Магнитоэлектрические приборы с преобразователями переменного тока в постоянный ток

Описанные выше приборы не решают многих проблем, возни­кающих при измерении на переменном токе: электромагнитный и электро­динамический - низкочастотны, электростатический обладает низкой чувствительностью. Применение магнитоэлектрического механизма в сочетании с преобразователем позволяет существенно расширить возмож­ности измерений на переменном токе. По типу преобразователя данные приборы делятся на выпрямительные и термоэлектрические. Описание свойств таких схем представлено в таблице 7.4.

Таблица 7.4 Магнитоэлектрическая система с преобразователями

(выпрямительными приборами)

Таким образом, рассматривая приборы и средства измерений по областям измерений, т. е., по разделам настоящего учебного пособия, приходится сталкиваться с проблемой наслоения терминологических понятий из одного раздела в другой и обратно, связанных с колебаниями, частотой колебаний, механических и электрических, радиоэлектронных видов воздействия и определения величин. Как разделить по разделам эти наслоения? Скорее всего, необходимо признать необходимость перетекания этих понятий из раздела в раздел и выразить отсутствие строгой такой регламентации по областям измерений, касающихся разделов 7, 8, 9, 10. Следовательно, рекомендуется изучать эти разделы в своеобразном единстве, имея в виду теоретические предпосылки по упомянутым разделам.

Для организации лабораторных работ по разделу измерения электрических величин на кафедру МСиС ТФ ГОУ ОГУ приобретена лабораторная установка «Методы измерения электрических величин МСИ 3м», - паспорт МСИ 3м ПС от Министерства образования РФ ФГО ООО «ИНТОС+» заводской № 012 по ТУ 9.459 - 2004 дата изготовления и упакована для отправки в ГОУ ОГУ на кафедру МСиС ТФ 19.09 2008 года:

1 Назначение

Установка лабораторная «Методы измерения электрических величин МСИ Зм» (далее - установка) является частью учебно-лабораторного комплекса, которая используется для проведения лабораторных работ при изучении дисциплины «Методы и средства измерений, испытаний и контроля» для специальностей 200503 – Стандартизация и сертификация и 220501 – Управление качеством.

Установка позволяет обучаемым развить и закрепить навыки измерения наиболее распространенных электрических величин (сопротивлений, напряжений, силы тока), экспериментального определения и исключения систематической погрешности результатов измерения, снижения случайной составляющей погрешности.

Установка должна эксплуатироваться в помещениях при температуре воздуха от+ 10°Сдо + 35°С, относительной влажности воздуха до 80 % при 25° С.

2 Основные технические данные

Установка предназначена для формирования электрических величин (сопротивлений, напряжений, токов), и их измерения средствами измерения разной точности и различными методами («Метод непосредственной оценки», «Нулевой метод»).

2.1 Потребляемая мощность, ВА не более 10

2.2 Электропитание от сети переменного тока:

напряжением, В 220 ± 22

частотой, Гц 50 ± 0,4

2.3 Характеристики

2.3.1 «Метод непосредственной оценки»

2.3.1.1 Значения формируемых электрических величин в любом из положений
от " 1 " до " 5 " переключателей " Измерение V, Q " и

" Измерение тА " должны быть:

сопротивление, кОм от 1,8 до 41,8

напряжение ( – ), ( ~ ), В от 0,26 до 20,5

ток ( – ), мА от 0,57 до 12,0

2.3.1.2 Значения формируемых электрических величин в положении " S "
переключателей " Измерение V, Q " и "Измерение тА " должны быть:

сопротивление, кОм от 9,0 до 209

напряжение ( – ), ( ~ ), В 24 ± 2,4

ток ( – ), мА от 2,8 до 46,1

2.3.2 «Нулевой метод»

Значение формируемых сопротивлений в любом из положений от " 1 " до " 3 "переключателя " R _х" должно быть, кОм от 0,13 до 8,4

2.3.3 Погрешность стрелочных миллиамперметра

и вольтметра, % не более 4,0 ( справ.)

2.3.4 Погрешность мультиметра в соответствии с требованиями
его паспорта.

2.4 Габаритные размеры установки, мм

длина не более 540

ширина не более 280

высота не более 380

2.5 Масса установки, кг не более 8

2.6 Наработка до отказа, ч не менее 1000

2.7 Средний срок службы до списания, лет не менее 5

2.8 Сведения о содержании цветных металлов приведены в справочном
приложении А.

