Сурет. Шунттар 4 страница

- өлшеуді арақашықтықтан жүргізуге және түйіспесіз өлшеуге мүмкіндік беруі;

- өлшеу нәтижелерін аналогты немесе цифрлі формада тасымалдай алу қабілеттілігі;

- өлшеу нәтижелерін тасымалдау, өңдеу және оларды сақтауға мүмкіндік береді сондай-ақ өлшеу нәтижелерін өлшеу – есептеу жүйелеріне алдын ала түрлендірусіз тасымалдай алу қабілеттілігі.

1.7.1. Электрлік шамаларды өлшегіш түрлендіргіштер

Барлық физикалық шамаларды өлшеу өлшегіш аспаптар көмегімен жүргізіледі.

Өлшеу жабдығы – өлшеу экспериментін жүргізуге қолданылатын техникалық сипаттамалары мөлшерленген техникалық құрылғы.

Функционалдық арналуына байланысты барлық өлшегіш аспаптар төмендегіше жіктеледі:

- өлшем – физикалық шаманың белгілі бір мәнін көрсетуге арналған өлшеу жабдығы;

- өлшеу түрлендіргіші – бақылаушы тікелей қабылдай ал-майтын, бірақ әрі қарай тсымалдауға, өңдеуге және сақтауға қолай-лы өлшеу ақпараты сигналын өңдіруге арналған өлшеу жабдығы;

- өлшегіш аспап – бақылаушы тікелей қабылдай алатын өлшеу информациясының сигналын өңдіретін өлшеу жабдығы;

- өлшеу ақпарат жүйелері және өлшеу құрылғылары - бақылауға, өңдеуге және объектілерді басқару үшін қолдануға ыңғайлы өлшеу информациясын өңдіру үшін бір-бірімен көмекші құрылғылар, байланыс каналдары арқылы жалғанған өлшеу жабдықтарының жиынтығы.

1.7.2. Өлшегіш аспаптардың өлшеу шектерін кеңейту

Тұрақты ток бойынша өлшеуді кеңейту

Шекті кеңейту магнитэлектрлік жүйенің өлшеу аспабына параллель қосылған мәні кіші кедергі (шунт) арқыры жүзеге асырады.

Шунт нақтылы ток және шунттағы нақтылы кернеу құлау -дермен сипатталады. Шунттар әр түрлі токтарға және кернеу құлауға шығарылады. Нақтылы ток (1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0; 7,5)-10ⁿ сандар қатарынан тандалыну керек (и - бірден үшке дейін бүтін сан). Шунттың нақтылы кернеу құлаулары = 10; 15; 30; 45; 50; 75; 100; 150 және 300 мВ (олардың ішінде ең кең тарағаны ишн =45; 75; 100 мВ). Шунттар аспаптардың ішіне (жекеменшікті) және сыртына (өзара алмастырылатын) құрастырылады. Шунттар мына теңдеу бойынша белгіленетін дәлдік кластарға бөлінеді:

(1.7.2.1)

мұнда: - дайындау кезінде болған шунттың нақты кедергісінің мәні.

Шунттарға белгіленген мынандай дәлдік кластар бар: 0,2; 0,05; 0,1: 0,2және О,5.

Сыртқы шунттарды калибрленген мәні Rc=0,035 Омға тең өлшеу аспапқа көмекші өткізгіш арқылы қосады.

Шунттардың түзілісі 1.7.2.1-суреттен түсінікті.

а- сыртқы өзара алмастырылатын; ә - ішкі және меншікті

Кедергі элементтің материалы ретінде мыс аяқтарға қысымдалған таспалық немесе сымдық манганин қолданады.

Құжаттарда шунттар мысалы, мынадай болып белгіленеді: 75ШП-0.3/0.75-0.2 (шунт тасымалды, 0,3 және 0,75 А екі шекке, класс дәлдігі - 0,2).

Ток I-ді өлшеуге берілген шектің шунттың кедергісі мына көрініс бойынша есептеледі:

(1.7.2.2)

мүнда: n - шунттау коэффициенті.

Мысалы, I_а = 0,2 мА және R_а = 900 Омға тең М260 амперметрдің өлшеу шегін I=200 мА дейін кеңейту үшін кедергісі R_ш =0,9 Ом-ға тең шунтты қолдану керек.

