Ma’ruza №11 Mavzu: Elektr o‘lchash vositalarini qiyoslash usullari. O‘zgarmas tok ampermetri va voltmetrini qiyoslash. O‘zgaruvchan tok ampermetri va voltmetrlariini qiyoslash Reja

3. Ampermetr va voltmetrlarni solishtirish usuli bilan qiyoslash. Qiyoslash vositalarini tanlash. Solishtirish usuli bilan qiyoslashda namunali asbob, ta’minot manba va ayrim xolatlarda masshtabli o‘lchov o‘zgartirgichini tanlash kerak bo‘ladi.
Namunali asbobni ruxsat etilgan xatoligi qiyoslanayotgan asbobning ruxsat etilgan xatoligidan kamida 5 marta kichik bo‘lishi kerak. Yo‘riqnoma qiyoslanayotgan asbob xatoligidan 2,5 marta xatoligi kam bo‘lgan namunali asbobni qo‘llashga ruxsat beradi, ammo ushbu xolatda namunali asbob ko‘rsatkichlariga tuzatishlar kiritish kerak bo‘ladi.
Bu borada keng tarqalgan xatolikka axamiyat berish kerak, ya’ni aniqlik bo‘yicha 5 barobar zaxirasi bor asbob o‘rniga aniqlik sinfini belgilovchi raqam qiyoslanayotgan asbobning aniqlik sinfidan 5 barobar kichik bo‘lgan asbob qo‘llaniladi. Ushbu xatolik “aniqlik sinfi” va “keltirilgan xatoligi” tushunchalarini o‘xshash deb xisoblashdan kelib chiqadi. CHunki asbobning ruxsat etilgan xatoligi chegarasi nafaqat aniqlik sinfiga balki o‘lchov chegarasiga xam bog‘liq, oxirgisini namunali asbobni tanlashda xisobga olish kerak. Namunali asbobning aniqlik sinfini quyidagi formula yordamida xisoblash kerak:

bu erda: k_P va k₀ – qiyoslanayotgan va namuna asbobining aniqlik sinfini raqamli belgilanishi; A_P va A₀ – qiyoslanayotgan va namunali asbobi shkalasining normallashtiruvchi qiymati.
Namuna asbobini tanlashda uning tizimini xam xisobga olish kerak bo‘ladi. Magnitoelektrik tizim asbobini qiyoslashda namuna sifatida xuddi o‘sha tizimli asbobni qo‘llash kerak bo‘ladi (M1150, M1151, M1152, M1109, M2007 va boshqalar); boshqa tizim asboblarini qiyoslashda namuna sifatida elektrodinamik tizim asboblarini qo‘llash tavsiya qilinadi. Ushbu talablar quyidagi sharoitlar tufayli kelib chiqgan.
Doimiy tokda qiyoslashda ta’minot manbasi sifatida elektron stabilizatsiyalangan to‘g‘rilagichlar xizmat qiladi. Bunday to‘g‘rilagichlarning chiqish kuchlanishi (tok) doimiy kuchlnish(tok)dan tashqari tarkibida o‘zgaruvchan kuchlanish(tok)ning pulsatsiyalari xam mavjud bo‘ladi. Turli tizim asboblari ushbu pulsatsiyalarga turlicha sezgirlik qiladi.
SHunday qilib magnitoelektrik tizim asboblarining ko‘rsatkichlari doimiy tashkil etuvchi va pulsatsiya’ning o‘rta qiymatiga teng bo‘ladi, bu vaqtning o‘zida elektrodinamik yoki elektromagnit tizim asboblari esa pulsatsiya’ning joriy qiymatining doimiy plyusini ko‘rsatadi. Tabiiyki o‘z tarkibida doimiy tashkil etuvchiga ega bo‘lgan akkumulyatorli va galvanik batareyali ta’minot manbasi sifatida ishlatilganda xar qanday tizim bir xil ko‘rsatkichlarni berishi kerak. O‘zgaruvchan tokda qiyoslanishda elektrodinamik tizim asboblariga ishonch bildirish mumkin (D590, D591, D592, D573, D574, D580, D566 va boshqalar), ular yuqori aniqlikka egadir. Ushbu asboblarning kamchiligiga katta iste’mol quvvati, lekin qiyoslash ishlarida bu katta axamiyatga ega emas. Elektromagnit tizim asboblari solishtirish usuli bilan qiyoslashda namuna sifatida qo‘llaniladi. Lekin ushbu asboblarning aniqligi yuqori bo‘lganligi tufayli qo‘llanilishi chegaralangan.
