Берілген анықтама кіріс сигналдың шығыс шамаға түрленуін бейнелейді. 4 страница

Вольтметрдің өлшеу шегін тұрақты тоқ болғанда кернеудің резисторлық бөлгіштері арқылы жасайды.

Өнеркәсіпте жоғары өлшеу шегі 30 В тан 75 кВ дейін, дәлдік класы 0,5; 1,0; 1,5; 14 МГц жиілікке дейін шығарылады.

5.7 Индукционды өлшеуіш механизмдер

Индукциондық өлшеуіш аспаптардың жұмыс істеу принциптері алюминий диск түрінде жасалған. Қозғалатын бөлігінде магнит ағынымен индуктирленген құйынды тоқтар және электромагниттердің магнит ағыны әсерлесуінле негізделген.

Индукциондық өлшеуіш механизм айнымалы тоқ тізбегінде электр энергия счетчигінде қолданылады.

5.19 суретте счетчиктің құрылғысы көрсетілген, 4.20 суретте – оның құрылымдық схемасы

1 – кернеу орамасы бар магнитөткізгіштігі; 2 – тоқ орамындағы П–түрлі магнитөткізгіштігі; 3 – тежеуіш әсерін туғызатын тұрақты магнит; 4 – оське бекітілген алюминді диск; 5 – счеттік механизм.

Айналу моменті айнымалы тоқ қуатына пропорционал:

мұндағы К – тұрақты коэффициент

Алюминий дискіге дисктің айналу жиіоігіне пропорционал болатын тежеу моменті әсер етеді.

Бұл момент дискідегі полюстар арасындағы айналатын тұрақты магнит түсірілетін тоқ әсерінен пайда болады:

;

мұндағы К₁ – тұрақты коэффициент;

- дисктің айналу жиілігі.

Айналу және тежеу моменттерін теңестіреміз:

Dt уақыттағы дискінің айналу N саны уақыт бойынша интервалмен анықталады:

;

мұндағы - счетчик тұрақтысы;

W – Dt уақытында счетчиктен өткен энергия.

Отсчет счеттік механизмнің көрсеткішімен орындалады – счетчик айналымдары. Электр энергиясының өлшем бірлігіне 1Вт/4 дисктің айналу саны сәйкес келеді. Бұл қатынас счетчикте көрсетілген берілісті А санымен аталады.

А санына кері өлшем номиналды тұрақты С_НОМдеп атайды. А және С_НОМ – мәндері счетчиктің құрылымына байланысты.

Алюминий дискінің бұрылу бұрышының мәнін анықтау үшін механизмді тоқ және кернеу орамалардан пайда болатын Ф₁ және Ф₂ағындардың әсері ретінде қарастырамыз (5.19 суретті қара).

Онда айналу моменті келесі формулаға тең:

;

мұндағы j - Ф₁ және Ф₂ ағындар арасындағы фазалардың ауытқу бұрышы;

f– желі жиілігі.

Яғни магнит ағыны оны туғызатын тоққа тура пропорционал болса, онда:

Осыдан бұрылу бұрышының теңдеуін аламыз:

Одан басқа индукциондық механизмдер белгілі уақыт аралығында бір өлшемді интегралдайтын аспаптарда қолданылады. Айналу моменті бұл аспаптарда индукциондық өлшеуіш механизмдегідей жасалады да Y кіру өлшемінепропорционал болу керек.

;

мұндағы С_В – пропорционалдық коэффициент.

Қозғалмалы бөліктің динамикалық тепе-теңдігі айналу моментінің және магнитоиндукциондық тежнуіш моментінің теңесуімен іске асырылады:

;

мұндағы Р_m – тоқтатылу коэффициенті.

Бұл теңсіздік алюминді дисктің айналған уақытын интегралдайды. Осыдан келесі түрлену теңсіздігін аламыз:

;

мұндағы N – айналым саны;

- интегралдау тұрақтысы.

Индукциондық механизм Y өлшемі қуат немесе тоқ болатын электр санында және электроэнергия счетчиктерінде қолданылады. Активті электроэнергияны счетчиктер 0.5, 1.0, 2.0, 2.5 дәлдік класымен жасап шығарылады. Реактивті энергия счетчиктері1.5, 2, 3.0.