3 КОМПЛЕКТНОСТЬ

Комплект поставки должен соответствовать обозначений в таблице 7.5

Таблица 7.5

4 Устройство и принцип работы установки

4.1 Установка представляет собой настольную конструкцию на передней панели которой нанесены электрические схемы элементов, характеристики которых измеряются, органы коммутации измеряемых электрических величин, средства индикации режимов работы, встроенный промышленный цифровой мультиметр, а также стрелочные миллиамперметр и вольтметр.

Вход мультиметра подключается к установке двумя перемычками с однополюсными вилками.

4.2 На задней панели корпуса установки размещены: клавишный выключатель «Сети», предохранитель и шнур сетевого питания.

4.3 На рисунке 7.5 приведено изображение передней панели установки с органами управления и индикации.

Обозначения на рисунке 7.5 соответствуют следующей аппликации:

1 - Переключатель измеряемых токов «мА»; 2 - Индикатор подключения точек измерения «А - Б» и включения схемы 1; 3 - Переключатель пределов измерения миллиамперметра; 4 - Переключатель вида напряжения; 5 - Стрелочный миллиамперметр; 6 - Индикатор подключения точек измерения «В - Г» и включения схемы 2; 7 - Стрелочный вольтметр; 8 - Переключатель пределов измерения вольтметра по виду напряжения; 9 - Резисторы балансировки измерительного моста схемы «4» R 1; 10 - Индикатор подключения точек измерения «Ж - З»; 11 - Индикатор включения схемы «4»; 12 - Резисторы балансировки измерительного моста схемы «4» R 3; 13 - Индикатор подключения точек измерения «Л - М»; 14 - Индикатор включения схемы «5»; 15 - Резисторы балансировки измерительного моста схемы «5» R 3; 16 - Индикатор подключения точек измерения «Н - О»; 17 - Цифровой мультиметр; 18 - Проводные перемычки; 19 - Переключатель выбора схем; 20 - Переключатель точек измерения мультиметром; 21 - Индикатор подключения точек измерения «П - Р»;

22 - Переключатель коммутации измерительных мостов схем «4» и «5»;

23 - Индикатор подключения точек измерения «И - К»; 24 - Переключатель измеряемых неизвестных сопротивлений «R_х»; 25 - Индикатор подключения точек измерения «Д - Е»; 26 - Переключатель измеряемых напряжений и сопротивлений «V - Ω».

Рисунок 7.5 Изображение передней панели установки МСИ 3м

4.4 Конструктивно все элементы электрической схемы установки размещены на 2-х печатных платах, соединённых проводным жгутом между собой, а также с органами коммутации и трансформатором питания.

4.5 На плате А 1 расположена группа постоянных и переменных резисторов R2÷R11, предназначенных для формирования измеряемых величин сопротивлений, напряжений и токов. Коммутация резисторов внутри группы производится переключателем «Номер схемы» и «Измерение токов» с помощью промежуточных реле К 1 и К 3. При установке переключателя «Номер схемы» в положение «1» мультиметр и миллиамперметр подключаются к параллельно соединённым резисторам, а при установке в положение «2» и «3» вход мультиметра и вольтметр на панели подключается к последовательно соединённым резисторам. Переключатель «Точки измерения» коммутирует точки подключения входа мультиметра и индикацию подключения, а переключатель «Номер схемы» коммутирует включение схем измерения и светодиоды индикации номера включённой схемы.

4.6 На плате А 2 расположены группы постоянных и переменных резисторов, коммутация которых осуществляется переключателями «R_х» и «S». Коммутация резисторов обеспечивает выбор исследуемых мостовых схем.

4.7 Коммутация пределов измерений стрелочных приборов осуществляется соответствующими переключателями, а вида напряжений переключателем «V».

4.8 Измерение тока производится только на постоянном токе, а измерение напряжений производится как на постоянном, так и на переменном токах.

Во избежание поражения электрическим током при монтаже каких либо термометров, а также при вскрытии установки и замене электрических ламп, пришедших в негодность, установка должна быть отключена от питающей электрической сети.

6 ПОДГОТОВКА К РАБОТЕ

6.1 Произвести внешний осмотр установки и убедиться в целостности
светодиодных индикаторов, надежном креплении органов коммутации,
целостности сетевого кабеля.

6.2 Перед подключением установки к сети установить переключатель

" СЕТЬ " в положение " О ", остальные органы коммутации могут находиться в произвольном положении.

