Электр лшеуіш ралдарыны жіктелуі.

ЛАБОРАТОРИЯЛЫ ЖМЫС.

ЭЛЕКТР ЛШЕУІШ РАЛДАРЫНЫ ПРИНЦИПІМЕН ТАНЫСУ.

Жмысты масаты: электр тізбектеріндегі шамаларды - ток кшін, кернеуді, кедергіні, уатты, жиілікті лшейтін ралдарды жйелерімен, рылысы жне жмыс істеу принциптерімен танысу, лшеу шегін, бліктеріні нын, сезімталдыын т. б. сипаттамаларын анытау.

Керекті рал мен жабдытар: электр лшегіш аспаптар жиыны, жалайтын сымдар, шунт, осымша кедергі.

Ысаша териялы кіріспе.

Электрге байланысты жалпы практикумда р трлі тізбектерді баылап зерттеу шін ток кшін, кернеуді, уатты, электр зарядын, тербеліс жиілігін т. б. шамаларды лшеуге тура келеді. детте ртрлі шамаларды лшеу шін сан алуан электр лшеуіш ралдар олданылады. Барлы электр лшеуіш ралдар мынадай негізгі белгілермен топтастырылады:

А. лшейтін шамаларды тріне байланысты-амперметр, вольтметр, омметр, ваттметр т.с.с;

Б. Белгіленуіне арай- эталонды, лабораториялы, нерксіптік, лгілік;

С. лшенетін тогына арай-траты ток жне траты-айнымалы ток шін;

Г. сер ету принциптеріне байланысты: магнитоэлектрлік, электромагниттік, электродинамикалы, индукциялы, жылулы, электростатикалы т. б.;

Д. Крсету длдігіні дрежесіне (длдік классына) арай: 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0;

Е. Крсетуіні формасына арай-санды жне аналогты (стрелкалы аспап).

азіргі кезде отанды нерксіп орындары шыаратын крделі растырылан аспаптарды кмегімен электр тізбегіндегі бірнеше электр шамдарды лшеуге болады. Осыларды ішінде тжірибеде осцилограф ерекше орын алады. Оны кмегімен шапша электрлік процестерді зерттеуге болады.

Электр лшеуіш ралдарыны жіктелуі.

лшеу принципі негізделген физикалы былыстара байланысты ралдар жйелеріні жіктелуі тмендегі 1.1-кестеде берілген. Электр лшеуіш ралдарды шкаласына тсірілген шартты белгілері:

1.1-кесте

Аттары
озалмалы рамкалы магитоэлектрлік рал /аспап/
Тзеткіштік магнитоэлектрлік рал
Электромагниттік рал
Электродинамикалы рал
Электростатикалы рал
Жылулы рал
Тік шкала орны: Горизанталь шкала орны:
Горизанталь шкала орны
Траты ток: Айнымалы ток:
ралды изоляциясы 2кВ тесіп ту кернеуіне тексерілген
Длдік класы	0,5

Магнитоэлекрлік ралдар жйесі - траты ток тізбегінде ток кші мен кернеуді лшеу шін олданылады оларды кптеген ндылыы бар: сезімталдыы мен длдігі жоары, шкаласы біркелкі (біралыпты) жне аз уат (энергия) абылдайды.

Мндай жйе 1.1-суретте кдімгі таа тріздес магниттен жне оны полюс штарыны /1/ арасына бекітілген жмса темірден жасалан цилиндр тріздес зекшеден /2/ трады. Траты магнит пен зекше арасындаы ауа саылауында оашаланан жіішке сымнан оралан озалмалы рамка /3/ орналасан. Ол цилиндр зекше осі штарына бекітілген, сондытан ол зосі арылы еркін айнала алады. Спираль тріздес серіппе /4/ раманы брылуына арсы сер етуші момент тудырады. Тыныштандырушы /демпфер/ ретінде раманы аллюминийден жасалан аасы тікелей пайдаланылады, себебі онда магнит рісінде айналу кезінде тежеуші йын ток пайда болады.

 

 

1.1-сурет.

ралды электр тізбегінде осанда рамкада электр тогы пайда болады. Траты магнитті магнит рісіні рамка тогына сері рамканы айналу моментін туызады, ол рамка тогына тура пропорционал:

(1)

Мндаы -айналу моменті, - рамкадаы ток, - пропорционалды коэффицент, рамканы млшеріне, саылаудаы магнит рісіні индукциясына байланысты. Айналу моментіні серінен рамка брылады, спираль серіппе йіріледі де арсы серлі момент туызады.