Сезімталдық табалдырығы келесі түрде анықталады:

;

мұндағы I_NOM – тоқ орамындағы тоқтың номиналды мәні.

I_MIN – счеттік диск тоқтамай айналғандағы тоқтың минималды мәні.

Үш фазалық счетчиктер үш немесе екі счетчиктерді ұсынады. Олар бір осьте біріккен.

6 АЙНЫМАЛЫ ТОҚТЫҢ ҮШ ФАЗАЛЫҚ ТІЗБЕГІНДЕГІ АКТИВТІ ЖӘНЕ РЕАКТИВТІ ҚУАТТЫ ӨЛШЕУ

Үш фазалы тізбектей қуатты өлшеу үшін активті және реактивті қуаттардың счетчиктері қолданылады. Олар әр фазаға үш тоқтың орама және үш кернеу орамаларына жалғанған. Сол сияқты бір осьте екі алюминді диск орналасқан. Мұндай индукциялық өлшеу механизмдері тақырыбында счетчиктердің конструкциялары қарастырылған.

Егер активті және реактивті қуаттың счетчигі болмаса, онда активті энергияның ваттметрімен таймердің көмегімен өлшенеді. Активті энергияны бір, екі немесе үш ваттметрдің көмегімен өлшеуге болады.

Активті қуатты өлшеу. Бір ваттметрлікөлшеу симметриялық салмақпен жүзеге асады. Сондай-ақ, ваттметрдің үшке көбейтуімен көрсеткіштік қуаттың барлық жүйесін көрсетеді. Бұл жағдайда ваттметр фазаның біріне ораммен тізбектеле қосылады, ал параллель – осы фазамен нейтраль арасында жатады. Егер салмақ оңаша нейтральға үшбұрыш немесе жұлдызша болып жалғанса, онда бір ваттметрмен өлшеуді екі резистордың көмегімен жалған нейтральді нүктені жасап өлшеугеболады. Резисторлардың кедергісі ваттметрдің параллель тізбегінің кедергісіне тең болу керек.

Симметриялы және ассиметриялы үш фазалы жүйеде активті қуатты өлшеу үшін екі ваттметрлік әдіс кеңінен қолданылады. Бұл жағдайда ваттметрлер 6.1 суретінде көрсетілгендей қосылады. Барлық жүйенің қуаты екі ваттметр көрсеткіштрінің қосындысы бойынша анықталады Р = Р₁ + Р₂.

Қуаттың формулалары әрбір ваттметр үшін мына түрде болады:

;

мұндағы , - тоқпен кернеудің әр түрлі мәндерінің жылжу бұрышы.

6.1 – Активті қуатты өлшеудің екі ваттметрлік әдісі

Бұрыш салмақтың сипатына байланысты (активті, активті-индуктивті немесе активті-сыйымдылықты).

Формуладан көрініп тұрғандай, j = +60° болғанда, Р₁ = 0, ал j = -60° болғанда, Р₂=0.

j абсолютті мәні артқанда, ваттметрдің көрсеткіші теріс болады. Сондықтан көрсеткішті алу үшін, ваттметрдегі токты тізбектей қысымның қосылу орындарын ауыстыру керек (немесе кернеу тізбегінде). Берілген ваттметр көрсеткіші теріс болып саналады және басқа ваттметрдің көрсеткішімен алгебралық қосындысымен анықталады.

Үш ваттметрлік әдіс жүйенің әрбір фазасына ваттметрдің ток орамдарының қосылуына, ал параллель орамдар фазамен нейтраль арасында негізделген. Бұл жерде екі ваттметр әдісі қолданылмайды. Жалпы жағдайда фазалық ток қосындысы нөлге тең емес.

Реактивті қуатты өлшеу. Бір ваттметрлік әдіссимметриялық жүйелер үшін қолданылады. Ваттметрдің тізбекті тізбегі жүйенің кез-келген фазасына қосылады, ал параллельді орам – басқа екеуіне қосылады. Онда өлшеніп жатқан қуат мынаған тең:

Бүкіл жүйенің реактивті қуаты мынаған тең:

Екі ваттметрлік әдісэлектродинамикалық және ферродинамикалық өлшенетін жүйенің активті ваттиетрлердің қолданылуына негізделген. Қосымша резистор R және ваттметрдің параллель тізбектерімен құрылған. Жалған нейтральдің пайда болуын қосылу схемасы қарастырады. Бұл 6.2 суретінде көрсетілген.