Oxirgi yillarda namunali asbob sifatida elektrostatik va elektron tizimlilarni qo‘llash keng tarqalgan. Elektrostatik asboblar yuqori aniqlikka ega, kam quvvat istemol qiladi va kilovoltmetrlarni qiyoslashda qo‘llaniladi, chunki katta kuchlanishlarni masshtab o‘zgartirgichlarsiz o‘lchash imkonini beradi. Elektron tizim asboblarini qo‘llash faqatgina kichik tok va chastotalarni keng diapazonida qo‘llashda o‘zini oxlaydi. Bu xolatda boshqa tizimli asboblarni qo‘llash ilojisi yo‘q.
Raqamli asboblarni qo‘llash asbobni qiyoslash uchun sarflanadigan vaqtni qisqartirish, qiyoslovchini charchashini pasaytiradi. Lekin, ushbu asboblarni doimiy tokda qo‘llab shuni yodda tutish kerakki ularning ichidagi sezgirlikni yuqorilari o‘zgaruvchan tashkil etuvchining pulsatsiyalariga sezgir,chunki kuchlanishni oniy qiymatini o‘lchaydi. O‘zgaruvchan tokda raqamli asboblar aniqligi to‘g‘to‘g‘rilagichlarni etishmovchiligi sababli kamayib ketadi.
Namunali asbob sifatida qo‘llanilgan asbob ko‘rsatkichlarining takrorlanuvchanligi ruxsat etilgan asosiy xatolik yarmidan oshmasligi kerak.
Doimiy kuchlanish manbasi sifatida akkumulyatorlar va elektron stabilizatsiyalangan to‘g‘rilagichlar xizmat qiladi. Akkumulyatorlar stabil razryad tokni olish imkonini beradi, lekin ularning ishlatilishi davriy zaryadlash kerakligi bilan bog‘liq. Stabil razryad tokni olish uchun oxirgisi akkumulyatorni 20 soatli razryadlanish tokidan oshmasligi kerak. Tok (kuchlanish) reostat bilan boshqariladi.
Elektron stabilizatsiyalangan to‘g‘rilagichlar ishlatilishda qulay. Ular to‘g‘ridan to‘g‘ri tarmoqdan iste’mol qilishadi, ular uzoq vaqt to‘xtalishlarsiz io‘lashlari mumkin, ularning stabilligi akkumulyator stabilligidan qolishmaydi. Ishlab chiqarish tomonidan boshqariluvchan tok va kuchlanish stabilizatorlarini ishlab chiqariladi, U1136, P136, P138 maxsus qiyoslash ishlari uchun mo‘ljallangan.
CHastotasi 50 Gs o‘zgaruvchan tokda qiyoslash olib borilganda asboblar odatda transformator orqali ishlab chiqarish tarmog‘i tomonidan iste’mol qilishadi. Bunda tarmoq chastotasi va kuchlanishi nostabil, nochiziqli buzilishlar esa juda katta. Kuchlanish stabilizatsiyasi uchun ferrorezonans stabilizatorlarni qo‘llash tok (kuchlanish) egri chiziqlarini yanada katta buzilishlariga olib keladi. SHuning uchun qiyoslash laboratoriyalarida maxsus ishlab chiqarish toki ishlab chiqarish chastotali generator bo‘lishi maqsadga muvofiqdir, ularning chiqish kuchlanishlari stabilizatsiya qilingan bo‘lishi kerak. Ferrorezonans stabilizatorlarni qo‘llashga to‘g‘ri kelgan xolatlarda esa, tokning egri chiziq shaklini (garmonik koeffitsientini) garmonik koeffitsienti o‘lchagichi yordamijda nazorat qilishi kerak bo‘ladi. Ferrorezonans stabilizator kirishiga tokning 2 va 3 garmonikasiga sozlangan filtrni ulash bilan garmonik koeffitsientni pasaytirish mumkin.
