1.)

MIERNIKI MAGNETOELEKTRYCZNE

W mierniku magnetoelektrycznym wykorzystujemy zjawisko wykorzystywania siły działającej na przewód przewodzący prąd umieszczony w polu magnetycznym.

Budowa mierników magnetoelektrycznych.

W rzeczywistości zamiast przewodu umieszczamy ramkę w polu magnetycznym.

Pożądane jest aby moment napędowy (M_n) nie zależał od wychylenia.

M_n=B*I*z*l*a*cosα=k*I

• moment napędowy jest proporcjonalny do prądu I

• sposób zawieszenia ramki:

1. sprężynki doprowadzają prąd do ramki

2. w miarę jak ramka odchyla się od położenia równowagi to sprężynki wytwarzają moment zwrotny (M_k)

Jeżeli cewka odchyla się od położenia równowagi pod wpływem momentu napędowego to od razu pojawia się przeciwnie skierowany moment zwrotny pochodzący od sprężynek { M_z=c*α, c-stała sprężynek}

Są dwa momenty działające na ramkę:(M_z,M_n)Przebieg ustalenia się wskazań (dla różnych przyrządów są inne, zależy to od tłumienia otóż aby przyrząd osiągnął stan ustalony musi ruch być odpowiednio tłumiony). Często konstrukcje tych przyrządów wyposażone są w tłumiki, tłumik wytwarza moment tłumiący dzięki temu wskazania osiągają stan ustalony. W przypadku mierników ME tłumienie zastosowane jest tzw. ramkowe, tłumienie ramkowe polega na tym, że cewka nawinięta jest na ramkę, która stanowi zwój zwarty, czyli w polu magnesu porusza się cewka, która wytwarza moment napędowy, ale również porusza się jeden zwój zwarty (ramka stanowi zwój zwarty). Ten zwarty zwój poruszając się w polu magnetycznym powoduje, że indukują się w nim prądy wirowe i one tłumią ruch.

PRZYRZĄDY POMIAROWE - Są to narzędzia pomiarowe, które służą do przetworzenia wartości mierzonej na wskazanie lub równoważną informacje.

Przykładami elektrycznych przyrządów pomiarowych są:

amperomierz, omomierz, licznik elektryczny. Wśród licznych przyrządów pomiarowych można rozróżnić:

-mierniki analogowe i cyfrowe, są to przyrządy pomiarowe określające za pomocą jednego wskazania wartość wielkości mierzonej np.: woltomierz, watomierz.

-liczniki, są to przyrządy pomiarowe, które wskazują stopniowo wartość wielkości mierzonej, gromadzące się w określonym czasie np.: licznik energii elektrycznej

-rejestratory, są to przyrządy pomiarowe umożliwiające zapis wartości mierzonej w funkcji czasu (rejestratory X-t) lub w funkcji innej wielkości (rejestratory X-Y)

-mostki i kompensatory, są to przyrządy służące do pomiarów za pomocą metod zerowych.

ZWIĘKSZANIE ZAKRESU W AMPEROMIERZACH ELEKTROMAGNETYCZNYCH - Przez cewkę amperomierza przepływa zwykle cały prąd mierzony. Iloczyn liczby zwojów z i wartości prądu I w amperach, tzw. amperozwojach, jest wielkością stałą dla określonego typu amperomierza. W amperomierzach wielozakresowych częstym rozwiązaniem jest dzielenie cewki na dwie jednakowe części, które można łączyć szeregowo lub równolegle, dzięki czemu uzyskuje się podwojenie zakresu. Mierniki z taką konstrukcją mają dwa zakresy w stosunku 1:2 np.: 1/2 A, 2.5/5 A, 5/10 A, 10/20 A.

Większą liczbę zakresów osiąga się przez sekcjonowanie cewki z wyprowadzonymi do zacisków amperomierza np.:

amperomierz o trzech zakresach 20/5/1 A.

3-Y PODSTAWOWE SPOSOBY ROZSZERZANIA ZAKRESU AMPEROMIERZY ELEKTROMAGNETYCZ

W mierniku ME do zmiany zakresu stosowaliśmy bocznik niestety w konstrukcjach EM nie stosuje się boczników z kilku powodów ;

- R­_cu=f(T) rezystancja silnie zależy od temperatury a więc rozpływ prądów nie był by stały

- L­­_cu=f( )indukcyjność jest funkcją częstotliwości a więc przy zastosowaniu amperomierza do prądu przemiennego to również bocznik nie morze być zastosowany ponieważ byłby silny wpływ częstotli na ten stosunek podziału prądu

• 
  stosunkowo duża moc którą pobiera ten ustrój EM niezależnie od zakresu S_n=2..5VA Jest to duża moc i gdybyśmy zastosowali zmianę zakresu przez bocznik to na boczniku musiała by się wydzielić moc wielokrotnie większa

BŁĄD BEZWZGLĘDNY- miernika jest to różnica między wartością wskazaną przez miernik i wartością rzeczywistą wielkości mierzonej. Błąd bezwzględny jest wielkością mierzalną.