Оның алдынғы схемадан ерекшелігі ваттметрдің кернеу орамдары басқа фазаларға қосылған.

Әрбір ваттметр үшін қуаттың фрормулалары мынадай болады:

;

6.2 – Екі ваттметр әдісімен реактивті қуатты өлшеу

Реактивті қуаттың қосындысын дәлелдейміз:

, сызықтық тоқтың шамаларын U_0,3 және U_1,0 кернеулер векторларына түсетін құраушы фазалық тоқтардың проекцияларының қосындысы ретінде көрсетуге болады. Сонда:

;

Осы мәндерді P₁ және P₂ үшін қоямыз да қуаттардың қосындысын аламыз.

Сонымен 6.2 суретінде көрсетілген схема бойынша қосылған ваттметрлердің өлшенген қуаттарының алгебралық қосындысы үш фазалық толық қуаттарының қосындысы сияқты анықталады:

Төртсымдық тізбекте үш аспаптың әдісі қолданылуы мүмкін. Бір аспап үшін де сол ереже қолданылады. Сонда

;

мұндағы P₁, P₂, P₃ – жеке аспап көрсеткіштері.

7 АЙНЫМАЛЫ ТОҚТЫ ТҮРЛЕНДІРУШІ МАГНИТОЭЛЕКТІРЛІК ЖҮЙЕ АСПАПТАРЫМЕН АЙНЫМАЛЫ ТОҚТАР МЕН КЕРНЕУЛЕРДІ ӨЛШЕУ

Магнитоэлектрлік жүйенің аспаптары үлкен сезімталдыққа, дәлдікке ие және аз қуат жұмсайды. Бұл аспаптарды айнымалы тоқтың тізбегінде қолдану үшін, айнымалы тоқты тұрақтыға алдың ала түрлендіру керек. Мұндай түрлендіруге жартылай өткізгішті аспаптар, термоэлектрлі түрлендіргіштер және электронды лампалар кең таратылған.

Айнымалы тоқты тұрақтыға қолданылатын түрлендіргіштің түріне байланысты түзеткіш, термоэлектрлік және электронды жүйелердің өлшеу аспаптарын айырады.

7.1 Түзеткіш жүйенің амперметрлері және вольтметрлері

Берілген өлшеу аспаптары магнитоэлектрлік өлшеу механизмінің жартылай өткізгішті диодты түзеткішпен байланыс болып саналады. 5.1 суретте біржартыпериодты түзеткіш пен өлшеу аспабының схемасы көрсетілген.

7.1 сурет - Біржартыпериодты түзеткіш пен өлшеу аспабының схемасы

Кірістік тоқ i(t) оң жарты толқынға Рөлшеу механизмінен, ал теріс - шекті кедергі мен диодтан құралған параллелді тармақтан өтеді.

Түзеткішті келесі түрлерден айырады: біржартылайпериодтық және екіжартыпериодтық. Өлшеуіш механизмінің екіжартыпериодты қосу схемасы кең таралған. Өлшеу механизмінің негізгі қосу схемасы 7.2 суретте көрсетілген.

Айнымалы тоқты өлшегендегі, магнитоэлектр өлшеу аспабының қозғалу бөлігіне әсер ететін m(t) айнымалы моментінің мәні мынаған тең:

;

мұнда i(t) – тоқтың лездік мәні.

В – индукция

w – рамкадағы орам саны

S – рамканың активті қиысуы

ӨМ – нің инерциялық қозғалмалы бөлігі үшін, оның ауытқуы айналу моментінің орташа мәнімен анықталады. Бұл момент біржартыпериодты түзету сұлбасымен анықталады:

;

мұнда I_СР – түзетілген тоқтың орташа мәні;

Т – период.

Екіжартыпериодты түзету схемасы үшін айналу моменті екі есе үлкен.

Айналу бұрышының қозғалмалы бөлігі біржартыпериодты схемасы үшін мынаған тең болады:

;

Екіжартыпериодты сұлба үшін:

а) б)

в) г)

7.2 сурет – Түзеткіш жүйедегі аспаптарды өлшеу механизмінің негізгі қосу схемасы.

а) - трансформаторлы; б) - мостты; в) және г) – екі диодты резисторлармен ауыстырғандағы мост.

