Главная Об электрических измерениях. Достоинства и недостатки



Задача, таким образом, сводится к определению зависимости AT {Г). Ее можно определить из условия теплового баланса нагревателя при равновесии: количество тепла, выделяемого током высокой частоты при прохождении через нагреватель, должно быть равно количеству тепла, рассеянного им вследствие теплоотдачи в окружающую среду, т.е.

PRt = kATt, (2.44)

где - сопротивление нагревателя; t - время; - коэффициент теплоотдачи.

Из (2.44) следует, что

AT = {\lk)RP. (2.45)

Из уравнений (2.41) - (2.43) и (2.45) можно составить уравнение преобразования

а= {SjkRjRk)P =тР, (2.46)

где т- постоянный коэффициент.

Таким образом, уравнение преобразования термоэлектрического прибора является квадратичным.

Погрешности термоэлектрических приборов связаны с влиянием тем-ператфы внешней среды на сопротивление нагревателя и на характеристики микроамперметра. Погрешности также зависят от частоты измеряемого тока из-за наличия поверхностных эффектов и паразитных параметров цепей преобразователя.

Достоинством термоэлектрических приборов является малая зависимость их показаний от формы кривой и частоты. К недостаткам относятся невысокие чувствительность и точность (класс точности 1,0-4,0), очень малая перегрузочная способность, квадратичный характер шкалы, значительное потребление энергии.

Термоэлектрические приборы используются в качестве амперметров и вольтметров для измерения тока и напряжения на высоких частотах (до сотен мегагерц). Применять их на низких частотах нецелесообразно, так как в этой области они могут быть заменены надежными приборами других систем.

Расширение пределов измерения термоэлектрических приборов может осуществляться при помощи высокочастотных трансформаторов тока (для амперметров) и безреактивных добавочных резисторов (для вольтметров),

2.4. ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ

Принцип действия электродинамических приборов основан на взаимодействии магнитных полей двух катушек, по которым протекает ток.



Устройство электродинамического измерительного механизма показано на рис. 2.16. Внутри неподвижной катушки / может врашаться подвижная катушка 2. Ток к подвижной катушке подается через пружинки (на рис. 2.16, не указаны), которые при повороте этой катушки создают противодействующий момент. Поворот осуществляется вращающим моментом, вызванным взаимодействием магнитных полей катушек / и 2. Чтобы вывести уравнение преобразования, запишем выражение для электрокинетической энергии двух катушек с токами:

<Ш= {m)L,n + (1/2)2/1 +Mhl2, (2.47)

где Li VL Li - индуктивности неподвижной и подвижной катушек; /j, /2 - токи в этих катушках.

Поскольку от угла поворота подвижной катушки а зависит только J- взаимная индуктивность катушки, то вращающий момент

= Ш1Ъа = (bMlba)hh

(2.48)

При равновесии вращающий и противодействующий моменты урав-

(2.49)

повешены: М=М,т:л. {bJllba)Iih =Wa,

где W - удельный противодействующий момент пружины. Следовательно, уравнение преобразования прибора

а= {,\IW)(bMlba)hl2. (2-50)

Если по катушкам протекают переменные токи

hit) = /jsin(cjr + .i) и /2(0 =/2м81п(сог + Pi),

то для нахождения угла отклонения подвижной части прибора следует подставить выражения для этих токов в (2.50) и произвести усреднение по времени:

а = - ; - --h (t)i2 it)dt = Т W Ъа

1 ЪЛ

W Ъа

где /i и /2 - действующие значения токов в катушках.

Из уравнения преобразования

а = (l/W)(dM/da)hl2Cos( pi - 2)

(2.51)


Рис. 2.16




Рис. 2.17

Рис 2.18

следует, что перемещения подвижной части механизма при работе на переменном токе зависят как от токов в его катушках, так и от разности фаз между этими токами. Это дает возможность использовать Приборы электродинамической системы не только в качестве амперметров и вольтметров, но и в качестве ваттметров.

В амперметрах катушки соединены последовательно (рис. 2.17) или параллельно (рис. 2.18). Последовательное соединение используется в приборах, предназначенных для измерения малых токов (до 0,5 А), не способных повредить тонкие пружинки, по которым ток подводится к подвижной атушке. При больших токах (до 10 А) катушки включаются параллельно, причем соотношение сопротивлений цепей катушек выбирается таким образом, чтобы ток через подвижную катушку не превышал допустимого значения. Резистор R и катушки индуктивности иЬ2, показанные на рис. 2.18, служат для компенсации температурных и частотных погрешностей.

В последовательной схеме амперметра Д =/2 =/, ii - 12 = О, поэтому уравнение преобразования (2.51) сводится к виду

а = (llW)(dM/da)P, (2.52)

т.е. При условии дЛ/да = const угол поворота стрелки квадратично зависит от тока, протекающего в катушках.

В этом случае шкала неравномерна: она сжата на начальном участке и растянута на конечном. Работать с прибором, имеющим неравномерную шкалу, очень неудобно, поэтому расположение и форму катушек выбирают таким образом, чтобы производная dJC/da не оставалась постоянной, а существенно зависела от угла между подвижной и неподвижной катушками. Изменяя дЛ/да, удается Делать шкалу практически равномерной (исключая начальный участок, составляющий примерно пятую часть от всей шкалы).

В параллельной схеме /j = kyl; /2 =2/, а разность фаз также устанавливается равной нулю подбором индуктивностей в цепях катушек. Таким образом, квадратичность преобразования и необходимость получения более равномерной шкалы сохраняется и в этом случае.

При измерении электродинамическими амперметрами токов, превышающих 10 А, используются измерительные трансформаторы тока.



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


0.0195