К достоинствам данной системы следует отнести высокую чувствительность и точность, равномерную шкалу, относительно небольшое влияние внешних полей.
К недостаткам - невозможность измерения в цепях с переменным током без дополнительных устройств и чувствительность к перегрузкам.
В целях унификации маркировки типономиналов приборов систему, к которой относится измерительный механизм, обозначают следующими буквенными индексами: М - магнитоэлектрическая; Э - электромагнитная; Д - электродинамическая; С - электростатическая.
Для характеристики основных режимов и условий работы электроизмерительных приборов непосредственного отсчета, на их шкалах в зонах свободного пространства от рабочей части, имеются условные обозначения Наиболее употребляемые из них приведены в табл. 1.
Табл. 3.1. Условные обозначения
Примечания:
- 1. Цифра 1 в условном обозначении показывает, что в случае встроенных преобразователей обозначения F-18, F-19, F-20 и F-22 сочетаются с обозначением прибора, например с F-1. В случае внешних преобразователей обозначения F-18, F-19, F-20 и F-22 сочетаются с обозначениями F-35.
- 2. Цифра 2 в условном обозначении - смотри дополнительные указания в паспорте и инструкции по эксплуатации.
Кроме типа измерительной системы, в группе знаков условных обозначений указывают устойчивость прибора к климатическим воздействиям (А - приборы для работы в закрытых сухих, отапливаемых помещениях; Б, Б1, Б2, Б3 - для работы в закрытых неотапливаемых помещениях; В, B1, В2, В3 - для работы в полевых и морских условиях), класс точности, величина испытательного напряжения и другие сведения.
В качестве примера на рис. 3.1 показана шкала прибора магнитоэлектрической системы М4202, использующегося в качестве вольтметра. В левой части, внизу указаны тип измерительного прибора и логотип завода. В правой - условия применения доя измерений в цепях постоянного тока с возможностью работы в полевых условиях и при повышенной влажности; класс точности 2,5; измерительная цепь изолирована от корпуса и испытана напряжением 2 кВ, соответствует требованиям ГОСТ 8711-60.
Рис. 3.1. Шкала прибора магнитоэлектрической системы
О возможном применении прибора для тех или иных измерений можно судить по таким его характеристикам, как класс точности и чувствительность.
По классу точности существуют приборы классов: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1: 1,5; 2,5; 4. Эти числа выражают основную, наибольшую допустимую, приведенную относительную погрешность приборов. Наиболее точными являются приборы класса 0,05. Погрешность выражается в процентах относительно максимального значения рабочей части шкалы прибора.
Пример. Предел измерения миллиамперметра 100 мА, число делений на шкале 100, класс точности прибора 1 (что соответствует ±1 %). В этом случае разность между показанием прибора и истинным значением измеряемой величины может быть не более ±1 мА.
Для приборов с двусторонней шкалой, то есть с нулем посередине, погрешность выражается в процентах от суммы конечных значений рабочей части шкалы.
Если у второго миллиамперметра с такой же длиной шкалы предельное значение измеряемой величины 10 мА, число делений на шкале тоже 100, то для первого прибора на интервал измерения величины в 1 мА приходится одно деление шкалы, в для второго прибора 10. Это означает, что вторым прибором можно измерить значения параметров с точностью до 0,1, а первым - только до 1 мА, т. е. у второго прибора разрешающая способность выше. Эта способность измерительного устройства характеризует его чувствительность, которая определяется количеством единиц измеряемой величины, отсчитываемых на одно деление.
К основным электрическим параметрам, определяющим возможность использования прибора для данных условий работы, относятся ток полного отклонения (Iп.о.). т. е. наибольший ток, при котором стрелка отклоняется до конечной отметки шкалы и сопротивление рамки прибора (Rп).
Значение первого параметра определяется максимальным значением шкалы прибора. Так, например, если имеется миллиамперметр с конечной отметкой шкалы 100, то это соответствует току полного отклонения 100 мА. Такой прибор можно включать только в те цепи, токи в которых не превышают 100 мА.
Величину второго параметра (Rп) часто указывают на шкале прибора.
Если значения параметров для конкретного прибора неизвестны, можно определить самостоятельно. Для этого потребуется гальванический элемент, образцовый миллиамперметр, переменный резистор с сопротивлением в несколько килоом, дополнительный постоянный резистор (R1д) для ограничения тока в измеряемой цепи. Сопротивление резистора R1д рассчитывается, исходя из напряжения источника питания и известного тока полного отклонения образцового миллиамперметра, по закону Ома. Исследуемый измерительный прибор (ИП) Рх включается в соответствии со схемой, приведенной на рис. 3.2. Переменным резистором R2д регулируют ток в цепи до такого значения, при котором стрелка Рх установится против конечной отметки шкалы. Значение этого тока, отсчитанное по шкале образцового прибора Ро, и будет током полного отклонения стрелки исследуемого прибора.
