Исследование общих свойств показывающих приборов разных систем (точность прибора, собственное потребление мощности, влияние на показания прибора частоты и формы кривой измеряемого тока или напряжения)

Работа № 1

ИССЛЕДОВАНИЕ ОБЩИХ СВОЙСТВ ПОКАЗЫВАЮЩИХ

ПРИБОРОВ

Введение

Целью настоящей работы является исследование некоторых важных свойств показывающих приборов разных систем, таких, как точность прибора, собственное потребление мощности, влияние на показания прибора частоты и формы кривой измеряемого тока или напряжения.

Точность прибора характеризуется обозначенным на нем классом точности, соответствие которому устанавливается путем определения основной приведенной погрешности прибора и изменений показаний прибора, вызываемых отклонением внешних условий от нормальных.

Классы точности приборов, величины допустимых погрешностей и допустимые изменения показаний, возникающие при изменении внешних условий (положение прибора, внешняя температура, магнитные поля, изменение частоты, формы кривой и т. д.) нормированы ГОСТом 1845—59 «Приборы электроизмерительные. Общие технические условия».

Этот ГОСТ содержит общие технические требования, предъявляемые к щитовым и переносным электроизмерительным приборам. Технические требования на отдельные детали приборов — корпусы, шкалы, спиральные пружины и т. д. или на отдельные категории приборов — амперметры, вольтметры, ваттметры и т. д. содержатся в отдельных специальных ГОСТах на эти детали или категории приборов.

I. Общие сведения

Точность прибора характеризуется его погрешностями.

Различают:

1. Абсолютную погрешность

                                                                                                                           (1-1)

где X— показание прибора;

Х_Д — действительное значение измеряемой величины, за которое принимают значение, отсчитанное по образцовому прибору, имеющему относительно более высокий класс точности.

2. Относительную погрешность:

                                   (1-2)

3. Приведенную погрешность:

                                   (1-3)

где Х_Н — номинальное значение предела измерения прибора (конечное значение рабочей части шкалы).

В основу нормирования точности показывающих приборов, имеющих шкалу, в соответствии с ГОСТом 1845—59 положена основная приведенная погрешность. Относительная погрешность измеряемой величины, то есть погрешность только в данной точке шкалы, не дает представления о точности прибора в целом.

Показания прибора при заданном действительном значении измеряемой величины в значительной мере зависят от условий, в которых он применяется (температура окружающей среды, внешние магнитные поля, положение прибора, частота тока и т. д.). Все величины, которые, не являясь измеряемыми, вызывают изменение показаний прибора, называются влияющими величинами.

Наличие трения в опорах, а также износ кернов и подпятников, нестабильность параметров растяжек и др. причины приводят к вариациям в показаниях приборов. Вариациями показаний прибора называется разность между отдельными повторными показаниями прибора, соответствующими одному и тому же действительному значению измеряемой величины при неизменных внешних условиях. Вариация показаний прибора γ_вар выражается в процентах от конечного значения рабочей части шкалы и определяется одновременно с определением основной погрешности на каждой отметке шкалы прибора сначала при увеличении, а затем при уменьшении измеряемой величины (Для большинства приборов вариация показаний не должна превышать абсолютного значения допускаемой основной приведенной погрешности.).

Поскольку точность отсчета малых величин по шкале контролируемого прибора невелика, практически вариации определяют по показаниям образцового прибора как разность действительных значений измеряемой величины, соответствующих одному и тому же показанию испытуемого прибора:

                                                                                               (1-4)

При нормировании погрешностей отдельно нормируют:

а) Погрешности, которые прибор имеет при некоторых определенных условиях, называемых нормальными, то есть погрешности, определенные при нормальных значениях влияющих величин; приведенные погрешности, определенные в этих условиях, называют основными.

б) Допустимые изменения показаний прибора, вызываемые определенным отклонением влияющих величин от их нормального значения, например, изменением внешней температуры на 10°С от ее нормального значения. Эти изменения, как и основные погрешности, выражаются в процентах от номинального значения предела измерения прибора.

Нормальными условиями работы прибора являются: нормальное рабочее положение прибора; нормальная температура окружающей среды, за которую для приборов классов точности 0,05 - 0,5 принимают +20 ±2°С, а для приборов классов 1,0 - 4,0 нормальной температурой считают +20 ±5°С; отсутствие внешних магнитных и электрических полей; номинальная частота тока; номинальное напряжение и т. д.

По точности приборы согласно ГОСТу 1845—59 делятся на восемь классов. Условные обозначения классов и значения допустимых погрешностей для каждого данного класса даны в выписках из ГОСТа, имеющихся в лаборатории. Прибор может быть отнесен к определенному классу точности, если его основная приведенная погрешность для всех оцифрованных отметок шкалы и изменения показаний прибора, вызываемые определенными нормированными ГОСТом отклонениями влияющих величин от их нормальных значений, не превышают значений, установленных ГОСТом для данного класса.

Все вновь изготовленные, а также находящиеся в эксплуатации и выпускаемые из ремонта электроизмерительные приборы подлежат поверке, согласно правилам Государственного Комитета стандартов, мер и измерительных приборов.

Методы и содержание поверки установлены соответствующими стандартами и инструкциями Комитета, причем во всех случаях поверка включает определение основной приведенной погрешности прибора.

Для приборов, находящихся в эксплуатации, при поверке их на местах установки согласно инструкции Комитета разрешается ограничиться следующими операциями:

а) внешний осмотр прибора;

б) определение основной приведенной погрешности прибора.

Определение основной погрешности амперметров, вольтметров и ваттметров классов точности 0,5 - 4,0 обычно производится путем сравнения показания испытуемых приборов с показаниями образцового прибора.

Определение основной погрешности приборов классов 0,05 - 0,2, а иногда и 0,5 большей частью производят компенсационным методом на потенциометрических установках.

II. Определение приведенной погрешности и вариации показаний вольтметра.

В данной работе производится определение приведенной погрешности щитового электромагнитного (эм) вольтметра. Перед включением прибора следует произвести его внешний осмотр и убедиться в отсутствии каких-либо механических повреждений или других дефектов, которые могут привести к ошибкам в измерении или к дальнейшей порче прибора.

В качестве образцового прибора V₀ используют переносный электромагнитный или электродинамический (эд) вольтметр класса 0,5. Оба вольтметра подсоединяют к сети через регулятор напряжения типа РНО по схеме рис. 1-1. После этого следует убедиться, не «затирает» ли стрелка испытуемого прибора в какой-либо точке шкалы вследствие неисправности подпятников, затупления кернов и др. причин. Для этого включают прибор под напряжение и, с помощью РНО, плавно меняют напряжение от минимального значения до номинального и обратно.