Masurari Electrice L4 - Aparate Electrice Analogice de Masurare

LUCRAREA E 4

APARATE ELECTRICE ANALOGICE DE MSURARE

SYMBOL 36 \f "Wingdings" 1. Chestiuni de studiat.

SYMBOL 52 \f "Wingdings"

1.1. Aparate electrice analogice de msurare

Principii de funcionare i simboluri

1.2. Aparate magnetoelectrice.

1.2.1. Instrumentul magnetoelectric

- Determinarea rezistenei interne

- Determinarea rezistenei exterioare critice.

1.2.2. Realizarea experimental a unui voltmetru magnetoelectric

cu mai multe intervale de msurare..

1.2.3. Realizarea experimental a unui ampermetru magnetoelectric

cu mai multe intervale de msurare.

1.3. Aparate feromagnetice

1.3.1. Ecuaia de funcionare i caracterul scrii gradate.

1.3.2. Caracteristica ; proiectarea scrii gradate.

SYMBOL 38 \f "Wingdings"

2.Mod de experimentare.

SYMBOL 70 \f "Wingdings"2.1.Aparatele electrice analogice de msurare permit obinerea informaiei de msurare prin deplasarea unui dispozitiv indicator fa de o scar gradat.

Principiul de funcionare difer n funcie de fenomenul fizic utilizat pentru producerea cuplului de fore necesar micrii dispozitivului mobil. Dup principiul de funcionare aparatele electrice analogice de tip electromecanic se mpart n urmtoarele categorii: magnetoelectrice, feromagnetice, electrodinamice, de inductie, electrostatice, cu lamele vibrante, termice. In anex se prezint simbolurile marcate pe cadranele aparatelor de msurare i un exemplu de cadran de aparat electric analogic de msurare.

SYMBOL 70 \f "Wingdings"2.2.Aparatele magnetoelectrice se realizeaz pe baza instrumentului magnetoelectric. Cuplul activ al acestuia este produs de interaciunea dintre cmpul magnetic din ntrefier i curentul I ce parcurge bobina mobil iar cuplul rezistent se realizeaz cu arcuri spirale (benzi tensionate).

Ecuaia de funcionare n regim permanent :

indic existena unei scri uniforme.

2.2.1.Pentru determinarea rezistenei interne a instrumentului magnetoelectric se utilizeaz unul din montajele din fig.1.

a)

b)

Fig.1.Msurarea rezistenei interne a instrumentului magnetoelectric

SYMBOL 37 \f "Wingdings"a) Pentru montajul din fig.1a:

- se alimenteaz circuitul de la o surs de c.c. E = 1-3V i se regleaz rezistena de protectie Rp pn cnd acul indicator al instrumentului indic Rx=Re - Rp.

SYMBOL 37 \f "Wingdings"b) Pentru montajul din fig.1b:

-se realizeaz schema, cu Re=1000

-se alimenteaz circuitul de la o surs de c.c. E = 1-3V i se regleaz rezistena de protecie Rp pn cnd acul indicator al instrumentului indic

-se msoar cderile de tensiune Ux i Ue cu un voltmetru digital cu impedan mare de intrare.In aceast situaie:

SYMBOL 58 \f "Wingdings"

Se va face o comparaie ntre rezultatele obinute cu fiecare montaj, evideniind sursele de erori.

SYMBOL 70 \f "Wingdings"Schema montajului utilizat pentru determinarea rezistenei exterioare critice a unui galvanometru magnetoelectric este prezentat n fig.2, unde: Ro - rezisten etalon 0,1SYMBOL 87 \f "Symbol", R i Re - rezistene etalon n decade.

Fig.2. Schema de montaj pentru determinarea rezistenei exterioare critice

Prin modificarea valorii rezistenei Re se pot obine cele trei regimuri de funcionare ale galvanometrului magnetoelectric: oscilator amortizat, aperiodic critic i aperiodic supraamortizat. Valoarea corespunztoare regimului aperiodic critic (fr oscilaii, revenire la zero n timp minim) reprezint rezistena exterioar critic Rec.

SYMBOL 37 \f "Wingdings" Mod de lucru:- Pentru Re = - Se modific succesiv rezistena Re = 100000; 50000; 10000; 5000; 1000; 900......100 SYMBOL 64 \f "Wingdings"Datele se trec n tabelul 1.

Tabel 1

ReRItr

...

Adivdivdivdivs

SYMBOL 70 \f "Wingdings"2.2.3. Un instrument magnetoelectric cu rezistena intern Ro i curentul maxim Io poate indica intensitatea curentului ( I SYMBOL 163 \f "Symbol" Io ) sau tensiune electric (U SYMBOL 163 \f "Symbol" Uo , Uo=RoIo). Pentru extinderea intervalului de msurare ca voltmetru se utilizeaz rezistene adiionale nseriate, a caror valoare se obine conform relaiei:

Ra = Ro (n-1)

unde:

n= U/Uo = U/Ro Io

Calculul schemei voltmetrului de curent continuu se desfoar pornind de la valoarea rezistenei interne determinat la punctul anterior i de la curentul maxim al instrumentului.