YUqori chastotalarda qiyoslash ishlarini amalga oshirishda ta’minot manbasi sifatida quvvat kuchaytirgichli elektron generatorlar qo‘llaniladi, masalan P119.
Boshqaruv moslamalar qiyoslanayotgan asbobdagi tok yoki kuchlanishni bo‘limlaridagi qiymatdan 10 barobar kichik qiymatga o‘zgartirib berish imkoniga ega bo‘lishlari kerak. Boshqarish oxistaligiga erishish uchun ikkita reostat yoki avtotransformator qo‘llash kerak. 3.1 – rasmda tok va kuchlanish boshqaruvini oddiy sxemasi tasvirlangan. Tok (3.1, a – rasm) va kuchlanishni (3.1, b – rasm) boshqarish uchun ikkala sxemadagi R₂ rezistorning qarshiligi R₁ reostatning qarshiligidan 10 – 20 barobar kichik bo‘lishi kerak. Bu xolatda R₁ reostat chuqur boshqaruvni amalga oshirishi mumkin, R₂ esa 10 – 20 marotaba aniqroq. Reostatlarni tanlashda ularda ajralib chiqadigan quvvatga axamiyat berishi kerak.

1.1 – rasm. Tokni (a), kuchlanishni (b) va o‘zgaruvchan tok va kuchlanishni (v) boshqarish sxemasi
1.1, v – rasmda berilgan sxemani tok va kuchlanishni boshqarish uchun qo‘llash mumkin. Farq faqat Tr₃ va Tr₄ transformator parametrlarida bo‘ladi xolos. Tr₁ va Tr₂ transformatorlar laboratoriya boshqariluvchan transformator bo‘lib Tr₃ va Tr₄ larga mos ravishda yuklangan. Oxista boshqaruvni xosil qilish uchun Tr₃ transformator ko‘paytiruvchi bo‘lishi kerak, uning ikkinchi o‘rami 600 Vga xisob kitob qilingan bo‘lishi kerak; Tr₄ transformator – pasaytiruvchi, uning ikkinchi o‘rami 8 – 10 Vga xisob kitob qilingan bo‘lishi kerak. Demak Tr₁ transformator kuchlanishini chuqur boshqaruvi uchun, Tr₂ transformatordan esa oxista boshqaruvi uchun xizmat qiladi.
Tokni oxista boshqaruvi uchun Tr₃ va Tr₄ transformatorlarning ikkilamchi o‘ramini o‘zgartirish kerak bo‘ladi.
Ishlab chiqarish maxsus qiyoslash ishlari, va olib yuradigan UPAV – 2 turidagi qurilmalarni, U300 va ISN – 1 tipidagi uneversal ta’minot manbalarini ishlab chiqaradi. Ular o‘z tarkibiga namuna asboblari va boshqaruvchan ta’minot manbalarini oladi.
Aniqlik sinfi 1,0 va pastroq ampermetr va voltmetrlarni joyida qiyoslash uchun UPAV – 2 turidagi ko‘chma qiyoslash qurilmasi mo‘ljallangan.
Qurilma chastotasi 50 Gs o‘zgarmas va o‘zgaruvchan tok ampermetr va voltmetrlarni qiyoslashni ta’minlaydi va doimiy tok millivoltmetrlarni qiyoslaydi, ularda quyidagi yuqori chegaralariga amal qilish kerak:
0,5 dan 10 Agacha doimiy tok ampermetrlarini;
0,5 dan 100 Agacha o‘zgaruvchan tok ampermetrlarini;
0,3 dan 600 Vgacha doimiy tok voltmetrlarini;
3 dan 600 Vgacha o‘zgaruvchan tok voltmetrlarini;
15 dan 3000 mV doimiy tok millivoltmetrlarni.
