Электрлік өлшеулер

 

Ескерту: Абсолюттік қателік  ∆I шкаланың әрбір сандық бөлігі үшін олардың нөлден кейін өсу ретімен (амперметрдің номинал тоғымен қоса) көрсетілген.

 

4 есеп. А және Б аспаптарының көмегімен өлшенген абсалютті қателіктің жоғарғы мәні бірдей, А аспабының жоғары өлшеу шегі үлкен.  Аспаптардың дәлдік класы қай шамада болады?

Өз бетінше  есеп шығару. 

 

1 есеп. Эксперимент жасау кезінде 20-40 В аралығындағы кернеуді өлшеу керек болды. Магнит электрлік жүйедегі вольтметрдің көмегімен аз қателікті өлшеуді жүргізуге болады?

1. Номиналдық шкаласы - 50 В, дәлдік  класы -2,5

2. Номиналдық шкаласы  - 100 В, дәлдік  класы -1,5

3. Номиналдық шкаласы – 150 В,  дәлдік класы- 1,5

4. Номиналдық шкаласы – 300 В, дәлдік класы –1,0

5. Номиналдық шкаласы – 400 В, дәлдік класы- 1,5.

2 есеп. Номинал тоғы І _н  бар және номинал сандық бөлігі бар магнит электрлік жүйедегі техникалық амперметрдің шкаласының әрбір бесінші бөлігінде қойылған сандық бөлігі нөлден номинал бө-лігіне дейін (амперметрдің жебелері нөлдік қалыпта болады) болады. Техникалық амперметрді салыстырып тексеру осы жүйедегі үлгілік амперметрмен орындалады. Есепті шығару үшін бастапқы берілгендері 3.1 кестеде көрсетілген.

1. Өлшеудің түзетуін анықтау  керек.

2. Түзету графигін тұрғызу керек. 

3. Келтірілген қателігін анықтау  керек.

2 есептің шыққан нәтижелерін (қорытындыларын) 3.2 кестеге жазу керек.

 

3.2-кесте

Шкаланың сан-дық бөліктері, А	Абсолюттік қателік, ∆I, А	Өлшеуді түзету, δI	Келтірілген қателік, γкел,  %

 

3.2 «Өлшеу қателіктері» тақырыбы  бойынша тестілік сұрақтар

1. Өлшеу дәлдігі дегеніміз не?

2. Өлшеу дәлдігі қандай қателікпен анықталады?

3. Өлшеуіш аспаптардың дәлдік класы қанша және қандай?

4. Туындауы бойынша қателіктер  қалай бөлінеді?

5. Абсолюттік қателікті анықтау формуласын көрсет.

6. Салыстырмалы  қателікті анықтау  формуласын көрсет.

7. Келтірілген  қателікті анықтау  формуласын көрсет.

8. Өрнектелуі бойынша қателіктер қалай бөлінеді?

9. Түзету дегеніміз не?

10. Түзету қисығы не мақсатпен  тұрғызылады?

11. Абсолюттік қателікке тең,  бірақ таңбасы кері шаманы  қалай айтады?

12. Абсолюттік қателік қалай  өлшемденеді?

10. Кездейсоқ қателік дегеніміз не?

11. Жүйелік қателік дегеніміз не?

12. - өрнегі ненің формуласына сәйкес келеді?

13. -  өрнегі ненің формуласына сәйкес келеді?

14. -  өрнегі қайсы қателікке сәйкес келеді?

15. Үлгілік аспапты  таңдау шарты қандай?

16. Аспап, өзінің дәлдік класына сәйкес екендігін қалай анықтайды?

17. Қалыпты жағдай дегеніміз  не?

18. Негізгі қателіктерге қандай  қателіктер жатады?

19. Туынды немесе қосымша қателік  дегеніміз не?

20. Өлшеу қателігі дегеніміз не?

21. Үлгілік аспапты таңдау реттілігі.

22. Аспаптың дәлдік класы қандай қателікпен анықталады?