Pentru realizarea unui regim tranzitoriu de micare favorabil e necesar legarea n paralel cu instrumentul (galvanometrul) a rezistenei de amortizare Ram = Rcr; altfel, instrumentul vede la borne o rezisten Re > Rcr i regimul de micare este oscilator slab amortizat. Schema de montaj este prezentat n fig.2.

Fig.2. Schema voltmetrului de c.c.

SYMBOL 58 \f "Wingdings"Intervalele de msurare U1,U2,U3 ca i Rcr se vor indica n laborator;

Relaii de calcul :

Ro' = Ro Ra3'= Ro'

R2'= Ro'

Ra3 = Ra3' - Ra2'

Ra1 = Ro' Ra2 = Ra2' - Ra1 ;

Se va realiza montajul experimental, rezistenele adiionale fiind realizate cu ajutorul unor cutii de rezistene de precizie;

Cu valorile calculate se va ajusta nti gama de tensiune minim, reglnd Ra1 pn la o deviaie corect la

\SEQ SEQ \* \h

. Apoi se vor regla Ra2 i Ra3 pentru celelalte domenii intervale de msurare indicate. Valorile obinute se vor compara cu cele calculate i se vor evalua erorile.

Se vor verifica apoi cteva repere, determinnd erorile voltmetrului i clasa de exactitate n care se ncadreaz.

SYMBOL 64 \f "Wingdings" Datele se trec n tabelul 1 :

Tabel 1

Interval de msurareRamRak

calcRak

msUxUe Umax

V

\SEQ SEQ \* \h

\SEQ SEQ \* \h

\SEQ SEQ \* \h

V V V %

SYMBOL 70 \f "Wingdings"2.2.3. Schema unui ampermetru cu dou intervale de msurare, realizat pe baza instrumentului magnetoelectric cu rezistena intern Ro i curentul maxim Io, este prezentat n fig.3 .

Fig. 3. Schema ampermetrului

cu unt dublu

SYMBOL 58 \f "Wingdings"Utiliznd relaia de calcul pentru unt:

rezult ecuaiile din care se pot determina rezistenele Rs1 i Rs2 :

cu: n1 = I1/Io, n2= I2/Io iar I2 SYMBOL 62 \f "Symbol" I1 .

Se vor calcula rezistenele untului dublu i se va realiza experimental schema de montaj. Aprecierile asupra exactitii de msurare se vor face conform celor indicate la punctul anterior 2.2.2.

SYMBOL 70 \f "Wingdings"2.3.1. La instrumentul feromagnetic cuplul activ este creat de fore de interaciune ce se exercit ntre cmpul magnetic produs de o bobin fix parcurs de curentul de msurat i una sau mai multe piese feromagnetice aflate sub aciunea cmpului iar cuplul rezistent este creat de arcuri spirale.

Ecuaia de funcionare n regim permanent este:

unde: L - inductivitatea proprie a bobinei instrumentului; D - cuplul rezistent specific.

Scara gradat are caracter patratic ns prin modificarea formei pieselor feomagnetice se poate obine o caracteristic ce permite o dispunere a reperelor aproape uniform pe o mare ntindere a scrii.

SYMBOL 70 \f "Wingdings"2.3.2. Schema de monataj pentru determinarea caracteristicii este prezentat n fig.4.

Fig.4. Schema de montaj pentru determinarea caracteristicii

unde: A1-ampermetru feromagnetic studiat; A2-ampermetru etalon.

Se regleaz Rh nct acul indicator al ampermetrului A1 s se poziioneze din 5 n 5 grade geometrice i se citete curentul la ampermetrul A2.

SYMBOL 64 \f "Wingdings"Datele se trec n tabelul 2.

Tabel 2

grad

IA

dL/d

SYMBOL 58 \f "Wingdings"Relaia de calcul:

unde : D =17 10-7 Nm/grad.

Se traseaz grafic caracteristica .

Proiectarea scrii gradate se va face n dou situaii:

a) cu dL/d

unde SYMBOL 64 \f "Wingdings"

Tabel 3

I maxI

gradAAgrad

b) utiliznd caracteristica determinat experimental. In acest caz:

Datele se trec n tabelul 4

SYMBOL 64 \f "Wingdings"

Tabel 4I maxI

gradAAgrad

Se vor desena cele dou scri obinute. Concluzii privind caracterul scrii gradate n fiecare situaie.

SYMBOL 195 \f "Wingdings"3.Intrebri recapitulative.

3.1. Indicai principalele tipuri de instrumente analogice electromecanice i principiile lor de funcionare.

3.2. Care sunt dispozitivele componente ale unui aparat analogic de msurare?

3.3. Artai caracterul scrii gradate la aparatele analogice de msurare utilizate frecvent pentru msurarea mrimilor electrice.

3.4. Explicai posibilitatea de predeterminare a scrii gradate la un aparat feromagnetic.

3.5. Deducei relaiile pentru determinarea rezistenei interne a instrumentului magnetoelectric (fig.1).