Поверка компараторов электрических величин переменного тока

Компаратор состоит из семидекадного двурядного калибратора, дифференциального измерительного усилителя, электронного микровольтметра и делителя входного напряжения, смонтированных в одном корпусе. Основным режимом работы является полуавтоматическое измерение напряжений, при этом основная часть измерительного напряжения уравновешивается при помощи семирядного калибратора, а оставшаяся некомпенсированная часть измеряется при помощи встроенного электронного микровольтметра или внешним цифровым прибором. Наличие в компараторе двух рядов измерительных декад позволяет применять его для относительных измерений и измерений сопротивлений. Питание компаратора осуществляется от сети переменного тока напряжением (220 22)В, частотой 50 Гц. Габаритные размеры 488 · 170 · 385 мм, масса 15 кг.

Компараторы электрических величин переменного тока относятся к средствам измерений высшей точности с широкими диапазонами измерений и частот. Комплектная поверка компараторов путем сличения их со средствами измерений более высокой точности обычно невозможна, потому используются различные экспериментально-расчетные методы определения погрешности. Поверка проводится либо поэлементно путем исследования погрешностей отдельных узлов компаратора, либо путем комплектногоопределения отдельных составляющих погрешности либо с использованием обоих методов. Методы и средства определения погрешности δ зависят от структуры и конструктивных особенностей средств измерений величин постоянного тока, входящих в компаратор.
Погрешность δ термоэлектрического компаратора, входящего в Установку У355 (рисунок 40.18), является суммой погрешностей потенциометров, мер сопротивления и делителей напряжения и определяется поэлементно при поверке перечисленных узлов. Погрешность δ 1... определяется аналогично при установке в токовой цепи УППУ - IМ токов, равных пределу измерений, с помощью калибратора типа П 321 или потенциометра постоянного тока и образцовых катушек сопротивления. Погрешность измерения мощности постоянного тока δ Р при любом сочетании пределов по напряжению и току определяется алгебраической суммой соответствующих δ 11 и δ 1.

Погрешность компарирования термоэлектрических компараторов

Погрешность δ определяется с помощью комплектов образцовых термоэлектрических преобразователей (ТП) напряжения и тока. Погрешность компарирования поверяемого компаратора и образцового термопреобразователя содержит две составляющие: погрешность асимметрии и частотную погрешность б. Погрешность асимметрии б, не зависит от частоты переменного тока. Она проявляется в том случае, когда через нагреватель термопреобразователя текут равные по значению, но противоположные по направлению токи I и I_, тогда соответствующие им значения э. д. с. не равны между собой. Физический смысл этой погрешности, связанной с проявлением эффектов Томпсона и Пельтье в нагревателях, рассмотрен в работе. Очевидно, если при токах разной полярности + I и - I, а также на переменном токе ~ I установить разные э. д. с.: + е₁, и – е₂, то токи будут не равны.С достаточной для практических целей точностью погрешность асимметрии устраняется, если переменный ток сравнивается дважды с постоянным током различной полярности и результат сравнения рассчитывается как среднее значение из двух измерений постоянного тока: I = 0,5 (|+I| +|-I|). Как показано далее, этот прием используется при поверке компараторов, допускающих изменение полярности тока. Частотная погрешность δ в основном объясняется изменением модуля полного сопротивления шунта и нагревателя ТП в компараторе тока или сопротивления добавочного резистора, а нагревателя ТП в компараторах напряжения при переходе от постоянного тока к переменному с частотой. Эту погрешность вызывают остаточные индуктивности и емкости шунтов и добавочных резисторов, поверхностный эффект на высоких частотах (более 100 кГц) и пульсации э.д.с. на низких частотах (10 - 20 Гц).

