檢測系統(tǒng)的測試誤差及對儀器設備的要求（續(xù)3）
佟偉 楊文華 劉丕蘭 （西安微電機研究所）
3自整角機檢測系統(tǒng)測試誤差的分析
自整角機檢測系統(tǒng)主要用于檢查自整角機的基準電氣零件、零位誤差、電氣誤差和零位電壓等精度指標，其試驗的基本原理是首先通過指零儀實現(xiàn)電氣補償，然后對角度誤差和零位電壓進行測量。系統(tǒng)中使用的主要儀器設備有音頻電源、分度頭、相敏電壓表、電橋、標準信號發(fā)送裝置、安裝支架、線路轉(zhuǎn)換箱等。
由于目前還沒有一種儀器和方法能對自整角機檢測系統(tǒng)的測試誤差進行檢定，因而只能通過具體誤差的分析，估算其測量精度。
3.1電壓梯度
自整角機的精度試驗可采用指零儀進行零點補償。在每個零點處，微小的角度誤差與指零表電壓之間存在著線性關系。這種關系能確定單位角度誤差所對應的指零表輸入電壓即電壓梯度(DRAD)，從而可把各種電參量的影響折算成角度誤差。
3.1.1基準電氣零位和零位誤差檢查
如圖l所示，兩試驗項目的試驗線路是一致的。根據(jù)公式E= E"tsinoc~Emoe，零點附近，揩零儀輸入電壓為
因此零點處的電壓梯度為
圖1基準電氣零位、零位誤差檢查與零位電壓檢查試驗線路簡圖
3.1.2電氣誤差檢查
在電氣誤差試驗中要用到電橋，如圖2所示。如采用非補償型電阻橋線路中指零儀輸入電壓為
則零點處的電壓梯度為
當a=30度時，出現(xiàn)最小值。
國內(nèi)不少單位已用到補償型電感橋。如采用這種電橋，則每個零點處的電壓梯檢測系統(tǒng)的測試誤差及對儀器設備的要求（續(xù)3）度是恒定的。其具體數(shù)據(jù)依儀器和電機****感應電壓而定。
3.2測試誤差分折
3.21分度頭引入的測試誤差
自整角機標準中要求分度頭的角度誤差不大于15秒。該誤差直接影響電機的角度精度。
3.2.2安裝支架引入的誤差
安裝支架引入的測試誤差是幾種因素的綜合反映，它對電機角度精度的影響也是直接的。標準中要求其綜合誤差不應大于30秒
a．旋轉(zhuǎn)方式
電機的旋轉(zhuǎn)方式，即定子旋轉(zhuǎn)還是轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，將直接影響聯(lián)軸器類型的選擇，兩種旋轉(zhuǎn)方式各有長處，原則上應根據(jù)電機的實際使用情況加以選擇。國內(nèi)目前通用的是轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方式。
b．偏心
角度輸入輸出軸偏心的存在，將使聯(lián)軸器產(chǎn)生傳遞誤差。這一誤差直接影響電機精度試驗的準確性、重復性。一般來講，安裝支架角度輸入輸出軸的同軸度應控制在O.Olmm以內(nèi)，安裝定位面的垂直度應控制在0.03mm以內(nèi)。
3.2.3聯(lián)軸器的類型及綜合誤差
在同樣的條件下，不同的聯(lián)軸器，其角度傳遞誤差是不一樣的。
一般，在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方式下。如采用方形膜片聯(lián)軸器，則安裝支架的綜合誤差可控制在10妙以內(nèi)。如采用波紋管、圓形膜片等聯(lián)軸器，其綜合誤差可控制在30秒以內(nèi)。
在定子旋轉(zhuǎn)方式下，采用方形膜片聯(lián)軸器，其綜合誤差可控制在10秒以內(nèi)。
3. 2.3電橋引入的測試誤差
對于非補償型電阻橋，標準中要求其分壓器抽頭電阻的允差應在百分之0.005以內(nèi)。由分壓比的表達式
可知， 電橋引入的測試誤差為
對于補償型電來說，其測量精度已由儀器本身直接標定，無需計算。