Бұл жағдайда аспаптың шкаласы - өлшеу шегі 200 мА бөліктенулі болу керек (яғни, бұл жағдайда шкалаға х10 деген таңба қойылу керек).

Шунттарды дайындауға қолданатын сымның диаметрі мына жағдайдан таңдалады:

(1.7.2.3)

мұнда: I- амперметр тізбегіндегі ток, d- сымның диаметрі, мм.

Мысалы. тоғы I= 200 мА = 0.2 А тең миллиамперметрдің шунты диаметрі мм тең сымнан жасалу керек.

Шунтты дайындалуға керекті сымның ұзындығы шамамен мына көріністен табылады:

(1.7.2.4)

мұнда: l - сымның ұзындығы, м, R_ш - шунттың кедергісі, Ом.

Кедергінің аяққы тыксырулы аспаптың бөліктенудігі кезінде жасалады. Ток өлшеуінің диапазонының кеңдігін қамтамасыздандыру үшін аспап бірнеше шекті болу керек.

Бұл шекті токтың әр түрлі мәндеріне есептелген бірнеше жұмылдыру шунттарды қолдану арқылы қамтамасыз етіледі.

Шкаланың ауыспалы коэффициенті N деп екі қатар тұрған өлшеу шектерінің шекті мәндерінің қатынасын атайды.

N = 10 кезде мысалы, шектері 1,10,100 және 1000 мА-ге тең бір шекке (1 мА) орындалған аспаптьң шкаласы, қалған шектерде басқа токтарды өлшеуге жеңіл ауыстыруға болады, ал ол үшін санауды 10, 100 және 1000-ға көбейту керек.

Өлшеудің дәлдігін жоғарылату үшін кейбір аспаптарда өлшеніп жатқан токтардың шекті мәндерін 1:5:20:100:500 сан қатарынан таңдайды.

Токты өлшеу үшін аспапты зерттеліп жатқан тізбекке тізбектеп қосады. Бұл тізбектің жалпы кедергісін үлкейтеді және ондағы токтың мәнін азайтады. Тізбектің жұмыс ережесіне аспаптың әсерін кеміту үшін аспаптың қосылатын нүктелер 1 және 2 (1.7.2-сурет) арасындағы сыртқы тізбектің R, кедергісіне қарай аспаптың ішкі кедергісі R_а аз болу керек.

1.7.2 сурет. Тізбектің схемасы

Жалпы жағдайда тізбектегі токтың салыстырма мәнінің азаюы немесе аспаптың әсер ету коэффициенті:

(1.7.2.5)

теңдеудің бөлшегі мен алымын I-ға көбейтсек және тілдің бүкіл шкалаға ауытқу кезінде -ға тең, ал re тең болғандықтан. табамыз:

(1.7.2.6)

Егер тізбек күрделі болса, онда Е ЭҚҚ-тің мәні тізбектең, аспап қосылған нүктелерінің арасындағы бос жүріс кернеу деп ұғуға болады (өлшеніп жүрген жатқан токтың тізбегін үзген кезде).

Мысалы, егер тең болса онда В_i =10% тең, яғни аспапты қосу токты 10% азаяды.

1.7.3. Айнымалы ток бойынша өлшеу шекті кеңейту

Айнымалы ток бойынша аспаптың өлшеу шекті кеңейту токты өлшеу трансформатор (ТӨТ) арқылы іске асырылады. ТӨТ деп үлкен токты 1 және 5 А-ге тең үлгілі шама токқа өзгертетін электромагниттік кұрылғыны атайды. ТӨТ-дың теориясы егжей-тегжейлі баяндалған. 7.3-суретте ТӨТ-дың қосу схемасы көрсетілген. Орам саны w,-re тең біріншілік орама [Л әрпімен белгіленеді (линия)] электрлік тізбекке жүктеме Z_ж-мен тізбектеліп қосылады, яғни ол арқылы біріншілік ток деп аталатын I, жүктеменің толық тоғы өтеді (1 деген санмен ораманың басын белгілейді, 2 деген санмен – аяғын белгілейді). Екіншілік орама И әрпімен белгіленеді де өлшейтін аспапқа тізбектеп қосылады.

1.7.3.1 сурет. ТӨТ-дың қосу схемасы

Токтардың қатынасы ТӨТ-дың нақтылы трансформация коэффициент К_ТТн арқылы белгіленеді.

(1.7.3.1.)

