Вопрос 36: измерение постоянного тока с помощью компенсатора постоянного тока.

Наиболее точные измерения можно выполнить методом сравнения с мерой. Приборы, в которых измерение производится методом сравнения измеряемой величины с эталонной, называют компенсаторами. Принцип действия компенсатора основан на уравновешивании (компенсации) измеряемого напряжения известным падением напряжения известным падением напряжения на образцовом резисторе Момент полной компенсации фиксирует нуль-индикатор (НИ). Упрощенная схема компенсатора постоянного тока для измерения напряжения Ux показана ниже.

Источник- постоянного напряжения Ео создаст рабочий ток 1р в цепи, состоящий из последовательно включенных измерительного Ни, установочного Ry и регулировочного Rpeг резисторов. В качестве источника образцовой ЭДС используется нормальный элемент £«.<•-, среднее значение ЭДС которого извсстно(1,0186(B)). Установочный резистор Ry представляет собой катушку с известным и стабильным сопротивлением.

С помощью переключателя нуль-индикатор вначале включается в цепь установочного сопротивления Ry (положение переключателя 1). При этом регулировочным сопротивлением Rpег добиваются отсутствия тока в цени

нуль-индикатора. Это означает, чтоЕн.е = Ip*Ry. Из этой формулы определяется значение рабочего сока: Iр = Ен-е. /Ry Затем нуль-индикатор включается в измерительную цепь (положение 2) и изменением измерительного сопротивления Ru добиваются нулевого тока, а значит, равенства Ux = lp*R = Ен.e *R/Ry Погрешность компенсатора определяется погрешностями резисторов Ry,Ru, ЭДС нормального элемента, а также чувствительностью нуль-индикатора Современные потенциометры постоянного тока имеют класс точности от 0.0005 до 0,2.

Вопрос 39: Методы измерения тока и напряжения. Особенность измерения в цепях переменного тока Расширение пределов измерения амперметров.

Измерение напряжения и силы тока в электрических цепях относятся к наиболее распространенным видам измерений При этом преобладающее значение имеет измерение напряжения, г.к. напряжение и сила тока связаны линейной зависимостью, и рассчитать ток в цепи но закону Ома не продет;;в.тнстся сложным.

Измерительные приборы для нахождения силы тока и напряжения в цепи делятся на приборы непосредственной оценки

и приборы, в основе которых лежит метод сравнения (компенсаторы)

Приборы непосредственной оценки, по структурному построению можно разделить на три основные типа: электромеханические, электронные аналоговые, цифровые. В общем, все эти типы приборов работают по схеме, обобщенный вид которой представлен ниже.

Наиболее высокую точность измерения можно добиться, применяя компенсаторы. Они работают по принципу сравнения измеряемой величины с мерой.

Создать один универсальный прибор для измерения тока и напряжения невозможно. Для измерения этих величин применяют амперметры и вольтметры, соответственно. Однако каждый из этих приборов является нагрузкой в цепи, и при измерении всегда будет проявляться систематическая (постоянная) погрешность, определяемая значениями проходного сопротивления амперметров и вольтметров.

Измерение тока и напряжения осуществляется в цепях как постоянного, так и переменного токов. Наиболее высокую точность измерения получают в цепях постоянного тока. При измерениях в цепях переменного тока точность снижается с увеличением частоты.

Вели амперметры и вольтметры электромеханической схемы способны обеспечить необходимую точность измерения, то следует предпочесть этот мегод другим При измерении в маломощных цепях для измерения напряжения применяют электронные вольтметры т.к. точность их выше. Измерение же тока в таких цепях рациональнее осуществить косвенным методом: измерении U на образцовом резисторе.

Для расширения пределов амперметров используют метод шунтирования амперметра шунтами, измерительными трансформаторами или делителями тока.

