Торговая площадка Pribory-SI.ru 
МЕСТО ВСТРЕЧИ
ПРОДАВЦОВ и ПОКУПАТЕЛЕЙ
средств измерений


На сайте представлено:

Лента новостей

17.06.2021 6
Конференция "Законодательная метрология: текущее состояние и основные направления совершенствования нормативно-правового регулирования" пройдет с 29.06 по 01.07.2021

15.06.2021 6
Состоялось заседание Президиума Метрологической академии

03.06.2021 29
Практическое занятие «Формирование базы настроечных параметров, программирование и эксплуатация тепловычислителей серии ЛОГИКА. СПТ962»

31.05.2021 26
Смарт-часы помогут спрогнозировать результаты клинических анализов крови

24.05.2021 47
В США представлен микроскоп, способный видеть атомы с рекордным разрешением

20.05.2021 48
Накануне Всемирного дня метрологии состоялась конференция «Метрология на службе качества»

18.05.2021 78
В подмосковье пройдет конференция "Обеспечение единства измерений и развитие Индустрии 4.0 на предприятиях химико-технологического комплекса" с 31 мая по 4 июня



Компании на карте

Компании Перейти на карту

Государственный первичный специальный эталон единицы силы переменного электрического тока нового поколения 2555

29.06.2016

Авторы:  Г. П. Телитченко, В. И. Шевцов Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии им. Д. И. Менделеева e-mail: V.I.Schevtsov@vniim.ru

Измерение силы переменного электрического тока особенно важно в электроэнергетике, электротехнике, металлургии, химии, приборостроении, оборонной промышленности, медицине при производстве изделий и ведении технологических процессов. Парк находящихся в обращении средств измерений (СИ) силы переменного электрического тока составляет десятки миллионов экземпляров. Номенклатура этих СИ достаточно обширна: щитовые приборы, высокоточные цифровые амперметры, калибраторы, мультиметры. Единство измерений в данной области обеспечивается государственным первичным, вторичными и разрядными эталонами.

Структура построения и принцип действия. В основу работы эталона положен метод разновременного сравнения среднего квадрати- ческого значения (СКЗ) силы переменного тока со значением силы посто- янного тока. В качестве средства сравнения применен термоэлектрический компаратор, работающий при силе тока до 20 А и шунт переменного тока при силе тока до 100 А. При подаче на вход термоэлектрического компаратора постоянного тока формула_1, термоЭДС формула_2 на его выходе описывается выражением  

формула 3

где k – коэффициент, учитывающий характеристики нагревателя термопары термоэлектрического компаратора. При подаче на вход термоэлектрического компаратора переменного тока термоЭДС формула 4 на его выходе пропорциональна среднеквадратическому значению силы переменного тока формула 5 [1]:


  формула 6

где формула 7– период изменения переменного тока; i – мгновенное значение силы тока. 

Если формула 8то среднеквадратическое значение силы переменного тока формула 9 равно значению силы постоянного тока формула_1.  Погрешность компарирования переменного тока  формула 9 с постоянным током формула_1 описывается выражением

формула 11

При этом значение силы постоянного тока с погрешностью формула 12 измеряют эталонными СИ, получающими единицу постоянного напряжения от государственного первичного эталона ГЭТ 13-01 и единицу электрического сопротивления от государственного первичного эталона ГЭТ 14–2014. Погрешность измерения среднеквадратического значения силы переменного тока определяют как 

формула 13

При подаче на вход шунта постоянного тока напряжение на его выходе имеет значение формула 14, в случае подачи переменного тока –  формула 15. Если формула 14=формула 15, то среднеквадратическое значение силы переменного тока равно значение силы постоянного тока.

В состав термоэлектрического компаратора входят два набора эта- лонных термоэлектрических преобразователей силы электрического тока с номинальными значениями: 1; 3; 5; 30; 50; 100 мА, а также 0,3;

0,5; 1; 2,5; 5; 10; 20 А. В каждый набор входит группа преобразователей с равнономинальными значениями, что обеспечивает возможность взаимных сличений преобразователей внутри группы и тем самым позволяет производить контроль стабильности эталона [2].