6.3 Для включения установки необходимо перевести переключатель «СЕТЬ» в положение «I», при этом должны засветиться или светодиоды одного из режимов работы установки или точки измерения, а также засветится индикатор мультиметра, если его переключатель пределов измерения не находится в положении «OFF».

7 Порядок работы

7.1 «Метод непосредственной оценки»

7.1.1 Для проверки значений формируемых сопротивлений необходимо:

- установить переключатель пределов измерения мультиметра

в положение «200к»;

- установить переключатель «ИЗМЕРЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЙ» в
положение «1»;

- установить переключатель «НОМЕР СХЕМЫ» в положение «3»";

- установить переключатель «ТОЧКИ ИЗМЕРЕНИЯ» в положение
«Д - Е», при этом должен загореться индикатор «3».

По дисплею мультиметра проконтролировать значение сопротивления.

Поочередно устанавливая переключатель «ИЗМЕРЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЙ» в положения от «1» до «5», проконтролировать значения сопротивлений.

Установить переключатель «ИЗМЕРЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЙ» в положение «Е» и проконтролировать суммарное значение сопротивлений.

При необходимости, установить переключатель пределов измерения мультиметра, в соответствующее измеряемым значениям положения.

7.1.2 Для проверки значений формируемых напряжений постоянного тока
необходимо:

- установить переключатель пределов измерения мультиметра в положение «200» V–;

- установить переключатель пределов измерения стрелочного вольтметра в
положение «– 25»;

- установить переключатель «V» в положение «–»;

- установить переключатель «ИЗМЕРЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ» в положение «1»;

- установить переключатель «НОМЕР СХЕМЫ» в положение «2»;

- установить переключатель «ТОЧКИ ИЗМЕРЕНИЯ» в положение
«В-Г», при этом должен загореться индикатор «2».

По дисплею мультиметра и по шкале стрелочного вольтметра проконтролировать значение напряжения.

Поочередно устанавливая переключатель " ИЗМЕРЕНИЕ НАПРЯЖЕНИИ " в положения от «1» до «5», проконтролировать значения напряжений.

Установить переключатель «ИЗМЕРЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ» в положение «Е» и проконтролировать суммарное значение напряжений.

При необходимости, установить переключатели пределов измерения мультиметра и вольтметра, в соответствующее измеряемым значениям положения.

7.1.3 Для проверки значений формируемых напряжений переменного тока
необходимо:

- установить переключатель пределов измерения мультиметра в положение
«200» V ~;

- установить переключатель пределов измерения стрелочного вольтметра в
положение «~ 50»;

- установить переключатель «V» в положение «~»;

- установить переключатель «ИЗМЕРЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ» в положение «1»

- установить переключатель «НОМЕР СХЕМЫ» в положение «2»;

- установить переключатель «ТОЧКИ ИЗМЕРЕНИЯ» в положение
«В - Г», при этом должен загореться индикатор «2».

По дисплею мультиметра и по шкале стрелочного вольтметра проконтролировать значение напряжения.

Поочередно устанавливая переключатель «ИЗМЕРЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ» в положения от «1» до «5», проконтролировать значения напряжений.

Установить переключатель «ИЗМЕРЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ» в положение «D» и проконтролировать суммарное значение напряжений.

При необходимости, установить переключатели пределов измерения мультиметра и вольтметра, в соответствующее измеряемым значениям положения.

7.1.4 При проведении работ разница в показаниях мультиметра и вольтметра
не должна превышать 4 %.

7.1.5 Для проверки значений формируемых токов необходимо:

- установить переключатель пределов измерения стрелочного
миллиамперметра в положение «50 мА»;

- установить переключатель пределов измерения мультиметра в положение
«200 мА»:

- установить переключатель пределов измерения стрелочного вольтметра в
положение «– 25»;

- установить переключатель «V» в положение «–»;

- установить переключатель «ИЗМЕРЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ» в положение «1»;

- установить переключатель «НОМЕР СХЕМЫ» в положение «1»;

- установить переключатель «ТОЧКИ ИЗМЕРЕНИЯ» в положение
«А-Б», при этом должен загореться индикатор «3».

По дисплею мультиметра и по шкале стрелочного миллиамперметра проконтролировать значение напряжения.

Поочередно устанавливая переключатель «ИЗМЕРЕНИЕ токов» в положения от «1» до «5», проконтролировать значения токов.