Qurilma ikkita blok ko‘rinishida bajarilgan – kuchlaish va tok bloki. Kuchlanish bloki (1.2, a – rasm) voltmetrlarni qiyoslash va tok blokiga ta’minot berish uchun mo‘ljallanan. 220 V tarmoq kuchlanishi boshqariluvchi Tr1 transformatorga va keyinchalik V3 uzib ulagichi xolatiga binoan voltmetr taminot manbasiga yoki tok blokiga beriladi. Tr 3 transformator va V4 va V5 uzib ulagich chiqish kuchlanishini pog‘anali boshqarish uchun xizmat qiladi. Tr 1 oxistaboshqaruvchi boshqaruvni yuqori chegarasini 0.2 % oxistalik bilan erishiladi. Doimiy kuchlanishni olish uchun to‘g‘rilagich va LC – filtr xizmat qiladi. Doimiy tok zanjirlaridagi o‘zgaruvchan tashkil etuvchining pulsatsiyasi 3 % oshmaydi. Voltmetrlarni qiyoslashda namunali asboblar bo‘lib D 566 turidagi elektrodinamik va M 2007 turidagi magnitoelektrik voltampermetrlar xizmat qiladi. Tok bloki (3.2 b – rasm) o‘z tarkibiga tokni pog‘anali boshqaruvi uchun xizmat qiluvchi Tr 1 transfrmatorni, 0.2 aniqlik sinfini Tr 2 o‘lchov transforni, doimiy tok ampermetrlari va millivoltmetrlarini qiyoslash uchun LC filtrli to‘g‘rilagichlarni oladi. Namuna asboblari sifatida D 566 turidagi ampermetr va M 2007 turidagi ampervoltmetrlar qo‘llaniladi.
Qurilma ko‘rsatib o‘tilishi kerak bo‘lgan kamchiliklarga ega. CHunki o‘zgaruvchan tokda qiyoslashda qiyoslanayotgan asboblarning taminoti to‘g‘ri tarmoqdan amalga oshiriladi, shuning uchun tarmoqdagi kuchlanishning tebranishlari va nochiziqli buzilishlari qiyoslash sifatiga tasir qiladi. D 566 turidagi o‘rnashtirilgan voltmetr kichik o‘lchov chegarali o‘zgaruvchan tokli votmetrlarni qiyoslash imkonini bermaydi, chunki uning eng kichik chegarasi 75 V; namuna voltmetrining o‘lchov chegaralarini uzib ulash sxemasi nixoyatda murakkabdir.
Ko‘rsatkichni asosiy xatoligini, variatsiyasini va nol belgisiga qaytmasligini aniqlash. 1.3 – rasmda namuna (A_o, V_o) va qiyoslanayotgan (A_q, V_q) asboblarni, masshtab o‘zgartirgichi (R_o, R_ro) va boshqariluvchi tok manbasi (IT) yoki kuchlanish (IN) manbasining turli ulanish sxemalari keltirilgan. Qiyoslash qurilmasini tshga tushirib, qiyoslanayotgan asbobni qizdiradi,xarakatlanuvchi qismini ishqalanishi yo‘qligi xaqida amin bo‘ladi. Asosiy xatolik va ko‘rsatkichlar variatsiyasini aniqlash uchun o‘lchanayotgan kattalikni oxistalik bilan oshiradi, qiyoslanayotgan asbobning ko‘rsatkichini shkalaning xar bir raqamli belgisiga ketma – ketlik bilan o‘rnatadi va ushbu xolatlarga mos keluvchi namunali asbob ko‘rsatkichlarini yozib oladi. Qiyoslanayotgan asbobning ko‘rsatkichi xar safar shkalaning kichik qiymatidan oshib borishini kuzatish kerak bo‘ladi. SHkalaning maksinal belgisiga etib borgach, ko‘rsatkich maksimal darajada tirilishi uchun kattaroq yuklama ko‘rsatkichini beradi, so‘ngra o‘lchanayotgan kattalik qiymatini ozaytirib boradi, bunday asbob korsatkichi yana xar bir raqam belgisiga tushadi (bu safar ko‘rsatkich katta raqamlar tomonidan keladi) va namuna asbobidan mos keluvchi ko‘rsatkichlarni yozib oladi.

