Порядок выполнения упражнения 3

Приборы:

1. Гальванометр (миллиамперметр постоянного тока)

2. Магазин сопротивлений Р-33

3. Реостат

4. Источник тока типа ВС-24

5. Соединительные провода.

6. Набор измеряемых сопротивлений

7. Контрольный омметр

1. собрать электрическую цепь омметра с последовательным включением измеряемого сопротивления (рис.8).

2. установить сопротивление реостата R максимальным.

3. включить цепь, реостатом R и потенциометром на ВС-24 установить такой ток в цепи (R_x на магазине сопротивлений равно 0), чтобы стрелка гальванометра (миллиамперметра) отклонилась до конца шкалы. Это и будет нулевая точка омметра.

4. Изменять сопротивление на магазине сопротивлений и отмечать отклонение стрелки прибора (через каждые 10 делений шкалы). Показания в таблицу 3.

5. По результатам градуировки построить график R_х = f(n), откладывая по оси абсцисс число делений по шкале прибора, а по оси ординат – сопротивление.

6. На собранном проградуированном омметре измерить неизвестное сопротивление, данное преподавателем для измерения. Оценить погрешности (графические измерения).

7. Измерить это же сопротивление контрольным омметром, ознакомившись предварительно с его устройством.

8.Собрать схему омметра с параллельным включением измеряемого сопротивления (рис.9)

9.С помощью реостата R при R_x = R_max установить такой ток, чтобы стрелка миллиамперметра отклонилась до конца шкалы.

10.Прогадуировать омметр и построить градуировочный график Rx = f (n).

11.Измерить с помощью «изготовленного» омметра данное преподавателем сопротивление R_изм., проверить контрольным омметром.

12.Считая результаты, полученные с помощью омметра, точными, вычислить величину расхождения в процентах по формуле

 

№	Значение сопротивления (магазин сопротивлений)	Показания «изготовленного» омметра, дел
…………..

 

Контрольные вопросы

1.Электроизмерительные приборы и принцип их действия.

2.Цена деления шкалы прибора, чувствительность, класс точности.

3.Система обозначений на электроизмерительных приборах.

4.Расчет шунтов к амперметру.

5.Расчет добавочного сопротивления к вольтметру.

6.Как проградуировать омметр с последовательным и параллельным включением измеряемого сопротивления.

7.Почему у омметра с последовательным включением измеряемого сопротивления шкала обратная, а с параллельным – прямая.

8. Ампервольтмметр в режиме измерения токов, напряжения и сопротивления.

9.Как расширение пределов измерения приборов отражается на цене деления чувствительности, точности измерений данным прибором.

 

ПРИЛОЖЕНИЕ

Электромеханические приборы (таблица 4).

Электромеханический прибор включает в себя измерительную цепь (для преобразования измеряемой электрической величины в другую величину, непосредственно воздействующую на измерительный механизм), измерительный механизм (преобразует электрическую величину в угол поворота подвижной части) и отсчетное устройство (для визуального отсчитывания значений измеряемой величины в зависимости от угла поворота подвижной части).

 

На каждый прибор наносят условные обозначения (класс точности, род тока, рабочее положение прибора, тип измерительного механизма, напряжение пробоя изолирующих частей прибора и т.д. (рис.10).

Род измеряемого тока:

- постоянный

- переменный

Рабочее положение прибора:

® - или - é ù горизонтальное

­ или - ^ вертикальное

Ð 30 - под углом в 30 градусов.

Напряжение, при котором испытана изоляция прибора (в киловольтах):

По степени защищенности от внешних магнитных полей:

I

II

III

IV

По условиям эксплуатации:

А – нормально работают при температуре окружающей среды от + 10 до + 35 градусов Цельсия и относительной влажности до 80 % (закрытые сухие отапливаемые помещения)

Б – нормально при температуре окружающей среды от – 20 до + 50 градусов Цельсия и относительной влажности до 80 % (закрытые неотапливаемые помещения)

В – нормально работают при температуре окружающей среды от – 40 до + 60 градусов Цельсия и относительной влажности до 98 % (полевые и морские условия)

Т – тропический климат

Предел измерения – это максимальное или номинальное значение измеряемой величины (указывается у края шкалы у однопредельных или около переключателя у многопредельных приборов).

Цена деления показывает, сколько единиц измеряемой величины соответствует одному делению шкалы прибора на данном пределе измерения.

Чувствительность прибора есть величина обратная цене деления и определяет, сколько делений шкалы прибора соответствуют единице измеряемой величины.

Относительная приведенная погрешность прибора представляет собой отношение абсолютной погрешности прибора к номинальному значению на данном пределе измерения.

Класс точности – это наибольшая допустимая приведенная погрешность прибора, определяемая его конструктивными особенностями. Существуют электроизмерительные приборы 8 классов точности (ГОСТ 2.710-81): 0.05, 0.1, 0.2, 0.5, 1.0, 1.5, 2.5, 4.0. Класс точности выражается в процентах и указывается в виде числа в нижнем углу на шкале прибора.

 

Магнитоэлектрические приборы

Принцип действия основан на взаимодействии магнитного поля тока, проходящего по обмотке рамке, с магнитным полем постоянного магнита (сила Ампера). Для измерения в цепях постоянного тока используют приборы магнитоэлектрической системы. Принцип их действия основан на законе Ампера, согласно которому на проводник с током, помещенный в магнитное поле, действует сила.

Неподвижный подковообразный магнит 1 (рис.11) имеет выполненные из мягкого железа полюсы, которые охватывают сплошной железный сердечник 3. Между сердечником и полюсами имеется кольцевой зазор. На одной оси с сердечником находится легкая прямоугольная многовитковая проволочной рамки с размерами от 3х5 до 25х 35 мм (2), имеющая обмотку из тонкого изолированного медного провода (по ней протекает измеряемый ток). Рамка может свободно вращаться в воздушном зазоре между сердечником и полюсами магнита. Рамка закреплена на оси в специальных подпятниках. На оси закреплена стрелка-указатель. Ток к началу и концу рамки подводится через гибкие спирали-пружины 4 или растяжки из немагнитного материала (фосфористая бронза), оказывающие противодействие вращению рамки. Из-за наличия железного цилиндра линии магнитной индукции в зазоре направлены реально, а модуль постоянен.

При протекании тока по рамке из N витков в магнитном поле с индукцией В на сторону длиной 1 действует сила Ампера:

F=INBI (17)

Вращающий момент, действующий на рамку шириной b, равен:

Мвр.=Fb cosb = BINI b cos b = BINS cos b (18),

Где N – число витков провода в рамке,

S – площадь рамки

b - угол между плоскостью витков рамки и направлением вектора В.

Под действием вращающего момента рамка поворачивается, закручивая пружину 4 на угол j.

В пределах упругой деформации момент упругих сил N_упр. Пропорционален углу поворота оси рамки j:

М_упр. = aj (19)

Где a - коэффициент, зависящий от упругих свойств материала пружины и ее размеров. При достижении равновесия подвижной системы

М_вр = М_упр. (20)

Таким образом, угол поворота рамки j пропорционален величине тока в рамке:

j = (IBNS cos b) / a = Ik (21)

Где k = (BNS cos b) / a - постоянная прибора, определяемая конструкцией прибора.

Угол поворота рамки j регистрируется поворотом стрелки прибора, жестко связанной с рамкой 2. Из выражения (1) следует, что угол поворота подвижной системы пропорционален величине измеряемого тока, следовательно, шкала такого прибора равномерная.