Установить переключатель «ИЗМЕРЕНИЕ ТОКОВ» в положение «Σ» и проконтролировать суммарное значение токов.

7.1.6 При проведении работ разница в показаниях мультиметра и миллиамперметра не должна превышать 4%.

7.1.7 При измерении сопротивлений, напряжений и токов сумма значений показаний приборов в положениях перключателей «Измерение» от «1» до «5» должна быть соответственно равна значениям в положении «Σ» с погрешностью не более 4%.

7.2 «Нулевой метод».

7.2.1 Для проверки значений формируемых сопротивлений при способе измерения - «СПОСОБ ЗАМЕЩЕНИЯ» необходимо:

- установить переключатель пределов измеренич мультиметра в

положение «20 В»;

- установить переключатель «НОМЕР СХЕМЫ» в положение «4», при этом должен загореться индикатор «4»;

- установить переключатель «R_х» в положение «1»;

- установить переключатель «S» в положение « → »;

- установить переключатель «ТОЧКИ ИЗМЕРЕНИЯ» в положение «И - К».

Вращением осей ручек резисторов «R 3» «ГРУБО» и «ТОЧНО» установить по дисплею мультиметра напряжение, равное 0,00 В. Установить переключатель «S» в положение « ← » и вращением осей ручек резисторов «R 1» «ГРУБО» и «ТОЧНО» вновь установить по дисплею мультиметра напряжение равное 0,00 В.

Перключатель «ТОЧКИ ИЗМЕРЕНИЯ» установить в положение «Ж - З», переключатель пределов измерения мультиметра установить в положение «20 к», а переключатель «S» установить в положение «0».

По дисплею мультиметра проконтролировать значение сопротивления «R 1».

Поочерёдно устанавливая переключатель «R_х» в положение «2» и «3», провести проверки, аналогично вышеуказанным, для положения переключателя «1». По дисплею мультиметра проконтролировать значение сопротивления «R_х».

7.2.2 Для проверки значения формируемых сопротивлений при способе измерения - «СПОСОБ ПРОТИВОПОСТАВЛЕНИЯ» необходимо:

- установить переключатель пределов измерения мультиметра в

положение «20 В»;

- установить переключатель «НОМЕР СХЕМЫ» в положение «5», при этом должен загореться индикатор «5»;

- установить переключатель «R_х» в положение «1»;

- установить переключатель «S» в положение « → »;

- установить переключатель «ТОЧКИ ИЗМЕРЕНИЯ» в положение «П - Р».

вращением осей ручек резисторов «R 3» «ГРУБО» и «ТОЧНО» установить по дисплею мультиметра напряжение, равное 0,00 В.

Переключатель «ТОЧКИ ИЗМЕРЕНИЯ» установить в положение «Н - О», переключатель пределов измерения мультиметра установить в положение «20к», а переключатель «S» установить в положение «0».

По дисплею мультиметра проконтролировать значение сопротивления «R 3».

Установит переключатель «S» в положение « ← » и вращением осей ручек резисторов «R3» «ГРУБО» и «ТОЧНО» вновь установить по дисплею мультиметра напряжение равное 0,00 В.

Переключатель «ТОЧКИ ИЗМЕРЕНИЯ» установить в положение «Н - О», переключатель пределов измерения мультиметра установить в положение «20к», а переключатель «S» установит в положение «0».

По дисплею мультиметра проконтролировать значение сопротивления «R3».

Поочерёдно устанавливая переключатель «R_х» в положение «2» и «3», провести проверки, аналогично вышеописанным, для положения переключателя «1». По дисплею мультиметра проконтролировать значение сопротивления «R 3».

7.3 Оценка результатов измерений производится в соответствии с требованием методических указаний лаборатоных работ раздела 7 «Измерения электрических величин». т.е ЛР №№ 35 ÷ 40.

7.4 Измерение напряжений и токов можно производить при отключённых стрелочных приборах, установив переключатели их пределов измерения в положение «Откл.», если при измерениях мультиметром или каким либо другим прибором - «осцилографом» или «частотомером» стрелочные приборы будут оказывать методические помехи и, следовательно, излишние погрешности.

8 ВОЗМОЖНЫЕ НЕИСПРАВНОСТИ И СПОСОБЫ ИХ УСТРАНЕНИЯ

Возможные неисправности и методы их устранения приведены в таблице 7.6

Таблица 7.6