23. Аспапты сырттай қарап-бақылағанда қандай нәрселерге көңіл бөлу керек?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 Өлшеу құрал-жабдықтарының сипаттамалары  жайлы жалпы мәліметтер

 

Өлшеу құрал-жабдықтарының метрологиялық және пайдала-нымдық сипаттамалары (сезгіштік, вариация, тез әсер етуі, дәлдік класы, тынышталу уақыты, өтпелі үрдіс уақыты). Метрологиялық сипат-тамалар деп қорытындыларға және өлшеу қателіктеріне ықпал ететін өлшеу құрал-жабдықтарының сипаттамаларын айтады. Метрологиялық сипаттамалар нормаланады, яғни оларға белгілі бір шартта жұмыс істейтін берілген өлшеу құрал-жабдықтарының түрі (типі) үшін белгілі бір сандық мәндер беріледі.

Оларға: өлшеу шектіктері (аспаптың шкаласы бойынша шектік мәндер), сезгіштігі, тез әсер етулігі жатады.

Электр өлшеуіш аспаптың өлшенетін  шамаға сезгіштігі деп өлшенетін  шаманың ауытқу (бұрылу) бұрышынан  туындысын айтады:

 

  ,

 

мұндағы - сезгіштік; - көрсеткіштің ауытқу (бұрылу) бұрышы; - өлшенетін шама.

Көрсеткіштің жылжуы (қозғалуы) бөлгіштікпен өлшемденеді.

Өлшенетін шаманың сипатына байланысты аспаптың сезгіштігінің мөлшері  болады, сондықтан «сезгіштік» термині  қолданылады, мысалы, «аспаптың тоққа сезгіштігі», «аспаптың кернеуге сезгіштігі» деп айтады.

Сезгіштікке кері шаманы аспаптың тұрақтысы (бөлгіш бағасы) деп айтады.

Кернеуі бар тізбекке электр өлшеуіш  аспабын қосқан кезде, аспап осы  тізбектен әлдебір қуатты тұтынады. Бұл қуат электр энергиясын үнемдеу жағынан алып қарағанда   көптеген жағдайда  аз болып есептеледі. Алайда аз қуатты тізбектерде өлшеу жүргізген кезде аспаптар тұтынатын қуаттардың әсерінен тізбектің жұмыс режимдері өзгеруі мүмкін, бұл өлшеу қателіктерінің жоғарылауын болдырады. Сондықтан тізбектен қуатты аз тұтына отырып өлшеу жүргізу аспаптың артықшылығына жатады.

Аспаптың әсер ету принципіне, қолданылуына және өлшеу шектігіне байланысты оның тұтынатын қуаты әр түрлі  болады және көптеген аспаптар үшін бұл  қуат 10 Вт-тан 15 Вт-қа дейінгі шектіктерде болады.

Электр өлшеуіш аспапты электр тізбегіне қосқаннан кейін, санақ  жүргізуге болатын аспаптың көрсетуін  қалыптастыру кезеңіне дейін, қандай да бір уақыт аралығы өтеді (тынышталу  уақыты).

Көрсетуді қалыптастыру уақыты өлшенетін шаманы өлшеу кезеңінен бастап, көрсеткіштің өлшенетін шаманың жаңа мәніне сәйкесті қалыпқа келу кезеңіне дейін  өтетін уақытпен түсіну керек болады

Алайда, барлық аспаптар қандай да бір  қателікпен өлшеу жүргізетінін ескеретін  болсақ, көрсеткіштің аспаптың рауалы қателігінің шектіктерінде жылжуы кезіндегі уақытқа  көңіл бөлінбейді деп есептеуге болады.

Электр өлшеуіш аспаптардың  көрсетуін қалыптастыру уақыты деп  қосылу кезеңінен немесе өлшенетін  шаманың өзгеру кезеңінен бастап, көрсеткіштің қалыптасқан мәннен шкаланың ұзындығынан 1,5 % аспай ауытқуы кезеңіне дейінгі уақытты айтады. Көптеген аспаптардың түрлері (типтері) үшін көрсетудің қалыптасу уақыты 4 с аспайды.

Сандық аспаптар өлшенетін шаманың  өзгеру кезеңінен немесе өлшеудің бастапқы циклынан қателігі мөлшерленген (нормаланған) санақ құрылғысында жаңа қорытынды (нәтиже) алынған кезеңге дейінгі уақытпен түсіндірілетін өлшеу уақытымен сипатталады.

Электр өлшеуіш аспаптардың  сенімділігі деп олардың белгілі  бір жұмыс шарты кезінде белгілі  уақыт кезеңінде берілген сипаттамаларды сақтау қабілеттілігін айтады. Егер аспаптың бір немесе бірнеше сипаттамаларының мәні берілген шектік мәндерінен асып кетсе, онда оны істен шығу деп айтады. Сенімділіктің сандық мөлшеріне берілген уақыт кезеңінде және жұмыс шартында аспаптың істен шықпай жұмыс істеуінің минималды ықтимал мәні жатады.