(2)

Мндаы -серіппені асиеттеріне байланысты коэффицент, -рамканы брылу брышы. Рамкаа сер етуші, айналдырушы жне арсы сер етуші моменттер те болан кезде, рамка тепе-тедік кйде болады, = , сондытан = . Осыдан:

(3)

Бл тедеуден магнитометрлік ралдарды стрелкасыны брылу брышы -ны рамка арылы тетін I тока пропорционалдыын креміз, сондытан да рал шкалаларды біралыпты орналасан.

Бндай жйелі ралдарды ысыштарында, электр тізбегіне дрыс осу шін, «+» жне «-» табалар ойылан. ралдарды зіндік магнит рісі кшті боландытан, сырты магнит рістері оларды крсетуіне аз сер етеді. Жоары сезімталдыынан мндай ралдар энергияны да аз жмсайды. Міне осы жадай оларды арты кштерге тзімді етіп растыруа ммкіндік береді.

Электромагниттік ралдар жйесі- траты жне айнымалы токтар тізбектерінде кеінен пайдаланылады. Бл ралдарды айырмашылыы рылысыны жабайылылыы, оны кштерге беріктілілігі мен орнытылылыында.

 

 

1.2-сурет.

Бл жйені лшеуіш механизімі 1.2-суретте крсетілген. озалмайтын жазы катушка 1-оны орамы оашаланан саылау алдырылан мыс сымнан жасалан, осы саылауа ось 3-арылы жмса болаттан немесе пермаллойдан жасалан диска 2-тріздес зекше орналасан. Оське стрелка 4-жне озалушы дискіні теестіретін арсы салма, арсы сер етуші серіппе немесе ауа тыныштандырушы- сыны поршені бекітілген.

Электр тізбегіндегі токты немесе кернеуді лшегенде рал орамнан ток теді. ол магнит аынынын тудырады, бл аын зекшені мегниттейді, сонны нтижесінде ол орам саылауына тартылады. зекшені тартылуыны сері орамны магнит рісіне жне зекшені магиттелуіне байланысты. Бл екі шама да орамдаы тока пропорционал.

Сондытан айналу моменті жне рал стрелкасыны брылу брышы лшенетін I ток кшіні квадратына пропорционал болады:

(4)

мндаы жне рал элементтеріні растырылуына байланысты пропорционалды коэффиценттер.

Бл тедеулерден электромагниттік жйелі ралдарды шкалалары біралыпсыз екенін креміз. Оны стіне, токты тріне байланысты- траты, айнымалы – шкалаларыны градуйровкасы ртрлі болады.

Электромагниттік жйені магнит рісіні лсіздігінен, оларды лшеуіш механизімі сезгіштігі аз болады. Осы себептен бндай ралдарды сырты магнит рісіні серінен ферромагнитті /экран/ алан кмегімен орайды.

Электродинамикалы ралдар жйесінде - жретін екі орамны зара серлесуі пайдаланылады. 1.3 суретте электродинамикалы ваттметр бейнеленген.

Кедергісі аз бірінші лкен орам – электр тізбегіне жаланан. Бл орам арылы тетін ток I, тізбектегі лшенетін токпен бірдей; осы ток орамды индукциясы болатын магнит рісін тудырады, жне ток І-ге пропорционал.

 

 

1.3 сурет.

лкен катушка (орам) ішінде оан перпендикуляр оське кедергісі мол кіші орам орналастырылады, ол тізбекке параллель осылады –вольтметр ызметін атарады. Осы кіші орамдаы ток кернеуді тсуі -ге пропорционал. Бірінші орамны магнит рісі екінші орама белгілі бір брылу моментімен сер етеді, ол магнит индукциясы -а жне екінші орамдаы ток , пропорционал, басаша айтанда

, ал сондытан болады.

Екінші орам брылуынан спиральді серіппе созылады, сондытан брылу моменті / / серпімді кш моментімен / / тееседі. Міне осы кезде орамны брылу брышы / / жне онымен байланысан стрелканы брылу брышы:

болады,

Яни басаша айтанда брылу брышы токты тізбекте блінетін уатына пропорционал.

Электродинамиклы, электромагниттік ралдар сияты магнит рісіні серіне сезімтал, сондытан олар ораыш аланмен немесе астатикалы механизммен жабдыталады. Бдан баса, олар шін шегінен арты кш жіберуге болмайды жне ралдар ны ымбат. Бірата, магнит рісінде болатты – сызыты емес элементті - болмауыны арасында электродинамикалы ралдар аса длдікпен жасалады, оларды класы 0,2, тіпті 0,1 бола алады. Баса да, сирек олданылатын ралдар жйелері бар, біра олара біздер тоталмаймыз.