Простейший способ шунтирования показан выше. На рисунке в качестве шунта применяется омической сопротивление, однако может применятся также емкостной и индуктивный шунты Смысл шунтирования заключается в том, что ток цепи I разделяется на Iш и IА разгружая тем самым амперметр, ведь I = 1ш + 1А Поскольку амперметр и шунт соединены параллельно, то падения напряжения на них равны: 1A*RA = Iш*Rш, откуда можно найти шунтовой ток 1ш и ток в цени.

Одним из основных требований, предъявляемым к трансформаторам при шунтировании, является постоянство коэффициента трансформации. Схема ниже: и приборы, в основе которых лежит метод сравнения (компенсаторы)

Приборы непосредственной оценки, по структурному построению можно разделить на три основные типа: электромеханические, электронные аналоговые, цифровые. В общем, все эти типы приборов работают по схеме, обобщенный вид которой представлен ниже.

Наиболее высокую точность измерения можно добиться, применяя компенсаторы. Они работают по принципу сравнения измеряемой величины с мерой.

Создать один универсальный прибор для измерения тока и напряжения невозможно. Для измерения этих величин применяют амперметры и вольтметры, соответственно. Однако каждый из этих приборов является нагрузкой в цепи, и при измерении всегда будет проявляться систематическая (постоянная) погрешность, определяемая значениями проходного сопротивления амперметров и вольтметров.

Измерение тока и напряжения осуществляется в цепях как постоянного, так и переменного токов. Наиболее высокую точность измерения получают в цепях постоянного тока. При измерениях в цепях переменного тока точность снижается с увеличением частоты.

Вели амперметры и вольтметры электромеханической схемы способны обеспечить необходимую точность измерения, то следует предпочесть этот мегод другим При измерении в маломощных цепях для измерения напряжения применяют электронные вольтметры т.к. точность их выше. Измерение же тока в таких цепях рациональнее осуществить косвенным методом: измерении U на образцовом резисторе.

Для расширения пределов амперметров используют метод шунтирования амперметра шунтами, измерительными трансформаторами или делителями тока.

Простейший способ шунтирования показан выше. На рисунке в качестве шунта применяется омической сопротивление, однако может применятся также емкостной и индуктивный шунты Смысл шунтирования заключается в том, что ток цепи 1 разделяется на 1ш и 1А разтружая тем самым амперметр, ведь 1 ~ 1ш + 1А Поскольку амперметр и шунт соединены параллельно, то падения напряжения на них равны: 1A*RA - Iiu'Rui, откуда можно найти шунтовой ток 1ш и ток в цени.

Одним из основных требований, предъявляемым к трансформаторам при шунтировании, является постоянство коэффициента трансформации. Схема ниже:

Вопрос 40: Общие сведения об измерении сопротивлений Принцип измерения больших и малых сопротивлений омметрами. Значения измеряемых сопротивлений лежат в довольно широких пределах: от 10 в минус восьмой до 10 в плюс десятой степени Ом. Измеряют активное сопротивление как па постоянном, так и на переменном токе. Среди промышленных методов измерения активных сопротивлений на постоянном токе можно выделить следующие: основанные на использовании вольтметра или амперметра, логометрические, мостовые.

Измерение методом амперметра и вольтметра сводится к измерению тока или напряжения в цепи с измеряемым сопротивлением и последующему расчету его параметров по закону Ома Измерения производятся по схемам ниже. В схеме с амперметром отклонение показаний миллиамперметра пропорционально току: «I = FARuoo + Rx» и обратно пропорционально измеряемому сопротивлению Rx. Перед измерениями зажимы «х» замыкают ключом «Кл» н переменным резистором устанавливают такой ток, чтобы стрелка отклонилась на всю шкалу, что соответствует точке 0 Ом.

Для измерения небольших сопротивлений используют схему с вольтметром. Показания вольтметра определяют но формуле: «U = E(Rx\Rдo6 + Rx)». При условии, что Rдo6» Rx можно записать: «U =Е*.(Rx\Rдоб)». Зависимость показания вольтметра от измеряемого сопротивления Rx прямо пропорциональная. Перед измерением Стрелку на приборе совмещают с отметкой «бесконечность» при разомкнутых зажимах «х».