Істен шықпай жұмыс істеу ықтималдығы  деп белгілі бір уақыт кезеңінде  үздіксіз жұмыс істеу кезінде  бір де бір істен шығу болмайтын  ықтималдықты айтады. Істен шықпай жұмыс істеу уақыты аспаптың түсіндірме қағазында көрсетіледі. Жиіліктер істен шықпай жұмыс істеу уақытынан кейін де жұмысын тоқтатпайтын аспаптардың санының сынақталатын аспаптардың жалпы санына қатынасымен анықталатын осы көрсеткіштің жуықталған мәнімен пайдаланылады.

Мысалы, Э8027 типті амперлетрлер мен вольтметрлер үшін істен шықпай жұмыс істеу ықтималдығының минималды мәні  2000 сағат ішінде 0,96 тең. Міне сондықтан, бұл типтегі аспап 2000 сағаттан кейін берілген сипаттамаларды сақтау ықтималдығы, әдетте, 4 аспайтын аспап жөндеуді қажет етеді.

Сондай-ақ, сенімділік көрсеткіштеріне аспаптың істен шықпай жұмыс істеуінің орташа уақытын жатқызады. Аспаптың істен шықпай жұмыс істеуінің орташа уақыты әрбір аспаптың жөнделген жұмысының орташа уақытымен анықталады. Әдетте, аспаптарды сериялы түрде шығарған кезде, олардың біршама (азғана) бөлігін сенімділікке сынақтау үшін іріктеп алады. Осы сынақтаудың қорытындысы бойынша анықталған сенімділіктің көрсеткіштері аспаптардың барлық серияларына жарамды болып есептеледі.

«Өлшеу құрал-жабдықтарының сипаттамалары жайлы жалпы мәліметтер» тақырыбы бойынша тестілік сұрақтар

1. Аспаптың сезгіштігі дегеніміз  не?

2. Аспаптың сенімділігі  дегеніміз не?

3. Істен шықпай жұмыс істеу  ықтималдығы дегеніміз не?

4. Өлшеу құрал-жабдықтарының метрологиялық және пайдала-нымдық сипаттамаларына не жатады?

5. Сезгіштікке кері шаманы қалай атайды?

6. Аспаптың бөлгіш бағасы дегеніміз  не?

7. Электр өлшеуіш аспаптың өлшенетін  шамаға сезгіштігінің формуласы  қалай жазылады?

8. Аспаптың  түрлері (типтері)  үшін көрсетудің қалыптасу уақыты нешеге тең?

9. - ненің формуласы?

10. Аспаптың метрологиялық сипаттамасы  дегеніміз не?

11. Аспаптың метрологиялық сипаттамасына  қандай параметрлері жатады?

12.  Аспаптың көрсеткішінің жылжуы (қозғалуы) немен өлшемденеді?

13. Аспаптың  қалыптасу уақыты  дегеніміз не?

14. Аспаптың  істен шықпай жұмыс істеуінің  орташа уақыты қалай анықталады?

15. Аспаптың  істен шықпай жұмыс істеу ықтималдығы  дегеніміз не?

16. Аспаптың істен шығуын қалай  түсіндіруге болады?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 ӨЛШЕУІШТІК ТҮРЛЕНДІРГІШТЕР

 

Масштабты деп өлшенетін шаманың  белгілі бір сан ретінде өзгертуге  арналған өлшеуіш түрлендіргішті атайды. Масштабты түрлендіргіштерге: шунттар, кернеу бөлгіштер, тоқ және кернеу трансформаторлары жатады.

5.1 Шунттар

Егер өлшенетін тоқ І_ө аспаптың жылжымалы бөлігінің толық ауытқуы үшін қажетті тоқтың I_асп  шамасынан үлкен болса, онда қалған тоқтарды өткізу үшін өлшеу механизміне шунтты параллель жалғайды (5.1-сурет):

 

 

 

 

5.1-сурет

 

Шунттың кедергісін есептеу үшін параллель жалғанған кездегі тоқтардың таралуын қарастырамыз:

 

,

 

осы өрнектен мәнін табады:

 

,                                                                            

 

мұндағы п- шунттау коэффициенті, .