1.2 – rasm. UPAV – 2 turidagi olib yuriladigan qiyoslovchi qurilma sxemasi: a – kuchlanish bloki; b – tok bloki

1.3 – rasm. Ampermetr (a – v) va voltmetrlarni (2va0) solishtirish usuli bilan qiyoslash.
Qiyoslanayotgan X va namuna X_o asboblar ko‘rsatkichlar orasidagi ayirma absolyut asosiy xatolik qiymatini beradi.
∆ = X – X_o
Xar bir raqamli belgi uchun xatolikni ikkita qiymatini xisoblab topiladi: ∆_V– ko‘rsatkichlarni oshirgandagi va ∆_N – kamaytirganda. Olingan obsolyut asosiy xatolik ∆ qiymatining xech biri ruxsat etilgan asosiy xatolik chegarasidan oshib ketmasligi kerak.
Ko‘rsatkichlar variatsiyasini qiyoslanayotgan asbob shkalasi belgisiga mos keluvchi namuna asbobi ko‘rsatkichlari orasidagi ayirma absolyut qiymatlar o‘lchanayotgan kattalikni o‘sishi va kamayishidan xosil bo‘ladi:
b = |X_ob – X_on|
YOki xuddi o‘sha shartlardagi xatoliklar ayirmasi absolyut qiymati:
b = |∆_V – ∆_N|
Variatsiya shkalaning xar bir raqamli belgi uchun xisiblanadi. Olingan natijalarning xech qaysi biri ruxsat etilgan qiyman chegarasidan oshmasligi kerak.
Aniqlik sinfi 1.0 va undan kamroq asboblarni idoraviy qiyoslashda jarayonni soddalashtirish mumkin, agar barcha xisob kitoblar qiyoslanayotgan asbobning shkalasi bo‘limlarida amalga oshirilsa. Buning uchun qiyoslashdan oldin qiyoslanayotgan asbob asosiy xatoligi ni namuna asbobi shkalasi bo‘limlarida ifodalaydi:
,
bu erda: k_p – qiyoslanayotgan asbob aniqligini sinfini ifodalovchi raqam; X_N – qiyoslanayotgan asbob shkalasi normallashtiruvchi qiymatiga mos keluvchi namuna asbobi shkalasi bo‘limlarining soni.
O‘lchanayotgan kattalikni o‘zgartirib, qiyoslanayotgan asbob ko‘rsatkichini shkalaning raqmli belgisiga o‘rnatiladi va namuna asbobi ko‘rsatkichini siljishi yuqoridagi formulalarda xisoblangan ruxsat etilgan belgidan oshib ketmasligini kuzatamiz.
Misol: 2.5 aniqlik sinfidagi qiyoslanayotgan voltmetr 50 V o‘lchov chegarasiga ega, 0.5 aniqlik sinfidagi namuna voltmetri 60 V o‘lchov chegarasiga ega va uning shkalasi 150 bo‘lakka bo‘lingan.
Qiyoslanayotgan asbobning ruxsat etilgan xatolik chegarasi
bo‘ladi
SHunday qilib, qiyoslashdagi namuna asbobi ko‘rsatkichini nominal belgidan 1.1 bo‘limdan oshmasligi kerak.
Aloxida o‘lchov o‘zgartirgichlari orqali ulanadigan asboblar odatda oxirgilardan qiyoslanadi. Bu xolatda xisob kitoblarda qiyoslanayotgan asbobning o‘lchov chegarasini o‘lchov o‘zgartirgichisiz olish kerak. Bunda qiyoslanayotgan asbob shkalasining raqamli belgisi namuna asbobi shkalasi raqamli belgilari doimo mos kelavermaydi.