г) схемасындағы тоқ в) схемасына қарағанда 30% - 40% -ке кіші, өйткені тоқтың бір бөлігі түзетілмейді.

Түзеткіштері бар моментті электрлік аспаптармен айнымалы тоқ тізбектеріне өлшеу жасағанда тоқ немесе кернеудің әсер етуші мәнін өлшейді. Тоқтың әсер етуші мәнінің орташа мәнге қатынасы коэффициент пішіні деп атайды:

Сондықтан екіжартыпериод схемасы үшін қозғалатын рамканың бұрылу бұрышының формуласын былай жазуға болады:

Синусоидалы тоқ үшін К_Ф = 1,11.

Пішіні синусоидалыдан басқа басқа болатын тоқты өлшегенде аспаптың көрсеткішінде қателік пайда болады. Егер коэффициент пішіні белгіліболса, онда синусоидалық тоқ бойынша белгіленген аспаппен өлшенетін синусоидалы пішінді емес әсер етуші тоқ келесі формула бойынша анықталады:

;

мұндағы I_П – аспап көрсеткіші.

7.3 суретте түзеткіш жүйе вольтметрінің схемасы көрсетілген.

7.3 сурет – Түзеткіш жүйе вольтметрінің схемасы.

Температуралық компенсация мыстан жасалған кедергімен жүзеге асады. Жиіліктік қателік С конденсаторымен компенсацияланады.

Жетістіктері: жоғарғы сезімталдылық, қуатты аз тұтыну, кең жиіліктік диапазон.

Кемшіліктері: жоғарғы емес дәлдік (дәлдік класы 1,0; 2,5); көрсеткіштің өлшенетін шамасының қисығының пішініне тәуелділігі; бастапқы бөліктегі шкаланың бірқалыпты еместігі (0 ¸ 15%).

Амперметрлерді жоғарғы шегі 3 мА ден 10 мА дейін, вольтметрлеоді 75 мВ тан 600 В дейін, омметрлерді 0,5 кОм нан 5 Мом ға дейін шығарады.

7.2 Термоэлектрлік жүйенің амперметрлері мен вольтметрлері

Берілген өлшеуіш аспаптар магнитоэлектрлік жүйенің өлшеуіш механизмімен бір немесе бірнеше термоэлектрлік түрлендіргіштерді көрсетеді.

Термоэлектрлі түрлендіргіштердің құрамына:

- өлшеуіш тоқ өтетін қыздырғыш-өткізгіш;

- миниатюрлі термопара.

Термопара деп - әр текті өткізгіштердің немесе жартылай екі өткізгіштердің қосындысы деп атайды. Қосылған жерін жұмысшы немесе ыстық дәнекер дейді, ал ұштарын – жұмысшы емеснемесе салқын дәнекердейді. Егер жұмысшы дәнекердің температурасы жұмысшы емес дәнекер температурасынан жоғары болса, онда тізбекте ЭҚК пайда болады. 7.4 суретте термоэлектрлік жүйе аспабының құрылымдық схемасы көрсетілген.

7.4 сурет - термоэлектрлік жүйе аспабының құрылымдық схемасы

Қыздырғыш ретінде ұзақ қыздыру мұмкіндігі бар материалдан (нихром немесе константан) жасалған жіңіше сым қолданылады.

Термопараның электродтары металдық балқыма – хромель–капель; алтын/палладий/платина–платинородий, яғни жоғарғы 50 – 60 мВ/с термо-ЭҚК түрінде орындалады.

Термотүрлендіргіштер конструктивті түрде:

- байланысты (7.5 – а) суретті қара);

байланыссыз (7.5 – б) суретті қара

- а) байланысты б) байланыссыз

7.5 сурет – Термотүрлендіргіштер түрлері.

1 – қыздырғыш; 2 – термопара; 3 – изолятор (шыны тамшысы).

Байланысты түрлендіргіштер түрінде жұмысшы дәнекер (ыстық дәнекер) қыздырғыш сымның орта кезіне беріледі.

Байланыссыз түрлендіргіштер түрінде жұмысшы емес дәнекер (салқын дәнекер) изолятордан бір шыны тамшысы арқылы ажыратылған.

Изолятор әсерінен инерция күшейіп, сезімталдық азаяжы. Сонымен қатар термопара тізбегін қыздырғыш тізбегінен өтпейді де, өлшеуге кедергі келтірмейді.

