Примеры решения задач. Вопросы для самоконтроля

Вопросы для самоконтроля

Электромеханические приборы прямого преобразова ния

Общие принципы построения измерительных приборов

4.1.1. Вопросы для самоконтроля

1) Дайте определение понятию «сигнал измерительной информации». Какие основные типы сигналов используются в измерительной технике? В чем их основное отличие?

2) Дайте определения понятиям: «информативный параметр сигнала» и «неинформативный параметр сигнала». Приведите примеры.

3) Назовите два основных вида структурных схем измерительных приборов. В чем их принципиальное отличие?

4) Как влияют мультипликативные погрешности отдельных звеньев на общую погрешность измерительного прибора прямого преобразования?

5) Как влияют аддитивные погрешности отдельных звеньев на общую погрешность измерительного прибора прямого преобразования?

6) Как влияют мультипликативные погрешности отдельных звеньев в цепи прямого преобразования на результирующую погрешность измерительного прибора уравновешивающего преобразования?

7) Как влияют мультипликативные погрешности отдельных звеньев в цепи обратного преобразования на результирующую погрешность измерительного прибора уравновешивающего преобразования?

8) Как влияют аддитивные погрешности отдельных звеньев цепи прямого и обратного преобразования на результирующую погрешность прибора уравновешивающего преобразования?

1) Нарисуйте обобщенную структурную схему электромеханического измерительного прибора и объясните назначение каждого звена.

2) Запишите обобщенное дифференциальное уравнение движения подвижной части измерительного механизма.

4) Что такое уравнение шкалы электромеханического измерительного механизма? Запишите в качестве примера уравнение шкалы какого- либо измерительного механизма.

5) Назовите наиболее часто используемые для измерения электрических величин системы электромеханических измерительных приборов. Как система обозначаются на шкале прибора? Что является отличительным признаком системы измерительного механизма?

6) Что такое логометр? В чем заключается принципиальное отличие логометра какой-либо системы от обычного измерительного механизма этой системы?

7) Выведите уравнение преобразования (уравнение шкалы) приборов следующих систем:

а) магнитоэлектрической;

б) электромагнитной;

в) электростатической;

г) электродинамической.

Объясните, какое значение тока (или напряжения) измеряет прибор соответствующей системы при работе на переменном токе.

8) Устройство и работа приборов индукционной системы. В чем особенность работы приборов этой системы? Какое значение тока (или напряжения) измеряют приборы этой системы при работе на переменном токе?

9) Что такое комбинированный электромеханический измерительный прибор? Какие системы комбинированных измерительных приборов Вы знаете? Назовите их и изобразите условный знак системы.

10) Нарисуйте схему измерительного прибора выпрямительной системы:

а) с однополупериодным выпрямителем;

б) с двухполупериодным выпрямителем.

Какое значение тока или напряжения будут измерять эти приборы (без учета способа градуировки шкалы)?

11) Изобразите схему измерительного прибора термоэлектрической системы. Какое значение тока или напряжения будут измерять приборы этой системы?

Задача № 4.1

Определить показания I_П. амперметра магнитоэлектрической системы при включении его в цепь периодического тока треугольной формы, приведенной на рисунке, с полным размахом 1А, причем I ₁ =0.75 А, I ₂= -0,25А, а .

Решение:

Из теории работы магнитоэлектрических измерительных механизмов известно, что угол отклонения подвижной части пропорционален среднему за период значению переменного тока, т.е. постоянной составляющей переменного тока. Постоянная составляющая периодического сигнала любой произвольной формы определяется выражением:

. Следовательно, для нахождения показания магнитоэлектрического амперметра следует записать аналитическое выражение изображенного сигнала i(t) и вычислить значение тока I ₀.

Аналитическое описание сигнала, приведенного на рисунке, имеет вид:

где:

Для сигналов, имеющих простую геометрическую форму, подобных сигналу, изображенному на рисунке, можно использовать геометрическую интерпретацию интеграла (как площадь под кривой) и тогда решение будет более простым:

,

где ; а .

Используя эти соотношения находим I_o

Ответ: I_п = I_o= 0,25 А.

Задача № 4.2

Определить показание амперметра выпрямительной системы с двухполупериодной схемой выпрямления при пропускании через него периодического сигнала, изображенного в условии задачи 1 (задачу решить без учета градуировочного коэффициента для приборов выпрямительной системы).

Решение:

Из теории работы амперметров выпрямительной системы известно, что при двухполупериодном выпрямлении показание измерительного прибора пропорционально средневыпрямленному значению тока, которое в общем случае описывается выражением:

.

Используя аналитическое выражение тока i(t) найдем I_{СВЗ ,} вычисляя интеграл.

Как и в задаче 1 более простым решением для такого сигнала будет нахождение площадей и усреднение их суммы за период Т.

Используя обозначения, принятые при решении задачи 1, находим

= .

Ответ: I_п = I _свз=0,3125 А.

Примечание: Амперметры выпрямительной системы с однополупериодной схемой выпрямления реагируют только на ту часть сигнала, которая находится в положительной полуплоскости. Сигнал на участке от t ₁ до Т не оказывает влияния на отклонение подвижной части измерительного механизма. Поэтому показание таких приборов будет пропорционально усредненному за период значению тока на участке от 0 до t ₁.

.

Ответ: I_П = I_В = 0,28125 А.

Задача № 4.3

Определить показание I_П амперметра электромагнитной системы при включении его в цепь тока, форма которого приведена в условии задачи 1.

Решение:

Амперметры электромагнитной системы при работе на переменном токе реагируют на среднее квадратическое (действующее) значение тока, которое для периодического сигнала произвольной формы описывается выражением:

. Используя аналитическое выражение тока i (t) найдем действующее значение, которое и будет показанием прибора.

Учитывая симметрию сигнала на участках от 0 до и от до , а также на участках от до t ₂ и от t ₂ до Т, I _скз можно записать в виде

.

Вычисляя интеграл, получим

.

Ответ: I_П = I_скз = 0,382 А.

Примечания:

1). К электромеханическим приборам прямого преобразования, измеряющим среднее квадратическое (действующее) значение переменного тока, относятся также приборы электродинамической, электростатической (только для вольтметров) и термоэлектрической систем. Поэтому показания всех этих приборов будут одинаковыми и равными 0,382А. Причем приборы всех этих систем работают как на переменном, так и на постоянном токе и при работе на переменном токе произвольной формы все они измеряют полное среднеквадратическое значение тока (или напряжения), т.е. с учетом энергии постоянной составляющей, если таковая в сигнале имеется.

2). К измерительным приборам действующего значения относят также приборы индукционной системы, но, в отличие от вышеперечисленных, на них не действует постоянная составляющая сигнала, поэтому их показание следует находить, пользуясь формулой:

,

где I ₀ - постоянная составляющая тока, а - значение тока, определяемое выражением, приведенным выше.

Дата добавления: 2014-11-29