Misol. 2.5 aniqlik sinfidagi qiyoslanayotganampermetr 600 A o‘lchov chegarasiga ega va 600/5 tok transformatorlari orqali ulanadi. SHkalaning raqamli belgilari: 200, 300, 400, 500, 600 A. Ushbu belgilarga ikkilamchi toklar mos keladi 1.66; 2.50; 3.33; 4.17; 5.00 A. Asbobning ruxsat etilgan asosiy xatolik chegarasi.
A
Endi namuna ampermetri o‘lchov chegarasi 5 A, aniqlik sinfi 0.2 va shkala 100 bo‘lakga bo‘lingan deb olaylik. Namuna asbobi bo‘laklaridagi ruxsat etilgan asosiy xatolik chegarasi
bo‘lak.
Qiyoslanayotgan asbob shkalasining raqamli belgilaiga namuna asbobining 33,3; 50,0; 66,6; 83,3; 100 bo‘limlari mos keladi.
SHunt orqali ulanish uchun va aloxida kiyoslanish uchun mo‘jalangan ampermetr shuntga ulangan o‘tkazgich yordamidi zanjirga ulash kerak boladi.
Kup chegaraviy asboblarni kiyoslashda bitta o‘lchov chegarasida barcha rakamli belgilar uchun xatoliklarni aniklashga ruxsat beriladi. Bu xolatda o‘lchov chegarasining qolgan soxalarida shkalaning ikkita raqamli belgilarida xatoliklar aniqlanadi: oxirgi belgida va eng katta xatolik kutilayotgan belgida. Ushbu belgilar quyidagicha aniqlanadi. Bitta chegara xatoligini aniqlash natijalari bo‘yicha maksimal musbat va maksimal manfiy xatoliklar belgilarini ajratib olinadi. Ushbu chegarada shkalaning oxiridagi xatolikni aniqlanadi va birinchi chegarada olingan xatolik bilan solishtiriladi. Agar xatolik oshgan bo‘lsa (ifodani xisobga olib), xatolikni eng katta qiymatini eng katta musbat xatolik olingan dastlabki bo‘limda kutish mumkin. Agar xatolik kamaygan bo‘lsa (ishorani xisobga olib) eng katta manfiy xatolikga mos keluvchi belgini tekshirib ko‘rish kerak.
Mexanik nol belgisiga ko‘rsatkichni qaytmasligini quyidagicha aniqlanadi. O‘lchanayotgan kattalikni (tok, kuchlanish) oxistalik bilan nol qiymatigacha kamaytiriladi. SHuni yodda tutish kerakki ayrim signal manbalarining chiqishlarida boshqaruv ruchkalarining to‘liq yopiqligida xam nol qiymati bo‘lmaydi. SHuning uchun signalni to‘liq kamaytirish, zanjirni uzish maqsadga muvofiqdir.
Ko‘rsatkichni mexanik nol belgisiga qaytmasligi quyidagidan oshmasligi kerak:
γ=0,01 RL (bu erda – Ƴ ko‘rsatkichni qaytmasligi ruxsat etilgan chegarasi, mm; k –asbobni aniqlik sinfini belgilab beruvchi raqam; L – asbob shkalasining uzunligi, mm) – mexanik tasirlarga bardosh, miniatif va kichik gabaritli asboblar uchun, 120° burchakli shkalalar uchun, 0,5 sinf asboblar va xarakatlanuvchan qismli asboblar uchun;
YUqorida ko‘rsatilgan qiymatlar yarmi – qolgan asboblar uchun.


Nazorat uchun savollar.
1.Metrologik tekshiruv nima?
2. Metrologik nazoratning asosiy vazifalari nimalardan iborat?
3.Davlat metrologik tekshiruv haqida gapirib bering.
4. Davlat nazorati faoliyatini tushuntirib bering.