Аналоговые измерительные устройства

3.2.2. Погрешности магнитоэлектрических приборов.
          Одной  из  основных причин возникновения погрешности является отклонение  температуры  от  градуировочной (температурная погрешность). При повышении температуры уменьшаются магнитная индукция в рабочем зазоре (индукция уменьшается примерно на 0,2 % на 10 0С) и удельный противодействующий момент (удельный противодействующий момент уменьшается примерно на 0,2-0,4 % на 10 0С), увеличивается электрическое сопротивление обмотки рамки и токоподводов (пружинок или растяжек).

          Следует отметить, что при уменьшении магнитной индукции показания магнитоэлектрического прибора уменьшаются, а при уменьшении удельного противодействующего момента показания увеличиваются. Таким образом, эти два фактора взаимно компенсируют друг друга.

Рис. 3.7.

Для уменьшения температурной погрешности, обусловленной изменением электрического сопротивления обмотки рамки и растяжек (или пружинок), в магнитоэлектрических   приборах   применяются   различные схемные решения (рис. 3.7).  Эту погрешность  можно  уменьшить,  вклю­чая последовательно с температурно-зависимым сопротивлением Rt  добавочное сопротивление RД из материала, электрическое   сопротивление  которого  практически  не зависит от температуры Результирующий температурный коэффициент такой цепи

,                 (3.9)

где αR – результирующий  температурный  коэффициент  сопротивления цепи; αR - температурный  коэффициент  сопротивления материала рамки.

Из выражения (3.9) видно, что чем больше может быть отношение RД/Rt, тем меньше αR  и, следовательно, тем меньше температурная погрешность γt. Для вольтметров на пределы измерения больше 3—5В можно уменьшить γt до значений, соответствующих классу точности 0,2 и даже 0,1. Для милливольтметров, к которым можно отнести и амперметры с шунтом, этот способ компенсации неэффективен, прежде всего, потому, что связан с увеличением собственного потребления, т. е. с уменьшением чувствительности прибора.

Для милливольтметров основными схемами температурной компенсации являются последовательно-параллельная схема (рис.3.8,а) и схе­ма с термосопротивлением (рис. 3.8,б).   

                                                                                 

                     а)                                                               б)

          Рис.3.8.

Электрическая цепь измерительного механизма состоит из сопротивления обмотки R0 и последо­вательно с ним включенного сопротив­ления упругих элементов (пружинок или растяжек) R1. Температурные коэффициен­ты электрического сопротивления мате­риалов обмотки  и упругих элементов, как правило, различны. При расчете сопротивление упругих элементов раз­бивают на две части: «медную»,  имеющую  температурный  коэффициент  такой  же, как и материал обмотки, выполняемой обычно из меди, и «манганиновую» - с  нулевым температурным коэффициентом. На схеме рис. 3.8 обозначены: R0 – сумма сопротивлений обмотки и «медной» части упругих элементов (α0); R1 – сумма «манганиновой» части сопротивления упругих элементов и добавочного  сопротивления  из манганина  1  = 0);  R2 – добавочное  сопротивление из манганина (α2 = 0); R3 – сопротивление шунта, выполняемого обычно из меди или никеля (α3).

Температурная погрешность находится как:

,   (3.10)

где I0 – ток в цепи ИМ при температуре градуировки t0; I0 t  ток в цепи ИМ при температуре t = t + θ;

.                       (3.11)

          Вторая составляющая в выражении (2.10) много меньше первой и ей можно пренебречь. В этом случае температурная погрешность γt будет равна нулю, если выполняется условие

.                        (3.12)

Из (3.12) следует, что  условие,  при  котором  выполняется  требование  γt = 0, не содержит температуру перегрева θ, т. е. справедливо для любого диапазона изменения температур. Такой вывод имеет место в результате принятого допущения (исключе­нием из рассмотрения зависимости γt от составляющей, содержа­щей θ2). Учет этой зависимости показывает, что в действитель­ности для заданного диапазона изменения температуры θ тре­бование γt = 0 можно выполнить только для двух температур внутри этого диапазона.

Рассмотренная схема обладает вы­сокой   стабильностью,   технологично­стью и позволяет обеспечить требуе­мую температурную компенсацию для приборов самых высоких классов точ­ности, имеет большое собственное потребление. От этого недостатка свободна схема с полупроводниковым терморезистором  (рис.3.8,б).  Однако  ввиду недостаточно высокой воспроизводимости свойств и пониженной стабильности схемы с терморезисторами применяют только в приборах классов точности 1,5; 2,5 и не выше чем класса 0,5. Применяют другие схемы и методы термокомпенсации — мостовые схемы,  термомагнитные шунты  и т. д.


© Copyright 2008, SLAiPS. All Rights Reserved. | Design by Design by analogiu.ru