Меры электрических величин

Мерой называется средство измерений, предназначенное для воспроизведения физической величины данного размера, например измерительная катушка сопротивления, конденсатор, гиря.

Набор мер представляет собой специально подобранный комплект мер для воспроизведения ряда одноименных величин различного размера (например, магазины сопротивлений, емкостей и т.д.).

В зависимости от степени точности и области применения меры подразделяются на эталоны, образцовые меры и рабочие меры.

Эталон – это средство измерений, обеспечивающее воспроизведение и хранение единицы физической величины для передачи ее размера другим средствам измерений.

Эталоны в свою очередь подразделяются на первичные обеспечивающие воспроизведение единицы с наивысшей достижимой в стране точностью и вторичные, значение которых устанавливается по первичному эталону. Вторичные эталоны обычно являются рабочими эталонами и предназначены для поверки образцовых средств измерения.

Образцовые меры – это средства измерений, предназначенные для поверки и градуировки рабочих мер и измерительных приборов. Они могут быть также использованы для выполнения точных измерений.

В зависимости от точности образцовые меры подразделяются на три разряда:

первого разряда – наиболее точные, которые поверяются непосредственно по рабочим эталонам;

второго разряда – точные, которые поверяются по образцовым мерам первого разряда;

третьего разряда – точные, которые поверяются по образцовым средствам второго разряда.

Рабочие меры – это средства измерений, которые используются для поверки измерительных приборов, а также для выполнения измерений на промышленных предприятиях и в научных организациях.

Для нас наибольший интерес представляют меры единиц электрических величин, к которым можно отнести меры электродвижущей силы (ЭДС), меры электрического сопротивления, меры индуктивности и взаимной индуктивности, меры емкости.

В качестве мер ЭДС применяются нормальные элементы различных классов точности. Это специальные гальванические элементы, ЭДС которых точно известна. Различают элементы с насыщенным и ненасыщенным раствором сернокислого кадмия. Предпочтение отдается элементам с насыщенным раствором кадмия, т.к. у них стабильность ЭДС значительно выше. Она находится в пределах 1,0185 – 1,0187 В и в течение года не должна измениться более, чем на 50 мкВ. Классы точности таких элементов 0,001, 0,002 и 0,005.

У элементов с ненасыщенным раствором кадмия меньше внутреннее сопротивление и они меньше зависят от изменений температуры. Их ЭДС лежит в пределах 1,0186 – 1,0194 В при допустимом изменении в течение года не более, чем на 200 мкВ.. Они имеют класс точности 0,02.

Нормальные элементы нельзя трясти и опрокидывать, они должны быть защищены от сильных источников света и тепла. Температура хранения их должна быть постоянна.

Образцовые и рабочие меры электрического сопротивления выполняются в виде катушек сопротивления.

Номинальное сопротивление образцовой катушки должно удовлетворять условию R= 10ⁿ Ом, где n – целое число. Минимальное сопротивление катушки равно 10^-5 Ом, максимальное – 10¹⁰ Ом.

Образцовые катушки сопротивления изготавливаются из манганиновой проволоки или ленты. Манганин – это сплав меди (84%), марганца (12%) и никеля (4%). Он обладает малым температурным коэффициентом сопротивления (10^-5/⁰С), большим удельным сопротивлением (0,45 Мом м) и малой термоэдс при контакте с медью (2 мкВ НА 1⁰С⁾. Образцовым катушкам сопротивления присваивается один из следующих классов точности: 0,0005; 0,001; 0,005; 0,01; 0,02; 0,05; 0,1; 0,2. Данные числа определяют наибольшую допустимую относительную погрешность, выраженную в процентах.

Набор различных катушек сопротивлений, смонтированных в одном корпусе, образуют магазин сопротивлений.

Образцовые и рабочие меры индуктивности и взаимной индуктивности представляют собой катушки. Такие катушки должны иметь постоянство индуктивности с течением времени и обладать малым активным сопротивлением. Их индуктивность не должна зависеть от величины тока, протекающего через них, а также от частоты и температуры.

Образцовые катушки индуктивности представляют собой пластмассовый или фарфоровый каркас с наложенной на него обмоткой из медной изолированной проволоки. Использование каркаса из немагнитного материала исключает зависимость индуктивности от тока в катушке. Для уменьшения влияния внешних магнитных полей катушки экранируют. Образцовые катушки индуктивности изготавливают с пятью номинальными значениями: 1; 0,1; 0,01; 0,001; 0,0001 Г.

Катушки индуктивности и взаимной индуктивности предназначены для работы в цепях переменного тока с частотой до
10 кГц.

В качестве образцовых и рабочих мер переменной индуктивности служат вариометры. Вариометр состоит из двух катушек индуктивности, одна из которых подвижная. Путем изменения взаимного расположения катушек можно плавно изменять значение индуктивности или взаимной индуктивности.

Наборы различных катушек индуктивности, смонтированных в одном корпусе, называются магазином индуктивностей.

Образцовые и рабочие меры емкости представляют собой конденсаторы постоянной или переменной емкости. К ним предъявляются следующие основные требования: минимальная зависимость емкости от времени, температуры и частоты; малые потери в диэлектрике, характеризуемые тангенсом угла потерь; высокое сопротивление и прочность изоляции.

В наибольшей степени этим требованиям отвечают воздушные конденсаторы. Они выпускаются как постоянной, так и переменной емкости. Но воздушные конденсаторы имеют большие массу и габариты. Из-за этого меры емкости, сформированные с помощью воздушных конденсаторов, имеют значение в пределах от 0,01
до 110 пФ. Для увеличения образцовых значений емкости используют конденсаторы, у которых в качестве диэлектрика используется слюда. Такие конденсаторы позволяют получить большие емкости (до 1 мкФ) при небольших габаритах, но обладают большим тангенсом угла диэлектрических потерь.

Слюдяные конденсаторы выпускаются как в виде отдельных мер, так и в виде магазинов емкостей. Для получения суммарной емкости нескольких конденсаторов их соединяют в магазинах параллельно.

Дата добавления: 2014-01-04