BŁĄD WZGLĘDNY -δ błąd ten nie ma jednostki ,jest wielkością niemianowaną.

BŁĄD ZREDUKOWANY (unormowany, zakresowy, sprowadzony) jest to błąd odniesiony do pewnej wielkości

charakterystycznej ;błąd ten określony jest dla przyrządu.

(ten błąd jest wykorzystywany

przez producentów do

określania klasy przyrządu ).

WYZNACZENIE NIEPEWNOŚCI ROZSZERZONEJ -U

U=kּu_C gdzie k jest

współczynnikiem rozszerzenia

u_i- niepewności typu A, które są

obliczane metodami statystycznymi

u_j- niepewności typu B, które są obliczane metodami innymi niż statysyczne.

2.)

BŁĄD GRANICZNY-(∆max ) jest to taka ekstremalna wartość błędu, dodatnia lub ujemna,taka że prawdopodobieństwo jej przekroczenia przez wartość błędu z któregokolwiek pomiaru jest znikomo mała.

BŁĄD GRANICZNY UNORMOWANY odniesiony do

zakresu ,błąd ten służy do określenia klasy przyrządu

pomiarowego.

ŁAŃCUCH POMIAROWY

Poznanie rzeczywistości. → Spostrzeganie. → Obserwacja.

┌------------------------------------------------------┘

Eksperyment.→ Pomiar→ Wynik pomia→ Wielkość pomiar

/ \ ↓

Przyrząd pomiarowy.← Wzorzec miary. → Jednostka miary.

↑ \ ↑

Łańcuch pomiar Narzędzia pomiar. Metoda pomiar

AMPEROMIERZE MAGNETOELEKTRYCZNE

Bezpośredni:

Do 100mA, ale jest to za mało dla wielu potrzeb dlatego typowo te ustroje występują w połączeniu z bocznikiem, czyli z rezystorem, który łączymy równolegle do ustroju, jeżeli ustrój ma jakąś rezystancję Ra, a bocznik jakąś rezystancję Rb, to możemy stosunkowo łatwo ustalić jak zmienia się zakres przyrządu zależnie od proporcji tych rezystorów.

ΔU=Ia*Rb=Ib*Rb=(I-Ia)Rb

Rb=Ia*Ra/(I-Ia)=1/((I/Ia)-1)*Ra

I/Ia=m - mnożnik zakresu, czyli liczba „m” mówi nam ile razy zwiększamy zakres

Pojawia się problem temperaturowy.

• -Bocznik wykonujemy, który jest mało wrażliwy na temperaturę, bo jest to rezystor, który powinien mieć konkretną wartość, a więc jego rezystancja (temperatura zmienia się niewiele)

• -cewka nawinięta jest drutem miedzianym silnie zmienia swoją rezystancję w funkcji temperatury, przeciętnie na każde 10 stopni zmienia się 4%,

• W związku z tym w praktyce stosuje się modyfikację tego układu, a mianowicie w szereg z ustrojem łączy się dodatkowy rezystor Rmn (rezystor z manganianu charakteryzujący się bardzo małym współczynnikiem temp., rezystancji i włączeniem tego rezystora powoduje, że zmiany prądu w tej gałęzi w funkcji temp. są dużo większe, wartość tego rezystora musi być odpowiednio dobrana do klasy przyrządu; im przyrząd wyższej klasy tym błędy od temp. muszą być mniejsze i tym większa jest rezystancja).

MIERNIKI ELEKTROMAGNETYCZNE

Mierniki EM są to mierniki, których zasada działania polega na oddziaływaniu pola magnetycznego wytworzonego przez prąd płynący w nieruchomej cewce z rdzeniem ferromagnetycznym.

F=0.5*i² dl/dx, z tego wzoru wynikają podstawowe właściwości tych ustrojów:

• wskazania zależą od kwadratu prądu, a więc te mierniki mierzą prawdziwą wartość skuteczną.

• Podziałka jest nieliniowa, ponieważ wskazania są w kwadracie prądu, ale dzięki istnieniu czynnika dl/dx można tą podziałkę dodatkowo kształtować.

