Лабораторная работа: конструкцию и механизмы амперметров постоянного и переменного тока

Лабораторная Работа №3

Измерение постоянного тока, расчет сопротивления шунта и определение погрешности измерения .

Цель работы :Изучить конструкцию и механизмы амперметров постоянного и переменного тока . Рассчитать и подобрать сопротивление шунта . проверить градуировку шкал амперметров и определить и оценивать погрешности измерения.

Приборы и оборудование .

1. Стрелочный магнитоэлектрический прибор                     1 шт

2. Образцовый миллиамперметр                              1 шт

3. Эталонный миллиамперметр           1шт

4. Шунты                        5шт

5. Источник постояного тока                   1шт

6. Соединительные провода

Теоритические сведеня .

         Магнитоэлектрические измерительные приборы по сравнению с другим  электроизмерительными механизмами обладают самой высокой чувствитель ностью и точностью, имеют равномерную шкалу и применяются  для измерения постояного тока . Работа магнитоэлектрических приборов основана на принципе взаимодействия магнитного поля и проводника с током .

Параметры магнитоэлектрического прибора :

Ток полного отклонения  I  сопротивление медного провода рамки R рапряжение полного отклонения

                                                                U=R * I            (1)

В показанной на рис1. схема тенциоменров R можно изменять ток в цепи и показания последовательно включенных проверяемого прибора    и образцового миллиамперметра       µA₀. Включение резистора R_огр имеющего достаточно большое сопротивление позволяет защитить зашкаливание стрелочных указателей .

         Магнитоэлектрический механизм с параллелно подключенным шунтируюшим резистором  R_ш служит как миллиамперметр (или амперметр).

Подбирают  сопротивление резистора R_ш и проверяют градуировку шкалы миллиамперметра по схеме , показанной на рис.2 .Чем меньше сопротивление резистора  R_ш тем больше протекаюший через него ток и выше предел измерения . примем верхний предел измерения I _пред =50 mA и R_н =2000 Ом, сопротивление шунтирующего  резистора :

R_ш= I_и R_и/(I_пред- I_и )= 50 x 10^-6 x 2000 /(50x 10^-3 – 50 x 10^-6 )=2   Ом.

Такой резистор слкдует изготовить самостоятельно, намотав провод из высокоомного сплава на любой каркас, например на непроволочный резистор ВС или МЛТ.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ .

1 Конcтрукция магнитоэлектрического механизма и измерение  его параметров .

1 Изучать конструкцию магнитоэлектрического механизма . Зарисовать магнито провод с внешним и внутрирамочным магнитом и показать , как распределяются магнитные силовые линии в колтциобразном воздушном зазоре. Описать способы крепления подвижной системы на полуосях в подпятниках или на упругих немагнитных растяжках и отметить достоинства каждого из них.

2. Собоать схему, показанную на рис.1, и измерить ток полного отклонения In. Устоновить регулятор потенциометра R в крайнее положение (нижнее на схеме), включить выпрямитель B и, плавно поворачивая регулятор патенциометра, устоновить стрелочный указатель поверяемого прибора И на конечную отметку шкалы. Отсчитать ток полного отклонения In по показанию  образцового микроампеметра mA0.

3. Измерить сопротивление прибора Rn, для чего поварачивая регулятор R, устоновить стрелочный указатель поверяемого прибора И на определенное число дилений его шкалы. Паралелльно прибору И включить магазин резисторов R0 и подбирать его сопротивление так, чтобы покозания уменьшились в два раза. При этом српротивление приборов Rn=R0 и его значение следует отсчитать по шкалам магазина резисторов. Рассчитать напряжение полного отклонения Un=InRn

4. Записать номер магнитоэлектрического механизма, его марку и полученные  параметры.

2 Изготовление и проверка миллиамперметра.

1.   Изготовить проволочный резистор R_ш для чего намотат на каркас провод из высокоомного сплава и принять его концы к выводам каркаса.

2.   Подключить резимтор R_ш  к зажимам магнитоэлектронного механизма и собрать схему , показаннцю на рис 2. При изготовлении напряжений на выходе выпрямителя  U_B=12B и пределе измерения тока I_пред=50mA сопротивление нагрузочного резистора R =U_B /I_пред =12/50*10^-3  =240 Om

3.   Плавно увеличивать напряжение на выходе выпрямителя , пока стрелочный укозатель образцового миллиамперметра mA₀ не устанавливается на отметке 50mA

4.   Добиться установки стрелочного указателя миллиамперметра mA на конечную отметку шкалы , точно подобрав сопротивление резистора R_ш

5.   Проверить градуировку изготовленного миллиамперметра mA для чего уменьшая напряжение выпрямителя , установить показания I_изм миллиамперметра mA на 50,40,30,20,10, и 0 mA и отсчитать действительный ток I_д по шкале образцового миллиамперметра mA .Расчитать погрешности прибора и измерений. Абсолютная погрешность измерения А выражается в еденицах измеряемой велечины и предстовлят собой разность между измеренным А_и и действительным А_д значением физической велечены :

АА=А_и – А_{д             (1)}

     По  абсолютной погрешности измерения судить о точности проведенных измерений невозможно.

      Относительная погрешность измерения ¥ обычно вырожается а процентах (%) и предстовляет собой отношение абсолютной погрешности А к действительномузначению измеряемой величины А:

¥ =( А / А)100%        (2)

 Относительная погрешность дает более наглядное предстовление о точности измерений, чем абсолютная. Класс точности приборов дает приведенную погрншность. Например, если класс точности приборов 0,5, тогда приведенная погрншность прибора ¥ =  0,5%:

¥ = А/А  *100  =  (А  - А /А   )*100  (3)

     Из формулы (2) и (3) видно но относительная погрешность измерения  бедет равна:

                              ¥ = ¥ =А /А   (4)

Таблица 1. Проверка градуировки миллиамперметра.

Контрольные вопросы и задачи.

1.   Расчитайте для магнитоэлектрического механизма, параметры которого In=50mA и Rn=2000 Ом, сопротивление шунтирующих  резисторов при пределах измерения тока 50 и 2000 mA.

2.   Как зависит сопротивление шунтирующих  резисторов от пределов измерения и от чувствительности магнитоэлектрического механизма.

3.   Почему при подборе шунтирующего  резистора желательно его сопротивление увеличивать до требуемого значения?

4.   Почему при измерениях в электронных схемах следует применять амперметры с возможно меньшим вхрдным српротивлением?

Литература:

1.   Касаткин А.С. «Электротехника», М «Васшая шкала», Л. «Энергия»,1982

2.   Фремке А.В., Душин Е.М. «Электрические измерения», Л. «Энергия», 1980

3.   Телешевский Б.Е. «Измерения в электро- и радиотехнике», М «Васшая шкала», 1984.

4.   Евсюков А.А «Электортехника».