Структурная схема эталона

Рис. 1. Структурная схема эталона:

1 – программируемый высокостабильный источник постоянного и переменного напряжений в диапазоне частот 20–1·106 Гц;

2 – преобразователь «напряжение– ток» в диапазоне частот 1 кГц – 1 МГц; 

3 – усилитель тока типа 8100 в диапазоне частот от постоянного тока до 100 кГц;

 4, 5 – эталонное и поверяемое СИ, соответственно; 

6 – двухканальный нановольтметр; 

7 – персональный компьютер; 

8 – меры электрического сопротивления

Высокостабильный источник постоянного и переменного напряжений в диапазоне частот до 1 МГц является задающим генератором, выходное напряжение которого преобразуется соответствующим устройством в силу тока требуемой частоты и уровня. В качестве такого устройства при силе тока до 100 А и частотах до 100 кГц используется усилитель типа 8100. В случае необходимости работы в диапазоне частот до 1 МГц и силе тока до 100 мА используется преобразователь «напряжениеток» в диапазоне частот 1 кГц – 1 МГц. При передаче единицы от эталонного СИ поверяемому СИ, в качестве которых используются термоэлектрические преобразователи тока, значение термоЭДС на их выходах измеряется непосредственно двухканальным нановольтметром. К измерительному каналу 1 нановольтметра подключают выход эталонного СИ, а к каналу 2 – выход поверяемого СИ. В случае использования шунтов переменного тока в качестве эталонного или поверяемого СИ, к выходу шунта подключают вход преобразователя Fluke 792A, а сигнал с выхода преобразователя Fluke 792A измеряется соответствующим каналом двухканального нановольтметра.

Персональный компьютер позволяет работать в диалоговом режиме, управляет выбором необходимых режимов работы источников (воспроизведение сил постоянного или переменного тока, напряжений требуемых частоты и уровня), переключением поддиапазонов измерений усилителя тока 8100, измерением значений термоЭДС на выходе термоэлектрических преобразователей тока или падения напряжения на шунтах, обрабатывает полученные результаты.

Основные метрологические характеристики эталона:

а) в диапазоне силы тока от 1·10-3 до 0,1 А и диапазоне частот от 20 до 1·106  Гц оценка СКО результатов измерений, НСП и стандартные неопределенности, значения которых составляют:

  • оценка СКО результата измерений в относительной форме от 1·10-6 до 2·10-5 при 21 независимом измерении;

  • НСП в относительной форме от 3·10-6 до 5·10-5;

  • стандартная неопределенность, оцениваемая по типу А в относительной форме, UАО1·10-6 до 2·10-5 при 21 независимом измерении; 

  • стандартная неопределенность, оцениваемая по типу В в относительной форме, UВО 1,7·10-6 до 3·10-5;

б) в диапазоне силы тока свыше 0,1 до 100 А и диапазоне частот от 40 до 1·105 Гц оценка СКО результатов измерений, НСП и стандартные неопределенности, значения которых составляют:

  • оценка СКО результата измерений в относительной форме от 2·10-5 до 5·10-5 при 21 независимом измерении;

  • НСП в относительной форме от 5·10-5 до 1·10-4;

  • стандартная неопределенность, оцениваемая по типу А в относительной форме, UАО 2·10-5 до 5·10-5 при 21 независимом измерении;

  • стандартная неопределенность, оцениваемая по типу В в относительной форме, UВО 3·10-5 до 6·10-5.

Соподчиненность средств измерений участвующих в передаче единицы регламентирована действующей Государственной поверочной схемой для средств измерений силы переменного электрического тока от 1∙10-8 до 100 А в диапазоне частот от 1∙10-1 до 1∙106 Гц [3].

Ключевые сличения. Достоверность заявленных у эталона метрологических характеристик подтверждена результатами международных ключевых сличений CCEM-K12, которые проводили при силе тока 10 мА и 5 А в диапазоне частот 10 Гц – 100 кГц.

В качестве транспортируемого эталона лабораторией-пилотом были представлены одноэлементный термоэлектрический преобразователь тока на номинальную силу тока 10 мА и шунт переменного тока на номинальную силу тока 5 А. Падение напряжения на шунте измерялось одноэлементным  термоэлектрический  преобразователь  напряжения с номинальным значением 1 В, также представленного лабораторией-пилотом. Результаты международных ключевых сличений подтверждают достоверность заявленных ВНИИМ метрологических характеристик, а также то, что ГЭТ 88–2014 не уступает уровню национальных эталонов промышленно развитых стран – Англии, Германии и США.



Литература

1. Рождественская Т. Б. Электрические компараторы для точных измерений тока, напряжения и мощности. М.-Л.: Издательство стандартов, 1964.

2. ГОСТ Р 8.767-2011 Государственная поверочная схема для средств измерений силы переменного электрического тока от 1∙10-8 до 100 А в диапазоне частот от 1∙10-1 до 1∙106 Гц. М.: Стандартинформ, 2012

3. Галахова О.П. Методы сличений эталонов переменного тока при первичной оценке и периодическом контроле их погрешностей. Российская метрологическая энциклопедия. СПб.: Лики России – С. 486


Количество показов:пїЅ2555