевую отметку не допускается. 3.4 Требования безопасности При калибровке приборов должны быть соблюдены, требования электробезопасности по ГОСТ 12.3.019 и ГОСТ 12.2.007.0. При этом должны быть соблюдены "Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей" и "Правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей", утвержденные Госэнергонадзором. 3.5 Проведение калибровки 3.5.1 Внешний осмотр При внешнем осмотре прибора должно быть установлено: отсутствие внешних повреждений и повреждений покрытия шкалы; четкость всех надписей по ГОСТ 8711. 3.5.2 Опробование При опробовании должно быть установлено надежное закрепление зажимов приборов, плавный ход и четкая фиксация переключателей. 3.5.3 Проверка электрической прочности и сопротивления изоляции Электрическую прочность и сопротивление изоляции проверяют по ГОСТ 8711 для амперметров при помощи установки, технические характеристики которой приведены в справочном приложении 2. Электрическое сопротивление изоляции не должно быть меньше значения, установленного в ГОСТ 8711 для амперметров. 3.5.4 Определение основной погрешности, вариации показаний и остаточного отклонения указателя приборов от нулевой отметки Основную погрешность и вариацию показаний определяют на каждой числовой отметке шкалы. Основную погрешность приборов в процентах от нормирующего значения вычисляют по формуле  , где Аизм - значение измеряемой величины, определяемое по показаниям поверяемого прибора; Ад - действительное значение измеряемой величины, определяемое по показаниям образцового средства измерений; Ан - нормирующее значение. Основная погрешность калибруемого прибора не должна превышать предела допускаемой основной погрешности по ГОСТ 8711. Вариацию показаний прибора на проверяемой отметке шкалы определяют как абсолютное значение разности действительных значений измеряемой величины при одном и том же показании прибора, полученном при плавном подводе указателя сначала со стороны меньших, а затем со стороны больших значений при неизменной полярности тока. Вариация показаний рабочих приборов не должна превышать значений, установленных в ГОСТ 8711. Для определения остаточного отклонения указателя от нулевой отметки следует отметить положение указателя поверяемого прибора после плавного уменьшения значения измеряемой величины от конечной отметки шкалы до нуля. Остаточное отклонение указателя прибора от нулевой отметки шкалы не должно превышать значений, указанных в ГОСТ 8711. 3.5.5 Оформление результатов калибровки Положительные результаты должны быть оформлены протоколом.  При положительных результатах калибровки на прибор наносится оттиск калибровочного клейма. При отрицательных результатах поверки клеймо предыдущей поверки гасят, применение прибора запрещают. Список литературы Любимов Л.И.и д.р. Поверка средств электрических измерений. Справочная книга. 2- е издание, Энергоатомиздат, Ленинградское отделение, 1987г., 296 с. Содержание
|