Поверки магнитоэлектрического логометра

Лабораторная работа №2.

Поверка магнитоэлектрического логометра

Цель работы: Ознакомление с назначением, принципом действия, устройством магнитоэлектрического логометра и методом его поверки.

Общие положения

Магнитоэлектрический логометр – вторичный прибор, предназначенный для измерения сопротивлений. В комплекте со стандартным проволочным электрическим термометром сопротивления (ТС) логометр применяется для измерения температуры.

На рисунке 5 представлена принципиальная схема логометра. Магнитная система логометра включает постоянный магнит с полюсными наконечниками и стальной сердечник. Зазор между сердечником и полюсными наконечниками переменный, что обеспечивает неравномерное магнитное поле (магнитная индукция максимальна по оси х–х и уменьшается при удалении от нее). Подвижная система логометра состоит из двух жестко связанных между собой под острым углом рамок I и II. Они электрически изолированы друг от друга. К ним прикреплена стрелка прибора. Рамки включены в две параллельные цепи с питанием от общего источника постоянного тока ИП.

Равновесное положение подвижной системы определяется равенством двух вращающих моментов М₁=В₁∙I₁ (рамка I) и М₂=В₂∙I₂ (рамка II), возникающих от взаимодействия токовI₁и I₂ с магнитным полем. ТокI₁ неизменный, а ток I₂ зависит от сопротивления R_θ датчика температуры. Считаем, что в начальный момент времени имеем установившееся положение подвижной системы. Допустим, в объекте произошло повышение температуры, при этом сопротивление ТС увеличилось на величину ΔR_θ, а ток во второй рамке соответственно уменьшился на величину ΔI₂. Момент М₂ уменьшился до значения М₂´ (М₂´< М₂), и подвижная система поворачивается по часовой стрелке. При этом рамка I перемещается в зону меньшей магнитной индукции, момент М₁ уменьшается до значения М₁´ (М₁´< М₁), рамка II перемещается в зону большей магнитной индукции. Момент М₂ увеличивается до значения М₂´´ (М₂´´>М₂´).Очевидно, что новое равновесное положение подвижной системы наступит при условии: М₂´´=М₁´.Каждому значению R_θ соответствует свой угол поворота стрелки .

Отсутствие механических пружин для создания противодействующего момента позволяет уменьшить вариации показаний.

Для правильной работы логометра необходимо выполнение условия ( с точностью до 0.01 Ом):            ,                                  (6)

где R_л1, R_л1 – сопротивление подводящих проводов, R_вн – внешнее сопротивление, указываемое на шкале логометра.

Принцип действия термометра сопротивления основан на свойстве проводников и полупроводников изменять свое электрическое сопротивление при изменении температуры окружающей их среды.

Различают две группы  термометров сопротивления: проволочные ТС (медь, платина) и полупроводниковые терморезисторы (ПТР).

Статическая характеристика проволочного ТС:

,                                (7)

здесь c– действительный температурный коэффициент, 1/°С; R₀ – сопротивление при0°С, Ом.

Основные типы ТС:

– платиновый (ТСП): градуировка 20 – обозначение 10П (при 0°С R₀=10 Ом),

гр.21 – 50П, гр.22 – 100П;

– медный (ТСМ): гр.23 – 50М, гр.24 – 100М.

ТС подключается к вторичному прибору только по трехпроводной схеме. На рисунке 7б показана трехпроводная схема подключения ТС, которая позволяет уменьшить влияние погрешности, возникающей от изменения сопротивления подводящих проводов, на результаты измерений за счет включения этих проводов в цепи разных рамок. Промышленные логометры имеют неравновесную мостовую измерительную схему, в диагональ измерения которой включаются рамки I и II. На рисунке 7а приведена схема автоматического контроля температуры в объекте с применением логометра TI(2б) и ТС ТЕ(2а) в условных обозначениях по ГОСТ 21.208-2013.

Методика работы

В результате лабораторного испытания были получены значения значения сопротивлений (R_эi) на выходе термометра сопротивления в зависимости от установленных температурных отметок θ_i на его входе – экспериментальный массив данных выдается преподавателем.

ВеличинаR_эi сравнивается с нормированным значением R_нi, взятым по соответствующей градуировочной таблице, и рассчитывается абсолютная погрешность ∆R_i:       ∆R_i = R_эi – R_нi,                                    (8)

где i – номер поверяемой отметки шкалы прибора.

Класс точности прибора γ_п определяется по формуле:

,                    (9)

где ∆θ_п^max – предельно допустимое значение абсолютной погрешности прибора в °С; N_г – диапазон температурной шкалы прибора в °С; ∆R_п^max – предельно допустимое значение абсолютной погрешности прибора в Ом;N_R – диапазон шкалы прибора в Ом.

По заданному классу точности прибора γ_п (считывается с прибора) и диапазону шкалы N_R рассчитывается допустимое значение абсолютной погрешности прибора в Ом:                               (10)

Процедура поверки логометра заключается в проверке неравенства:

∆R_i ≤ ∆R_п^max.             (11)

Если все полученные значения ∆R_i удовлетворяют неравенству (11), то прибор исправен и годен к эксплуатации. Если хотя бы одно значение ∆R_i превышает ∆R_п^max, то прибор не соответствует указанному на нем классу точности и нуждается в наладке.

Отчет о работе

Отчет о работе должен содержать наименование работы, цель работы, краткое описание назначения, устройства и принципа действия магнитоэлектрического логометра как элемента схемы автоматического контроля температуры, рисунки 5 – 7, основные формулы (6) – (11) с описанием, протокол поверки с выводом по работе.

Протокол

поверки магнитоэлектрического логометра

Тип ___________, заводской № _________

Градуировка ТС_____________, класс точности γ_п =____________

Диапазон шкалы: N_г =________________°С, N_R=_________________Ом.

Контрольные вопросы

1. Каково назначение магнитоэлектрического логометра?

2. Каково устройство и принцип действия логометра?

3. Назовите основные характеристики логометра.

4. В комплекте с каким датчиком работает логометр для измерения температуры?

5. Каковы основные стандартные типы этих датчиков?

6. Что такое абсолютная погрешность измерения?

7. Что такое относительная погрешность измерения?

8. Что такое класс точности прибора?