3. лшеуіш ралдарды негізгі сипаттамалары.

ралдарды басты тетігіне лшеуіш жне есептеуші рылылар жатады. лшеуіш рылылар ртрлі болады, лшенетін шамаларды тріне жне ралдарды сер ету принципіне байланысты. Кп тараан крсеткіш ралдарды есептеу тетігі /рылысы/ шкала жне крсеткіш /стрелка/ трінде жасалады. ралды крсетуін есептеген кезде баылаушыны кзі шкала жазытыына нормаль болу керек.

лшенетін шаманы мнін анытамас брын, ралды блшегініні нын, длдігіні класын анытау ажет. рал шамасыны бліктеріні ны С - саны жнінен крсеткішіні /стрелканы/ бір блікке брылуына ажетті лшенуші шаманы мніне те болады. Блік нын анытау шін шкала бліктеріні жалпы саны N-ді жне лшенетін шаманы е кп лшеу шегін , яни, стрелканы шкаланы барлы бліктеріне брылуын білу ажет:

(5)

мнда N - шкаланы жалпы саны.

Берілген ралды лшеу шегін рал бетіндегі шкаласынан /бір шекті ралдар шін/, немесе тізбекке осу ысаша жанынан, немесе диапазондарын ауыстыру /кп шекті ралдар шін/ кілтін жанынан круге болады. Кейде кп шекті ралдар ртрлі шкалалармен амтамасыз етіледі.

Есептеу ралды осыуа байланысты шкала бойынша алынады. Ал егер кп шекті ралдарды бір ана шкаласы болса, лшеу диапазоныны згеруіне сйкес шкала бліктеріні ныны да згереді. ралды крсетуі, лшенетін шаманы сипаттайтын мні , есептелген блікті /стрелканы брылып тотаан блігі/ шкала блігіні нына С- кбейткенге те болады:

(6)

рал блшегіні ныны кері шамасы S-ті ралды сезгіштігі деп атайды:

(7)

лшеуіш ралды длдігі оны крсетуіні /дрысты/ дрежесімен аныталады, яни лшеу нтижесіні лшенетін шаманы шын мнінен аншалыты айырмашылыы бар екендігімен аныталады.

лшеу нтижелерін мынадай жіберілген ателермен сипаттайды: абсолютті ( ) жне салыстырмалы ( %). Ескерту: оларды анытау дістерімен механикадан таныспыз.

Стрелкалы лшеуіш ралдарды длдігін баалауа келтірілген ате пайдаланылады, ол былай аныталады:

(8)

алыпты жмыс жадайында аныталан, яни, ралды зіні кемшілігінен туан, келтірілген атені негізгі ате дейді.

рбір рала, оны андай шаманы лшеуге таайындаланына крсету сапасы мен диапазонына байланысты, млшерлі жіберілетін негізгі ате таайындалады. Келтірілген млшерде жіберілетін негізгі атесіне байланысты ралдарды длдік кластарына бледі. ТМД-да электр лшеуіш ралдар шін мынадай длдік кластары енгізілген: 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0. Кластары: -0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5 ралдар аса жоары, жоары длдікті ажет ететін лабораториялы лшеулерді пайдаланады жне оларды п р е ц и з и о н д ы ралдар дейді. ралды класс длдігі (8) формула бойынша аныталан келтірілген негізгі атесі бойынша белгіленеді. ралды белгілі класа жатуы, мысалы 0,2, оны барлы жмыс жасайтын шкала бліктеріні жіберетін келтірілген негізгі атесі 0,2%-тен аспайтынын крсетеді.Кейбір Х шаманы белгілі класс длдігі бар ралмен лшегенде оны абсолют негізгі атесі /8/ формуладан аныталады:

(9)

Ал салыстырмалы атесі

(10)

Мысалы кернеуді лшеуге екі вольтметр алынсын, оларды класс длдіктері 0,5; 2,5 болсын жне лшеу шектері бірдей, /0+200/В-а дейін деп арастырайы. Сонда /9/ формула бойынша бірінші ралды шкаласыны кез келген блігіндегі абсолют атесі , тмендегі мннен арты болуы керек:

Ал екінші вольтметр шін . Сйтіп, ралды класс длдігін біле отырып, детте ол рал шкаласында крсетіледі, оны крсетуіні атесін, ол арылы кез келген лшеуді салыстырмалы атесін анытауа болады.