Budowane są dwa rodzaje przyrządów: amperomierze, woltomierze

Amperomierz można zbudować z takiego przyrządu, to jest oczywiste, bo wskazania są zależne od prądu, więc

pozostaje tylko ustalić odpowiednią ilość zwojów aby

uzyskać amperomierz na odpowiedni zakres:

Praktycznie max. Prąd dla tego rodzaju przyrządów tj. prąd rzędu: 300A/zw, natomiast najmniejszy prąd jest rzędu 50mA/6000zw

NIEPEWNOŚĆ POMIARU-jest to parametr związany z wynikiem pomiaru charakteryzujący rozrzut wartości, który można w uzasadniony sposób przypisać wynikowi pomiarów.

Niepewności typu A- są to niepewności, które są obliczane metodami statystycznymi (u_i). Niepewności typu A wyznaczamy na podstawie obróbki danych eksperymentalnych, które wybraliśmy w serii (wykonujemy serię i z tej serii pomiarów wyznaczamy odchylenie standardowe eksperymetalne wartości średniej).

Niepewności typu B są obliczone metodami innymi niż statystyczne (u_j) i może również opisywać zjawiska przypadkowe. Niepewności typu B- wyznaczamy na podstawie:

-danych fabrycznych przyrządu pomiarowego

-danych otrzymanych w wyniku kalibracji przyrządu

-danych dostępnych w literaturze

-pomiarów wykonanych wcześniej,

W wyniku sumowania niepewności standardowych otrzymujemy niepewność standardową złożoną:

3.)

BŁĘDY GRUBE są to błędy o dużych wartościach

wynikające głównie z niewłaściwej obsługi przyrządów, ze złego odczytu pomiaru ,mogą wynikać z przypadkowych

silnych zakłóceń ,z uszkodzenia aparatury.

Jeżeli warunek |Xi | ≤ 3 Sx ten jest spełniony to możemy przyjąć, że dany wynik jest obarczony wyłącznie błędem przypadkowym, a jeżeli nie jest spełniony to przyjmujemy że ten wynik pomiaru jest obarczony błędem grubym i musimy go pominąć w dalszych obliczeniach.

KLASA PRZYRZĄDU pomiarowego jest to wartość

liczbowa błędu max zakresowego wyrażona w %

oznaczamy klasę podając liczbę bez znaku %:

0,1 ; 0,2 ; 0,5 ; 1 ; 1,5 ; 2,5 ; 5

Jeżeli na przyrządzie jest napisane 0,1 tzn. że max błędy

tego przyrządu odniesione do zakresu są równe 0,1 % ,

jest to prawda pod warunkiem że przyrząd znajduje się w

tzw. warunkach odniesienia.

ROZSZERZENIE ZAKRESU POMIAROWEGO WOLTOMIERZA MAGNETOELEKTRYCZNEGO

Zwiększanie zakresu pomiarowego woltomierza ME polega głównie na doborze wartości opornika szeregowego do wymaganego zakresu. Im większe napięcie znamionowe tym większą dobiera się rezystancję. Rezystancję wewnętrzną woltomierz zaznacza producent zwykle na tarcz podziałkowej lub na obudowie, w omach lub kiloomach . I_V= Ua / Ra =U_V/Ra+Rp Ua(Ra +Rp)=RaU_V UaRa +UaRp= Ra U_V

Rp= (RaUv-UaRa) / Ua =Ra (Uv/Ua-1)=Ra (n-1)

n=Uv/Ua- mnożnik zakresu napięciowego

MIERNIKI ELEKTRODYNAMICZNE

Zasada działania miernika ED polega na oddziaływaniu pola wytworzonego przez nieruchomą cewkę na cewkę ruchomą przez którą przepływa prąd . Jeżeli jednocześnie zmienią się zwroty prądów w obu cewkach , zwrot momentu napędowego nie ulega zmianie i wskazówka odchyla się w tę samą stronę.

Woltomierz ED( poprzez szeregowe poł cewek)

Są to woltomierze o wysokiej kl(0,1 0,2)zaletą tych woltomierzy jest to że można je wyskalować za pomocą prądu stałego (napięcia stałego )a używać do pomiarów przemiennych podziałka nieliniowa z możliwością kształtowania .

AMPEROMIERZ ED

Połączenie w szereg ale zakresy są bardzo małe I<100mA ponieważ sprężynki zwrotne ponieważ sprężynki zwrotne doprowadzają prąd do cewki ruchomej i stały prąd płynie przez cewkę ruchomą więc zakres takich amperomierzy jest niewielki . Większe zakresy uzyskuje się przez połączenie równoległe obu cewek ale ponieważ mają one różne parametry to żeby uzyskać rozpływ prądów odpowiedni stosujemy dwa rezystory oddzielnie do każdego obwodu .

---