яғни: .

Көрініс (1.7.3.1) шығыны жоқ трансформатор үшін дұрыс.

Нақтылы трансформаторда токтың өзгеруі өзекшеде магнит ағынды құру, өзекшенің темірін жылыту және қайта-кайта магниттеу, екіншілік ораманы және жүктемені жылыту энергия шығындарына келтіреді. Сол себептен, негізінде, I_l>K_TTI₂ болады да, екіншіліктің бұрышты және токтық f терістіктері пайда болады.

Токтық терістік былай белгіленеді:

. (1.7.3.2)

Тұрақты ток кернеуінің шегін кеңейтуінің өлшеу шегін кеңейту

Кернеуді өлшеген кезде аспаптың өлшеу шегін кеңейту үшін кедергі орауыш түрінде немесе резисторлар түрінде қосымша кедергілер кең қолданылады. Қосымшм кедергі R_қ-ны белгілейтін параметрлер: U_н – орауыштың нақтылы кернеуі, I_н – орауыштың нақтылы тоғы, ол (0,01...60) мА болуы мүмкін. Әдетте I_н =3,0 немесе 7,5 мА. Бұл жағдайда Қосымша кедергілер келесі дәлдік кластарға дайындалады: 0.01, 0.02, 0.05, 0.1, 0.2, 0.5, және 1.0.

Есеп үшін мына көрініс қолданылады:

(1.7.3.3.)

мұнда өлшеу шекті кеңейту коэффицент (шкаланың көбейткіші). Мысалы микроампер М260 арқылы U=10B кернеуді өлшеу үшін (I_а=0,2 А R_а=900 Ом) қосымша тең:

кОм.

Қосымша кедергісі R_қ бар өлшеу аспап жүктеме R_ж-ге паралельді қосылған бұл тауардың жалпы кедергісі азаяды, ал схема сол себептен кернеу қайта бөлінеді.

Вольтметрдің әсер ету коэффиценті мына көріністен табылады:

(1.7.3.4.)

мұнда R_m– вольтметр қосылған нүктелердің арасындағы тізбектің кедергісі: R_қ=R_а+R_к – вольтметрдің кіру кедергісі.

Егер болса, онда аспаптың қосылуы қосымдардағы кернеудің төмендеуіне келтіреді. Бұл төмендеу неғұрлым қатынас аз, солғұрлым көп болады.

Вольтметр көпшілігінде өлшеу шегін күшейту үшін кернеу бөлшектер қолданылады. Резистивтік бөлгіш магнитэльектрлік жүйе аспабының өлшеу шектерін кеңейту үшін қолданады. Мұндай бөлшектің шығуындағы кернеу, R_а<< R₂, болса тең:

(1.7.3.5.)

Мұнда: бөлгіштік кернеудің жылжу коэффиценті. Вольтметрдің кіру кедергісінің әсерлігін есептеу үшін (7.10) көрініске R₂-ның орамына қою керек.

Сыйымдылық кернеу бөлгіштің жылжу коэффициент, егер , болса, онда мына көрініспен белгіленеді:

(1.7.3.6.)

ұл бөлгіштер электростатикалық аспаптардың өлшеу шектерін кеңейтуге қолданылады.

1.7.4. Айнымалы ток кернеуінің өлшеу шегін кеңейту

Айнымалы ток вольтметрдің өлшеу шектерін кеңейту үшін кернеу өлшеу трансформаторлары кең қолданылады. Кернеу өлшеу трансформаторларының негізінде күшті трансформатордан айырмашылығы жоқ. Айырмашылығы тек сонда кернеу өлшеу трансформаторларының терістіктерін минималды етеді. Біріншілік орама Wl орам саны бар (А-басы, X-ораманың аяғы) қорғаныштар Кр арқылы кернеуі тең желіге косылады. Екіншілік орама орам (а-басы, х-ораманың аяғы) вольтметрге қосылады және қауіпсіздік шаралары үшін екіншілік ораманың бір жағы жерге бекітіліуі керек. Кернеу өлшеу трансформаторының қослу схемасы 1.7.4-суретте көрсетілген.

1.7.4 сурет. Кернеу өлшеу трансформаторының қослу схемасы

Кернеу өлшеу трансформаторларының негізгі параметрлері келесі: біріншілік ораманың нақтылы кернеуі U ; екіншілік ораманың нақтылық кернеуі ; нақтылық қуат: .