3·2.4相敏電壓表引入的角度測試誤差
相敏表是自整角機精度試驗中的關鍵性儀表。國內(nèi)外標準對其性能的要求有輸入阻抗、指零表頭的分辨率、過載倍數(shù)、正交抑制能力、諧波抑制能力等。這些要求可歸納為各種因素所產(chǎn)生的綜合誤差應不大于12秒。
在以下分析中，認為電機零點的諧波電壓和正交電壓分別為其線間****感應電壓的百分之1和0.2。
3.2.4.1正交抑制能力
一般的相敏表，其正交抑制能力為0.5度，由此而引入的誤差為
a 基準電氣零檢查等試驗
b．電氣誤差試驗
3.2.4.2諧波抑制能力
相敏表的諧波抑制能力可達50dB，由此引入的誤差為
3.24.3過載倍數(shù)和分辨率
一般的相敏表應具有10倍的過載能力，指零表頭的最小刻度為滿量程的百分之1。這樣調(diào)相時指零表頭的分辨率為百分之1Em。相敏指零表頭的分辨率為百分之1UX。
3.2. 4.4調(diào)相誤差
調(diào)相時，由于分辨率木夠而可能引的誤差為
3.2. 4.5相敏指零誤差
相敏指零時，由于表頭分辨率不夠而不能引入的誤差為
3.2.4.6相敏電壓表的綜合誤差
通過分析可知，△αpl和△αp2屬未定系統(tǒng)誤差，△αp3和△αp4屬隨機誤差。這樣相敏表在基準電氣零位檢查等試驗中的綜合誤差力△αPz
相敏表在電氣誤差試驗中的綜合誤差為△αPE
計算結果表明，即使采用較為苛刻的誤差綜合方法，一般的相敏表也基本滿足國內(nèi)外標準對其提出的要求。
3．25標準信號發(fā)送裝置引入的測試誤差
在自整角變壓器電氣誤差測試中要用到標準信號發(fā)送裝置。如采用同機座或大機座零級品發(fā)送機作為標準信號源，則其三相電壓所形成的電氣角精度，將取決于相敏電壓表和電橋的測量精度。根據(jù)分析計算結果，可知一般的精度水平為國內(nèi)一些單位已使用了仿真器，這種仿真器精度水平和操作方法較零級品發(fā)送機有較大提高。
3.3檢測系統(tǒng)角度測試誤差的綜合
上述各項誤差均屬未定系統(tǒng)誤差，且由于誤差的項目較少，因此選擇****值和法作為檢測系統(tǒng)誤差綜合的方法。
3.3.1基準電氣零位檢查時的測試誤差
該誤差主要取決于相敏電壓表的測試誤差
3.3.2零位誤差檢查時的測試誤差
該誤差主要取決于分度頭、相敏表及安裝文架的測驗誤差。取安裝支架的測試誤差，分度頭的誤差則
3.3.3發(fā)送機電氣誤差檢查時的測試誤差
該誤差決定于分度頭、相敏表、電橋、安裝支裝的測試誤差。根據(jù)以上的分析結果可知
3. 3.4變壓器電氣誤差檢查時的測試誤差
該測試誤差中多了一項相敏表的誤差，即
在以上誤差綜合中，忽略了輸入輸出阻抗、溫度等環(huán)境因素所帶來的影響；也忽略了由于接線、操作不當而引入的電磁干擾和讀數(shù)誤差。這些隨機因素的影響主要取決于儀器儀表的內(nèi)在質(zhì)量和試驗人員的操作質(zhì)量。另外根據(jù)實際測量結果可知，音頻電源的影響很小，，故在以上分析中沒有考慮其測試誤差。
3.4零位電壓檢查時的測試誤差
與角度精度的檢查不同，零位電壓的檢查決定于相敏表的諧波抑制能力和電壓表的測量精度。通常這種測量的精度在百分之5以內(nèi)。
3.5結論
a．誤差分析與綜合的結果表明，茌現(xiàn)有條件下，經(jīng)過精心的設計與調(diào)整，自整機檢測系統(tǒng)的測試精度可滿足國內(nèi)外標準要求。
b．安裝支架作為非標準設備，其測試誤差在系統(tǒng)測試誤差中占有較大比重，勰決好安裝同心度及角度傳遞，將有效地提高系統(tǒng)的測試精度。
（待續(xù)）
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