Шунттарды аз температуралық коэффициентті  қасиеті бар манганиннен жасайды. Үлкен емес тоқтарды (30 А дейін) өлшеу кезінде шунттар аспаптың қалқанының ішінде орналасады, ал 30 А жоғары тоқтарды  өлшегенде сыртта орналасатын шунттар қолданылады.

Сыртта орналасатын шунттардың екі қос қысқышы: екі тоқтық және екі потенциалдық қысқыштары  болады. Шунтты өлшеу тізбегіне жалғау үшін тоқтық қысқыштары (Т және Т') қолданылады, өлшеу механизмі шунтқа потенциалдық қысқыштары арқылы қосылады (П және П^'). Сыртқы шунттардың жалғану схемасы 5.2-суретте көрсетілген.

 

5.2-сурет

 

Шунттардың осылай жалғануы шунттардың кедергісінің тоқтық қысқыштарының  өтпелі кедергісінен тәуелсіздігін  қамтамасыз етеді.

Сыртқы шунттар жеке (дара) және өзара алмасатын болып бөлінеді. Дара  шунттар, тек осы шунтпен  градуирленетін аспаптарда қолданылады. Ал өзара алмасатын шунттарды  осы шунтта көрсетілген кернеуі  бойынша өлшеу шектігі  кернеудің  түсуіне тең болатын  кез келген аспаптарда қолданылады.

Шунттар келесі дәлдік кластарына бөлінеді: 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5. Дәлдік кластары шунт кедергісінің  рауалы мәнінің оның номинал мәнінен  ауытқуын пайыз есебінде көрсетеді. Сыртқы шунттар өлшеу аспаптарына 20⁰ С температурада 0,035 Ом тең, калибрленген сымдар арқылы жалғанады.

Шунттарды қолдану  аспаптың өлшеу шектігін кеңейтуге  жол береді. 5.3-суретте көп шекті амперметрдің схемасы көрсетілген.

 

5.3-сурет

5.2 Кернеу бөлгіштер

Өлшеу механизмінің өлшеу шектігін кернеу бойынша кеңейту үшін, өлшеу механизміне тізбектей жалғанатын қосымша резис-торларды қолданады (5.4-сурет).

Қосымша кедергінің мәнін  анықтау үшін келесі шартты қолданады: барлық элементтер тізбектей жалғанған  кезде тізбек бойынан бір ғана тоқ   I  өтеді:

 

.

 

 

 

5.4-сурет

 

(R_ішкі+R_қос)=R_V деп белгілеп, қосымша кедергінің мәнін R_қос1 анықтайды:

 

,                                                             

 

мұндағы  - бөлгіш коэффициенті.

Қосымша кедергілерді манганиннен жасайды. Олар ішкі және сыртқы болып бөлінеді. Сыртқы қосымша  кедергілер дара және өзара алмасатын  болып бөлінеді. Өзара алмасатын қосымша кедергілер номинал тоғы қосымша кедергінің номинал тоғына тең болатын кез келген аспапқа қосуға болады. Қосымша кедергілер келесі дәлдік класқа бөлінеді: 0,01;  0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1  (пайыз есебінде). Қосымша кедергілерді орауыш түрінде жасайды. Қосымша кедергілерді кернеу бойынша өлшеу шектігін кеңейту үшін қолданады. Көп шектікті вольтметрдің схемасы сурет 5.5 көрсетілген.

 

 

5.5-сурет

5.3 Студенттердің өз бетінше «Өлшеуіштік түрлендіргіштер» тақырыбы бойынша дайындалуына көмекші тәжірибелік материалдар

Есептерді шығару:

1 есеп. Вольтметр 50 В кернеуді өлшеуге арналған, 500 кВ кер-неуді өлшеу үшін, вольтметрдің ішкі кедергісі болғандағы қосымша кедергінің мәнін анықта.

2 есеп. номиналды тоқты және  ішкі кедергісі болатын амперметрге оның өлшеу шектігін 100 А дейін кеңейту үшін қосылған шунттың кедергісін есептеу керек.

3 есеп. Өлшеу шектігі 10 А болатын амперметрдің өлшеу шектігін 100 А дейін кеңейту үшін шунттың кедергісін анықтау керек. Аспаптың ішкі кедергісі тең.

 

Шунтты  есептеу үлгілері