Главная Об электрических измерениях. Достоинства и недостатки



Уравнение преобразования выпрямительного прибора можно получить исходя из следующих соображений. Вследствие инерционности подвижной части магнитоэлектрического измерительного механизма при частотах много больших собственной частоты механизма положение указателя зависит не от мгновенного значения вращающего момента (?), а от его среднего значения за период М который, в свою очередь, пропорционален среднему значению тока, протекающего через рамку 7:

Р. ер = т iV"" f [ "

1 т

x- J i{t)dt = BvjSI (2.37)

Т о

где Д W и S - магнитная индукция, число витков и площадь рамки соответственно.

Следовательно, уравнение преобразования имеет вид

« = вр. с = iBwS/W)I = 5/,р , (2.38)

где Sj - чувствительность магнитоэлектрического механизма к току

[см. уравнение (2.10)].

На практике обычно важно знать не среднее, а действующее значение тока, поэтому выпрямительные приборы градуируют, как правило, в действующих значениях. При этом используют соотношение

ср = /ф (2.39)

связывающее среднее значение тока I с его действующим значением /. При такой градуировке уравнение преобразования приобретает вид

а = (5>/Лф)/. (2.40)

Чаще всего измеряются токи синусоидальной формы, поэтому шкала обычно градуируется в действующих значениях для синусоидальной формы кривой. Если выпрямление однополупериодное, to кф = = = tt/vt = 2,22, если двухполупериодное, то к = к2 ~ /2-4/2"= 1,11.

Когда форма кривой тока отличается от синусоидальной, то использование для измерений выпрямительного прибора, проградуированного в действующих значениях синусоидального тока, приведет к систематической погрешности.

Выпрямительные приборы используются в качестве амперметров и вольтметров.

Для расширения пределов измерения в выпрямительных амперметрах используются шунты PS (рис. 2.12), а в вольтметрах добавочные резисторы (рис. 2.13, а) и делители напряжения (рис. 2.13, б). Делители



Рис. 2.12

напряжения для выпрямительных вольтметров обычно выполняются на резисторах. Коэффициент деления, равный отношению выходного и входного напряжений, определяется выражением U2/U1 = R1/(R1 + R2), которое справедливо, если сопротивление резисторов R2 много больше входного сопротивления выпрямительного прибора, подключенного к делителю.

К достоинствам выпрямительных приборов относятся высокая чувствительность, компактность, большой частотный диапазон; к недостаткам - малая точность (класс точности 1.5; 2,5; 4,0), завчси-мость показаний от формы кривой тока, существенное влияние температуры.

Выпрямительные приборы применяются для измерений тока, напряжения, сопротивления и других параметров в цепях промышленной и повышенной (до десятков и сотен килогерц) частот. Они часто выполняются в виде многопредельных комбинированных приборов, удобных в лабораторнойпрактике.

Термоэлектрические приборы. Термоэлектрические приборы состоят из термоэлектрического преобразователя, преобразующего измеряемый переменный ток высокой частоты в постоянное напряжение, и магнитоэлектрического измерительного механизма, проградуированного в значениях измеряемого тока (рис. 2.14).

Термопреобразователь включает в себя нагреватель 7, по которому проходит, вьщеляя тепло, измеряемый ток I и термопару Д находящуюся в тепловом контакте с нагревателем. Постоянное напряжение, вырабатываемое термопарой, воздействует на магнитоэлектрический микроамперметр.


Рис. 2.13




Рис. 2.15

Различают контактные (рис. 2.14, а) и бесконтактные (рис. 2.14, б) термопреобразователи. В первом случае термопара имеет электрический контакт с нагревателем (ее спай приварен непосредственно к нагревателю) , а во втором имеется только тепловой контакт нагревателя и термопары через изолирующий материал, обладающий хорошей теплопроводностью (стекло, керамика). Контактные термопреобразователи менее инерционны, чем бесконтактные, но они допускают большую утечку токов высокой частоты и применяются на частотах не вьпне 5-10 МГц. Бесконтактные термопреобразователи не имеют этого недостатка и могут использоваться вплоть до частот, равных сотням мегагерц. Кроме того, отсутствие гальванилеской связи дает возможность повысить чувствительность термопреобразователя благодаря применению батарей из нескольких последовательно включенных термопар (рис. 2.15).

Преобразователи, предназначенные для измерения малых токов (от 1 до 100 мА), заключают в вакуумированный корпус: вакуум уменьшает отвод тепла от нагревателя.

Для вывода уравнения преобразования следует найти зависимость отклонения подвижной части измерительного механизма от измеряемого тока высокой частоты, т.е. зависимость а - f{I). Однако непосредственно на микроамперметр воздействует постоянный ток 1 от ЭДС термопары £":

« = Vt (2-41)

= /„ . (2-42)

где Sj - чувствительность к току микроамперметра; - сопротивление его рамки.

В свою очередь ЭДС термопары пропорциональна разности температур горячего спая термопары и ее холодных концов AT (равной также разности температур нагревателя и окружающей среды):

Е = кАТ. . (2.43)



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 [14] 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114


0.0108