Так же сопротивление можно измерить с помощью омметра. Схема при данном способе измерения показана ниже: Е источник электрической энергии, И -измеритель тока, Roгp - ограничительный резистор, Rx - неизвестное сопротивление, включаемое между клеммами а и Ь при разомкнутом ключе К. При известных ЭДС, сопротивления ограничительного ток в цепи зависит только от неизвестного сопротивления, а измеритель тока может быть отградуирован в единицах сопротивления. 0граничитель служит для предохранения измерительного механизма И от перегрузок. Шкала измерительного прибора обратная (т.е. при

включении неизвестного сопротивления ток уменьшается и стрелка откланяется влево).

Чтобы уменьшить влияние источника питания Е на точность измерения активных сопротивлений, применяют логометры Устройство и схема включения показаны ниже. Подвижная часть логометра состоит из двух жестко скрепленных между собой рамок, расположенных на общей оси вращения. Спирали служат в качестве сопротивления и не создают механических противодействующих моментов, которых в логометре вообще нет.

Логометр механизм, отклонение подвижной рамки которого, определяется только разностью токов в этих рамках и не зависит от величины этих токов. Если существует такая разность, то на подвижную часть действуют два противоположных вращающих момента, больший из которых отклоняет рамку в свою сторону. Неравномерное поле постоянного магнита не дает стрелке сместиться в конец шкалы, уравновешивая моменты М1 и М2.

Измерить параметры резистора можно также мостовым методом. Мостовые схемы обладают высокой чувствительностью, большой точностью, широким диапазоном измеряемых значений параметров элементов. Существует несколько разновидностей мостовых схем: четырехплечие, уравновешенные, неуравновешенные и процентные. Сопротивления, которые содержит мост, называются плечами моста. Существуют мосты для измерения на постоянном и переменном токах.

Рассмотрим простейшую четырехплечую уравновешенную схему измерительного моста для нахождения неизвестного сопротивления па постоянном токе. Схема ниже:

В одно плечо моста к точкам bud присоединяется резистор с неизвестным сопротивлением Rx. В трех остальных плечах моста находятся резисторы, сопротивления которых известны и могут регулироваться. При достижения равновесия моста потенциалы точек- b & с одинаковы, т.е. Rх*Il =R2*I2; Rx*Il=R3*I2. Разделив почленно первое равенство на второе, найдем значение измеряемого сопротивления: Rx = R1*R3/R2

 

 

Вопрос. 43: Роль и место метрологии в производстве и научных исследованиях П редмет и задачи метрологии.

Технический прогресс, совершенствование технологических процессов, производство точных, надежных и долговечных машин и приборов, повышение качества продукции невозможны без развития метрологии и посто­янного совершенствования техники измерений Поэтому роль метрологии в производстве исключительная.

Метрология - наука об измерениях физических величин, методах и средствах обеспечения их единства. Основные проблемы метрологии: развитие общей теории измерений; установление единиц физических величин, а также методов определения точности измерений. Важнейшая роль в решении указанных проблем отводится государственной метрологической службе, имеющей научно-исследовательские институты, разветвленную сеть лаборатории и других организаций. Метрология неразрывно связана с наукой. Так большую роль в развитии метрологии сыграл Д. И. Менделеев, который руководил метрологической службой в России.

Недавно решением Организации Объединенных Наций по вопросам Образования, Пауки и

Культуры 20 мая стал считаться Всемирным днем метрологии, именно в этот день была подписана Метрическая Конвенция ЮНЕСКО отмечает ведущую роль метрологии-науки об измерениях, в развитии мировой экономики и научно-технического прогресса во всех областях человеческой деятельности И это верно, т.к. предпринятые шаги по унификации единиц измерения н мире содействовали развитию международной науки и международным отношениям. Ьыли созданы различные международные научные метрологические учреждения, ведущие исследования и по сей день. Особым их достижением является международная система единиц - СИ, принятая в настоящее время более чем в 100 странах мира.