Нақтылы куат S₂ дегеніміз кезде кернеу өлшеу трансформаторларынан алынатын ең көп қуат және бұл жағдайда оның кернеулік терістігі f_u және бұрыштық терістігі дәлдік класпен берілетін рұқсат етілетін шектен шықпау керек.

Эксплуатациядағы кернеу өлшеу трансформаторларының дәлдік кластары 0,2; 0,5 және 1,0-ге тең. Лабораториялық жағдайда қолданатын кернеу өлшеу трансформаторларының дәлдік класы -0,1.

Мысалы, дәлдік класы - 0,2-ге тең кернеу өлшеу трансформаторларының кернеу бойынша терістігі +0,2%-тен аспау керек, ал бұрыштық терістігі < ±10'.

1.8. Электромеханикалық аспатар

Жалпы мағұлыматтар және оладың жіктелуі

Аналогты өлшеу түрлендіргіштерінің кеңінен қолданылатын бір түрі ол электромеханикалық түрлендіргіштер. Олар тұрақты және айнымалы ток пен кернеулерді немесе басқада электрлік және электрлік емес шамаларды түрлендіру үшін қолданылады. Бұл түрлендіргіштің негізгі ерекшеліктері олардың қарапайымдылығы, жоғары сенімділігі мен нақтылығы.

Барлық электромеханикалық өлшеу аспаптарын 1.8.1-суретте көрсетілгендей өлшеу тізбегінен, өлшеу механизімінен және есептегіш құрылғыдан құралатын структуралық схема түрінде көрсетуге болады.

1.8.1 сурет. Электромеханикалық өлшеу аспабының структуралық схемасы

Өлшеу тізбегінде кірістегі (Х) шамасы өлшеу механизіміне әсер ететін (Х₁) аралық шамасына түрленеді. Өлшеу тізбегі сондай-ақ өлшеу аралығын кеңейту және қателіктерді теңгеру (компенцациялау) үшінде арналуы мүмкін.

Өлшеу механизімінде (Х₁) аралық шамасының электромагнитті энергиясы айналдырғыш момент туғызатын электромеханикалық энергияға түрлену процессі жүріп нәтижесінде өлшеу механизімінің қозғалмалы бөлігі (a) бұрышқа орын ауыстырады (бұрылады).

Қозғалмалы бөліктің орын ауыстыруы (ауытқуы) есептегіш құрылғы арқылы анықталады. Электромеханикалық аспаптардың есептегіш құрылғысы шкала және көрсеткіштен (стрелка, жарық сәулесі) құралады. Оның көмегімен өлшеу аспабының өлшеніп отырған (Х) шамасына тең болуы керек (Ү) көрсетуі анықталады.

Электромеханикалық түрлендіргіштердің жіктелуі

Барлық электромеханикалық түрлендіргіштер жұмыс жасау принципіне байланысты, яғни өлшеніп отырған сигналдың электромагнитті энергиясының түрлендіргіштің қозғалмалы бөлігінің орын ауыстыруын туғызатын механикалық энергияға түрлену әдісіне байланысты бірнеше түрге бөлінеді:

магниттіэлектрлі механизм;

логометрлік магниттіэлектрлі механизм;

электромагнитті механизм;

логометрлік электромагнитті механизм;

полярланған электромагнитті механизм;

электрдинамикалық механизм;

логометрлік электродинамикалық механизм;

ферродинамикалық механизм;

логометрлік ферродинамикалық механизм;

электростатикалық механизм:

индукциялы өлшеу механизмі.

Басқада ерекшеліктеріне, мысалы кері әсер етуші моменттің пайда болуына байланысты механикалық кері әсер етуші моментті және электрлі кері әсер етуші моментті (логометрлі) болып екіге бөлінеді.

Қолданылатын есептегіш құрылғының түріне байланысты көрсеткіші механикалы- тілшелі (стрелочный) және көрсеткіші жарық пен көрсететін.

Нақтылық класына байланысты: 0,05; 0,1; 0,2;:0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0; 5,0. нақтылық класты.

Өлешенетін шама түріне байланысты электромеханикалық аспаптар амперметрлер, вольтметрлер, ваттметрлер, омметрлер, фазометрлер, частотометрлер, гальванометрлер және т.б болып жіктеледі.

Дата добавления: 2015-04-30