Характеристики ЭИП

К характеристикам ЗИП обычно относят их чувствительность, точность, перегрузочную способность и другие показатели, определяющие те или иные свойства приборов.

Зависимость угла отклонения указателя прибора (X (или линейного перемещения указателя) от измеряемой величины а (рис. 11.1) является характеристикой ЗИП. По ней может быть определена чувствительность прибора.

Чувствительностью S_a прибора называют величину отношения приращения углового или линейного перемещения указателя прибора к приращению измеряемой величины а (например, для характеристики 1 см. рис. 11.1).

В частном случае, когда отклонение подвижной части а прямо пропорционально измеряемой величине а (прямолинейная характеристика 2 — рис.

11.1), чувствительность постоянна

Чувствительность прибора выражается в (°С/ед. изм., мм/ед. изм.) и т.д. Величина, обратная чувствительности прибора, называется постоянной прибора, или ценой деления его шкалы

Рис. 11.1. Характеристика измерительного механизма

Постоянная прибора выражается в [ад. изм./°С], [ед. изм./мм] л. Результат измерения, произведенного с помощью ЗИП, как и результат всякого измерения, отличаются от действительного значения измеряемой величины на некоторую величину, называемую погрешностью.

Точность прибора оценивается его абсолютной и приведенной погрешностями. Абсолютной погрешностью называют разность

где а' — измеренное значение измеряемой величины; а — действительное значение измеряемой величины.

Приведенной погрешностью 8_п называют отношение абсолютной погрешности к номинальному значению величины, для измерения которой может быть использован прибор, т.е. к верхнему пределу измерения прибора.

Приведенную погрешность прибора, являющуюся относительной, обычно выражают в процентах, умножая указанное выше отношение на 100.

Необходимо отметить, что конкретные значения абсолютной и приведенной погрешностей для данного прибора характеризуют его точность лишь в определенных точках шкалы.

В зависимости от причин возникновения погрешности приборов разделяют на основную и дополнительную. Основная погрешность характеризует работу прибора в нормальных условиях эксплуатации, т.е. при нормальном положении прибора, температуре окружающей среды около 20 °С. нормальной частоте и синусоидальной форме кривой тока, а также при отсутствии внешних электрических и магнитных полей (кроме поля земного магнетизма). Дополнительная погрешность вызвана отклонением условий эксплуатации от нормальных.

Основная и дополнительная погрешности могут выражаться в виде абсолютной и приведенной. Однако обычно под погрешностями понимают их приведенные значения, не оговаривая это специально и называя их кратко — основной и дополнительной.

В зависимости от наибольшего допустимого значения основной погрешности 8_п, наблюдаемой в пределах рабочей части шкалы, ЗИП, согласно ГОСТ 22261-94 (2004), разделяют по точности на восемь классов: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0. Число, определяющее класс прибора, равно допустимой для данного класса основной погрешности прибора, выраженной в процентах.

Приборы, наибольшее значение основной погрешности которых выходит за указанные величины, относят к внеклассным приборам. Для технических измерений чаще всего применяются приборы классов 1 и 1,5. Приборы классов 0,05; 0,1; 0,2 и 0,5 применяются в качестве контрольных и лабораторных.

Дополнительные погрешности для каждого класса прибора также нормированы стандартом (ГОСТ 22261-94 (2004)).

От погрешностей прибора необходимо отличать погрешности измерений: абсолютную и относительную. Абсолютная погрешность измерения совпадает с абсолютной погрешностью прибора (11.4)

Относительная погрешность измерения определяется как отношение абсолютной погрешности не к верхнему пределу измерения а„„ а к текущему его значению а

Если умножить числитель и знаменатель формулы (11.7) на величину верхнего предела измерения прибора, то получим соотношение между относительной погрешностью измерения 5 и основной погрешностью или классом точности используемого для измерения прибора 8_п

Из формулы (11.8) следует, что погрешность измерения равна погрешности прибора только при измерении предельной для прибора величины, т.е. при а = а_т. Поэтому не всегда более точные результаты измерения могут быть получены при пользовании более точным прибором. Так, например, величина напряжения а = 20 В может быть измерена как вольтметром с предельным значением шкалы а_т1 = 20 В и классом точности 2,5, так и вольтметром с предельным значением шкалы а_т1 = 200 В и классом точности 0,5. Более точный результат измерения напряжения величиной 20 В будет получен при пользовании прибором, имеющим меньшую точность. В самом деле, погрешность измерения при пользовании первым вольтметром равна

при пользовании вторым вольтметром

Отсюда следует практический вывод, что для точных измерений необходимо выбирать прибор не только обладающий большей точностью, но и производящий измерение величины а по возможности за пределами второй половины шкалы (а > 0,5а_т).

Кроме точности и чувствительности приборов, к важнейшим их качественным показателям относят собственное потребление ЭЭ, влияние температуры, влияние внешних МП и ЭП на показания приборов и перегрузочную способность приборов. Большинство качественных показателей приборов целесообразно рассматривать после ознакомления с конструкциями приборов. Здесь остановимся лишь на перегрузочной способности.

Различают способность приборов к продолжительной и к кратковременной перегрузкам. Обмотки ЗИП и другие токоведущие их части (зажимы, пружины) должны быть рассчитаны на продолжительную работу при номинальных токах и напряжениях. Кроме того, для обеспечения достаточной надежности работы ГОСТ 22261-94 (2004) требует, чтобы щитовые ЗИП выдерживали нагрузку в 120% от номинальной в течение 2-х часов, не повреждаясь.

В условиях эксплуатации ЗИП может подвергаться кратковременно очень большим перегрузкам, появляющимся при авариях в сети, при ошибочных включениях, либо при случайных непредвиденных изменениях в режиме работы приемников электрической энергии. При кратковременной перегрузке, длящейся доли секунды, для прибора в большинстве случаев опасен не нагрев обмоток, а механические повреждения его подвижной части при резком ударе стрелки об упорный штифт на циферблате. ГОСТ 22261-94 (2004) требует, чтобы щитовые приборы выдерживали без повреждения девять ударов током, десятикратным номинальному, продолжительностью 0,5 с каждый с интервалом в 1 мин. между ними и один удар током, десятикратным номинальному, продолжительностью 5 с.