Рисунок 40.18 - Схема поверки компаратора

В зависимости от вида компаратора, диапазона измеряемых величин и частот используют различные методы определения погрешности компарирования. Основная методика определения, применяемая при поверке наиболее точных неавтоматических компараторов напряжения и тока, например компаратора установки У3551, иллюстрируется структурной схемой рисунке. Погрешность δ, компаратора тока КТ (рисунок определяется при номинальном для установленного шунта I токе. Номинальный постоянный ток I устанавливают по показаниям потенциометра ППТ1, подключенного к мере сопротивления. Установленный ток I выдерживают в течение времени, необходимого для прогрева поверяемого ТП и образцового Т0 термопреобразователей, после чего фиксируют э. д. с. е0 на выходе ТП0 потенциометром ППТ2. Перечисленные операции относятся к подготовительным. Образцовый термопреобразователь ТП0 и поверяемый компаратор КТ подключают к источнику переменного тока регулируют переменный ток I до получения э. д. с. ТП0, равной е0, и с помощью собственного компенсатора э. д. с. КЭ компаратора фиксируют значение э. д. с. е. Затем ТП0 и КТ подключают к источнику постоянного тока (условно положительной полярности), регулируют ТОК I до получения э. д. с. ТП0, равной е0, и измеряют потенциометром ППТ1 полученное значение тока I. При этом э д. с. ТП0 отличается ОТ значения е0, зафиксированного на переменном токе, из - за погрешности компарирования КТ. Постоянный ток i продолжают плавно регулировать до получения э. д. с. ТП0, равной е0, и измеряют при этом его значение I. Отмеченные операции повторяют при условно отрицательной полярности постоянного тока, измеряют значение тока I и I_ и вычисляют средние значения ii 0,5 (i ± Iо); I = 0,5 (I+ч-I).
В данном случае показание образцового прибора, а I - поверяемого. Относительная погрешность компарирования δ = 100. Погрешность определяется не менее трех раз и вычисляется как среднее из результатов трех измерений. Формула справедлива в том случае, если при эксплуатации компаратора каждое измерение переменного тока производится при двух полярностях постоянного тока. Существенное ускорение процесса поверки широкополосных компараторов достигается в том случае, если по рассмотренной выше методике определяется погрешность δ только для одной частоты (обычно 1 кГц), для остальных частот выше и ниже кГц, определяется частотная погрешность и результирующая погрешность для любой частоты определяется как сумма: δ_Σ = δ + δ 1. В качестве образцовых термоэлектрических преобразователей при поверке компараторов переменного тока используются комплекты термопреобразователей типа ПТТЭ на номинальные токи 1i—i00 мА с погрешностью компарирования е, равной 0,005— 0,05 %, в диапазоне частот 40 Гц 200 кГц и типа Т3О0 на номинальные токи 0,25—25 А с погрешностью компарирования 0,02— 0,03 %в диапазоне частот 40—2О*10Гц. Для уменьшения влияния случайных погрешностей на результат поверки компаратора тока нестабильность источников постоянного и переменного тока за5 мин должна быть не более 0,005 %, а порог чувствительности потенциометра ПТIТ - не ниже, 0мкВ. Поверка компараторов напряжения производится по той же методике и в той же последовательности, что и поверка компараторов тока. В качестве образцовых средств измерений в данном случае используются комплекты термоэлектрические преобразователей напряжения типов ПНТЭ - 6А, ПНТЭ - 10, ПНТЭ - 10А имеющих погрешность компарирования от 0,005 до 0,5 % в диапазоне частот от 20 Гц до 30 МГц, При поверке на высоких частотах особое внимание должно быть обращено на качество линий связи, экранирование узлов схемы, соединители и пр. методические погрешности поверки на частотах более 500 кГц, вызванные указанными факторами, могут превосходить погрешности образцовых термопреобразователей. Компаратор состоит из семидекадного двухрядного калибратора, дифференциального измерительного усилителя, электронного микровольтметра и делителя входного напряжения, смонтированных в одном корпусе. Основным режимом работы является полуавтоматическое измерение напряжений, при этом основная часть измерительного напряжения уравновешивается при помощи семирядного калибратора, а оставшаяся некомпенсированная часть измеряется при помощи встроенного электронного микровольтметра или внешним цифровым прибором. Наличие в компараторе двух рядов измерительных декад позволяет применять его для относительных измерений и измерений сопротивлений. Питание компаратора осуществляется от сети переменного тока напряжением (220 22)В, частотой 50 Гц. Габаритные размеры 488 · 170 · 385 мм, масса 15 кг.

10 Перечень лабораторных работ раздела 7:

Раздел 7 Измерение электрических величин:

Лабораторная работа № 35 Измерение микроамперметром;

Лабораторная работа № 36 Измерение напряжения вольтметром;

Лабораторная работа № 37 Измерение мультиметром - ампервольтомметром

Лабораторная работа № 38 Измеритель цифровой ЦР 8001;

Лабораторная работа № 39 Измерение мощности ваттметром;

Лабораторная работа № 40 Амперметр переменного тока.