Для определения сопротивления рамки исследуемого измерительного прибора воспользоваться той же схемой на рис. 3.2. К ней дополнительно подключим шунт (резистор R3ш), параллельно обмотке рамки. В данном случае сопротивление шунта выбрано в пределах 1—2,0 кОм. Изменением его сопротивления добиваются уменьшения показания Рх вдвое. Затем переменным резистором R2д по образцовому миллиамперметру Ро восстанавливают определенное ранее значение тока полного отклонения. Последовательной неоднократной регулировкой R2д и R3ш добиваются соответствия тока в цепи, равного начальному, т.е. току полного отклонения ИП, а ток непосредственно через измерительный прибор должен быть вдвое меньшим. Когда будет достигнуто такое состояние, ток через ИП и R3ш становится одинаковым, следовательно, и сопротивления параллельных ветвей тоже одинаковы. Измерив омметром сопротивление рабочей части R3ш (по схеме между средним и нижним выводами), находим второй неизвестный параметр.
Рис. 3.2. Схема включения измерительного механизма для определения тока полного отклонения стрелки и его внутреннего сопротивления
Применение шунтов позволяет расширить пределы показаний миллиамперметра или амперметра (но при этом ухудшаются разрешающая способность, чувствительность при измерениях). Расчёт сопротивления шунта производят по формуле:
Rш = Rп / n - 1,
где Rш, Rп - соответственно сопротивления шунта и прибора без шунта, Ом;
n - число, показывающее, во сколько раз должен быть увеличен предел измерений.
В зависимости от сопротивления шунта в качестве этого элемента могут быть использованы медный провод на катушке, металлическая пластина, нормализованный (стандартный) резистор с малым допуском отклонения сопротивления.
Отечественной промышленностью выпускаются калиброванные наружные шунты (НШ), рассчитанные на определенные номинальные токи и падения напряжения на них (45, 60, 75, 100 и 300 мВ).
Для измерения миллиамперметром напряжения последовательно с прибором следует включить добавочный резистор. В этом случае входное сопротивление получившегося вольтметра будет складываться из сопротивлений рамки стрелочного прибора и добавочного резистора (ДС). Последнее для имеющегося прибора и необходимой измеряемой величины напряжения можно определить по формуле:
Rд = (Uп/Iп.о) - Rп,
где Uп - наибольшее значение напряжения данного предела измерений, В;
Iп.о - ток полного отклонения прибора, A;
Rп - сопротивление рамки прибора, Ом.
Входное сопротивление вольтметра на разных пределах измерений разное, поэтому удобнее оценивать вольтметр его входным сопротивлением, отнесенным к 1 В измеряемой величины (относительное сопротивление, Ом/В). Чем больше относительное входное сопротивление, тем меньше прибор влияет на параметры измеряемой цепи и тем точнее (при прочих равных условиях) будут производимые вольтметром измерения.
Некоторые типы приборов магнитоэлектрической системы (наиболее распространённых в практике измерений) и их характеристики приведены в табл. 1.2. В данной таблице для каждого типа приборов указаны виды измеряемой величины, а для каждого вида измерений класс точности выпускаемого прибора и верхний предел измерения. Для каждого измерителя тока приведены его внутреннее сопротивление (или интервал сопротивлений, в пределах которых может быть изготовлена рамка в зависимости от чувствительности прибора), а для измерителей напряжения ток полного отклонения стрелочного прибора.
Пример. Прибор типа М900:
- микроамперметры - выпускаются с классом точности 1,0 и 1,5; пределы измерений, мкА - 5—0—5 (шкала прибора с нулем посередине), 0—10, 10—0—10, 0—15, 0—20, 0—25 (в таблице даны значения только минимального и максимального пределов измерений - 5 мкА и 25 мкА); внутреннее сопротивление прибора с пределом измерения 5 мкА - 5000 Ом, 25 мкА - 800 Ом;
- милливольтметры - выпускаются с классом точности 1,0 и 1,5; пределы измерений, мВ - 5—0—5, 0—10, 10—0—10, 0—15, 0—20, 0—25; Iп.о = 1 мА.
Комментарии посетителей