Байланыссыз термотүрлендіргіштер термобатарея құрайтындай етіп, 7.6 суретте көрсетілгендей, тізбектей жалғауға болады. ТермоЭҚК термопара санына байланысты көбейеді.

5.6 сурет – Термобатарея

(1 А дейін) аз тоқтарға термоэлектрлік аспаптарды ауасы сорылып алынған шыны колба ішіне орналастырады. Бұл қоршаған ортаға жылу берілуді және ыстық дәнекерге жұмсалатын энергияны азайтуға мүмкіндік береді.

7.7 және 7.8 суреттерде амперметр мен вольтметрдің схемасы көрсетілген.

7.7 сурет- амперметр схемасы.

7.8 сурет – вольтметр схемасы.

Екі схемадада R₁ – манганиннен кедергі, ол өлшеуіш механизмнің сезімталдығы әсерінен бақылауға және сол механизмге температурның әсерін төмендетуге арналған.

Термотүрлендіргіш қалыптастырған ЭҚК, қыздырғыштағы өлшеуіш тоқтың жылу санына пропорционал.

;

мұндағы R_Н– қыздырғыш кедергісі.

Өлшеуіш механизмнен өтетін тоқ мынаған тең:

;

мұндағы Е– термоЭҚК.

R – тұрақты тоқ тізбегінің толық кедергісі.

Қозғалмалы бөліктің ауытқуы:

мұндағы К – түрлендіргіштің құрылымына тәуелді тұрақты коэффициент.

Қыздырғыштағы тоқ бөлген жылу жиілікке тәуелді емес. Сондықтан бұл түрлендіргіштің жоғарғы жиіліктегі тоқты қосса, тұрақты және айнымалы тоқтарды өлшеуге қолданылады.

Аз тоқтарды және кернеуді өлшегенде термопар ЭҚК өте аз. Сондықтан термотүрлендіргіштер соңына тұрақты тоқтың күшейткішін қосып, одан кейін өлшеуіш механизмді қосады.

Жетістіктері:

- кең жиілікті диапазондағы өлшеудің жоғарғы дәлдігі;

- тоқ және кернеу қисығының пішіннен тәуелсіз көрсеткіштері;

- тұрақты және айнымалы тоқтар тізбектеріндегі өлшеулер.

Кемшіліктері:

- төмен асыра тиеу қабілеті;

- жоғарғы өзіндік тұтынатын қуаты;

- бірқалыпты емес шкала.

Аспаптың дәлдік класы 1.0;1.5 тең.

8 ЭЛЕКТРОНДЫҚ АНАЛОГТЫҚ АСПАПТАР

8.1 Жалпы түсініктер

Электрондық аналогтық өлшеуіш аспапиарда негізгі желілер түрлі электромагниттік қалпына келтірушілер және басқа да арнайы электрондық қондырғылар болып табылады. Электрондық аспаптардың шығыс қондырғылары ретінде магнитоэлектрлік механизмдер мен электронды сәулелік түтіктер (осциллографтар, спектр анализаторлары) қолданылады.

Электрондық аналогтық аспаптар параметрлер өлшеуі мен белгілер мен сипаттамаларына арналған. Бұлар вольтметрлер, осциллографтар, частотомерлер, фазометрлер, спектр анализаторлары.

Параметрлер және сипаттамалар, активті және пассивті, екі және төрт полюсниктерді өлшеу үшін кедергі, сыйымдылық, индуктивтік өлшеуіштерін қолданады.

Аналогтық аспаптарға электрондық машиналар және транзисторлар параметрлерін өлшеуге арналған аспаптар жатады.

Бұрынғы СССР-де шығарылатын электрондық аспаптардың көбісі өлшеу сипаттамасы мен өлшенетін зат көлемі түріне байланысты, орыс алфавитінің жазба әріптерімен белгіленетін 20 топқа бөлінеді. Әр топ рет-ретімен араб цифрасымен белгіленетін бірнеше түрлерден тұрады. Бір түрді құрайтын құралдар реттік сандары бар типтерге бөлінеді. Тип саны түр санынан сызықша арқылы бөлінеді.

⇐ Предыдущая 8 9 10 11 121314 15 16 17 Следующая ⇒