Меры электрических систем. Эквивалентная схема. Магнито-электрические механизмы. Измерение токов и напряжений приборами магнитоэлектрической системы

ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ  ИЗМЕРЕНИЯ

Предмет изучает в основном электромеханические (стрелочные) приборы, А также методы СИ предназначенные для теплоэлектрических измерений.

МЕРЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИСТЕМ

Мерой ЭДС – называют нормальный элемент (НЭ). Это специальный гальванический элемент, который состоит из                 Н-образного стеклянного сосуда, в нижней части которого впаяны электроды (обычно платиновые).

 

Плюсовой электрод контактирует с ртутью (1), минусовой электрод с амальгамой кадмия (2). Над ртутью расположен слой пасты (3), состоящий из смеси сернокислотной ртути (Hg₂SO₄) и сернокислотного кадмия (CdSO₄). Паста является деполяризатором. Электролитом (5) служит насыщенный раствор сернокислотного кадмия, насыщение которого обеспечивается кристаллами CdSO₄ (4).

Точка росы – это температура, при которой влаг конденсирует в воздухе.

Бывают нормальные элементы насыщенными и ненасыщенными.

-  насыщенные более точны 0,001; 0,002; 0,005. Например, для класса точности 0,005 Е_нэ=1,0185 … 1,018713.

Е_нэ может изменяться за один год не более чем на 50мкВ.

Нормальный элемент нельзя трясти и бить. Они должны быть защищены от сильных источников света и тепла.

МЕРЫ (ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО) СОПРОТИВЛЕНИЯ

Меры ГОСТированы, класс точности от 0,0005 до 0,2, т.к. мера является постоянной величиной (в отличие от измерительного прибора) и не имеет диапазона измерения, то класс точности выражается допускаемой величиной относительной погрешности.

Наиболее точные меры выполняются в виде катушки из манганинового провода.

Манганин – это сплав: купрум 84%; никель 4%; марганец 12%.

Марганец обладает значительным удельным сопротивлением, но низкой температурной зависимостью 10^-5 1^оС. Он также обладает малой термо ЭДС при контакте с медью.

Номинальное сопротивление образцовых катушек выражается R=10ⁿ, где n=-5 … +10.

ЭКВИВАЛЕНТНАЯ СХЕМА

Выводы 1 токовые, предназначены для включения в последовательную цепь установки тока. Выводы 2 потенциальные, предназначены для измерения падения напряжения на мере.

Для постоянного тока индуктивная составляющая не влияет на цепь.

Для уменьшения влияния индуктивности ___ намотку катушки ведут бифилярно.

Бифилярная обмотка осуществляется проводом, сложенным вдвое. При этом ток в соседних ветках будет направлен противоположно и суммарное магнитное поле резко уменьшается.

Для уменьшения емкости катушки, катушку секционируют

Таким образом, емкость катушек включение последовательно. Таким образом, общая емкость уменьшается

Наборы катушек сопротивлений (или других электрических мер), объеденных в одном корпусе, называют магазином сопротивлений (индуктивностей и т.д.)

МЕРЫ ИНДУКТИВНОСТИ И ВЗАИМОИНДУКТИВНОСТИ

Эти меры выполняют также в виде катушки индуктивности и взаимоиндуктивности.

Требование к ним:

-  должны сохранять постоянные параметры с течением времени;

-  обладать малым __активным сопротивлением;

-  обладать малой зависимостью от тока;

-  обладать малой зависимостью от частоты

Конструктивно катушка представляет собой пластмассовый или фарфоровый каркас с намотоным на нем обмоткой, чаще из медного изолированного провода. Использование каркаса из немагнитного материала исключает зависимость индуктивности от тока и частоты. Для исключения влияния внешних электромагнитных полей экранируют.

Катушки индуктивности изготовляют 5 номинальных размеров:    1 Гн; 0,1 Гн; 0,.01 Гн; 0,001 Гн; 0,0001 Гн.

Образцовые катушки взаимоиндуктивности различаются наличием двух обмоток, жестко закрепленных на каркасе. В качестве образцовых рабочих мер переменной взаимоиндуктивности служит вариометр, который состоит из двух катушек, одна из которых подвижна.

МЕРА ЕМКОСТИ

Это конденсатор постоянной или переменной емкости.

Требование:

-  минимальная зависимость емкости от температуры, Времени и частоты

-  высокое активное сопротивление между обкладками и высокая прочность изоляции.

В наибольшей степени этим требованиям удовлетворяют воздушные конденсаторы. Их недостатки: большие габариты применяемых емкостей.

Максимальная величена постоянных мер – 0,01 мкФ,    переменных – 1,100 мкФ.

Образцовые конденсаторы со слюдяным диэлектриком, имеют несколько худшие параметры (ток утечки), но при меньших габаритах большие емкости.

ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ

МАГНИТО-ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ

Приборы являются аналоговыми, т.е. их показание являются непрерывной функцией измеряемой величены.

Принцип действия заложен в названии магнитоэлектрический (магнито – постоянный магнит).

 

1.  Постоянный магнит;

2.  Катушка (рамка);

3.  Полюсные наконечники с цилиндрической расточкой;

4.  Цилиндрический сердечник;

5.  Магнито провод;

6.  Уравновешивающие грузики;

7.  Стрелка;

8.  Растяжки;

9.  Магнитный шунт.

Измеряемый ток, протекающий по катушке (рамке) 2, создает магнитное поле, которое взаимодействует с полем постоянного магнита, создавая при этом пару сил (момент).

Магнитная цепь измерительного механизма состоит из постоянного магнита 1 и полюсных наконечников с цилиндрической расточкой 3, цилиндрического сердечника с рамкой 4 (замыкание через воздушный зазор).

Сердечник 4, на котором намотана катушка 2 (чаще называется рамкой), выполняется из тонкого медного, реже из алюминиевого провода.