Государственная система обеспечения единства измерений

МЕРЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЕМКОСТИ

Методика поверки

Издание официальное

МЕЖГОСУДАРСТВЕНН Ы Й СОВЕТ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ, МЕТРОЛОГИИ И СКГ1 ИФИкМШИ Минск

Предисловие

1    РАЗРАБОТАН Федеральным государственным унитарным предприятием «Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии им. Д.И. Менделеева» (ФГУП «ВНИИМ им. Д.И. Менделеева») Госстандарта России

ВНЕСЕН Госстандартом России

2    ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол № 23 от 22 мая 2003 г.)

За принятие проголосовали:

Наименование государства	Наименование национального органа по стандарт ышш
Азербайджан Республика Армения Республика Беларусь Грузия Республика Казахстан Кыргы к-кая Республика Республика Молдова Российская Федерация Туркменистан Республика Узбекистан Украина	А з госстандарт Арм госстандарт Госстандарт Республики Беларусь Грузстандарт Госстандарт Республики Казахстан Кыргы зстаидарт Моллова-Стандарт Госстандарт России Гдавгосслужба *Турк мснстандартлары* У j госстандарт Госпогрсбсгандарт Украины

3    Постановлением Государственного комитета Российской Федерации по стандартизации и метрологии от 26 сентября 2003 г. № 271-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 8.255-2003 введен в действие непосредственно в качестве государственного стандарта Российской Федерации с I мая 2004 г.

4    ВЗАМЕН ГОСТ 8.255-77

€> И ПК Издательство стандартов. 2003

Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания на территории Российской Федерации без разрешения Госстандарта России

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

Государем венная система обеспечения единства и «меренни

МЕРЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЕМКОСТИ

Методика поверки

State system for ensuring the uniformity of measurements. Electrical capacity measures. Verification procedure

Дата вве-ления 2004—05—01

1    Область применения

Настоящий стандарт распространяется на меры электрической емкости однозначные (конденсаторы постоянной емкости) и многозначные (конденсаторы переменной емкости и магазины емкости) по ГОСТ 6746 в диапазоне номинальных значений емкости от 0.1 Ф до I Ф и на эталонные меры емкости I. 2 и 3-го разрядов в диапазоне номинальных значений емкости от I фФ до 10 мф (далее — меры) и устанавливает методику первичной и периодической поверок мер при значениях частоты 40 Гн — I МГц.

По методике настоящего стандарта допускается поверка высоковольтных конденсаторов и емкостных мер угла потерь и тангенса угла потерь.

2    Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 8.019-85 Государственная система обеспечения единства измерений. Государственный первичный эталон и государственная поверочная схема для средств измерений тангенса угла потерь

ГОСТ 8.371-80 Государственная система обеспечения единства измерений. Государственный первичный эталон и общесоюзная поверочная схема для средств измерений электрической емкости ГОСТ 12.2.007.0-75 Система стандартов безопасности труда. Изделия электротехнические. Общие требования безопасности

ГОСТ 6746-94 Меры электрической емкости. Общие технические требования ГОСТ 22261-94 Средства измерений электрических и магнитных величин. Общие технические условия

3    Обозначения и сокращения

В настоящем стандарте применяют следующие обозначения и сокращения:

С — емкость:

tg 6; D — тангенс угла потерь:

НД — нормативный документ:

ГД — технический документ:

ГКЕ — температурный коэффициент емкости;

СИ — средство измерений.

И I.tailin' официальное

4 Операции поверки

4.1 При проведении поверки выполняют операции, указанные в таблице I. Табл и на 1 — Операции, выполняемые при проведении поверки мер емкости

Наименование операции	Номер пункта настоящего	Обя шелыюсть проислснмя операции при поверке
	стандарта	первичной	периодической
Внешний осмотр	8.1	Да	Да
Проверка электрической прочности изоляции	8.2	Да	Мет
ОпрСЛСЛеНИе СОПрОТИВЛСНИЯ И Ю.1НПИИ	8.3	Да	Нет
Определение действительных шаченнй емкости и тангенса угла потерь однозначных мер емкости	8.4	Да	Да
Определение действительных шачений емкости и тангенса угла потерь конденсаторов переменной емкости	8.5	Да	Да
Определение действительных шачений емкости и тангенса угла потерь магазинов емкости	8.6	Да	Да
Определение погрешности поверяемых эталонных мер емкости	8.7	Да	Да
Определение начальной емкости магазинов и конденсаторов переменной емкости	8.8	Да	Да
Определение основной погрешности рабочих мер емкости	8.0	Да	Да
Определение нестабильности эталонных мер емкости	8.10	Нет	Да
Определение вариации показаний эталонных конденсаторов переменной емкости	8.11	Да	Да
Определение дополнительной частотной погрешности мер емкости в расширенной области частот	8.12	Да	Нет
Определение действительного значения емкости конденсаторных подставок с двухзажнм-ной схемой включения	8.13	Да	Да
Определение действительного шачения емкости мер температурой 20 'С	8.14	Да	Да

5 Средства новерки

5.1    При выполнении операций по 8.4—8.6 применяют следующие эталонные средства измерений:

-    вторичные эталоны и эталонные меры I. 2 и 3-го разрядов;

-    измерители емкости: мосты переменного тока, цифровые измерители параметров иммитанса и компараторы емкости (приложение А).

5.2    Отношение пределов допускаемой погрешности (далее — отношение погрешностей) эталонных и поверяемых (эталонных и рабочих) мер должно быть нс более указанного в таблице 2 при поверке по емкости и в таблице 3 — при поверке по тангенсу угла потерь.

Табл и на 2 — Отношение погрешностей эталонных и покоряемых мер при поверке по емкости

Поверяемые меры Класс точности, разряд Отношение погрешностей Рабочие 0.005-0.05 1:2 0.1-0.2 1:3 0.5: 1; 2: 5 1:5 Эталонные 1: 2 1:2 3 1:2.5

Табл н па 3 — Отношение погрешностей эталонных и поверяемых мер при поверке по тангенсу угла потерь

Поверяемые меры Значение tg 6 Отношение погрешноетеВ Рабочие Менее 1 • 10~4 1:1.1 От 1 10 4 до 5 • 10-* 1:2 Св. 5 10“3 1:3 Эталонные До 2 10 4 2:3 Св. 2 10 4 1:3

5.3    Для проверки электрической прочности изоляции по8.2 применяют установки, позволяющие получать регулируемое синусоидальное напряжение, значение которого составляет от 10 % до 100 % значения испытательного напряжения при частоте 50 Гп (по ГОСТ 22261).

Форма кривой испытательного напряжения должна быть такой, чтобы отношение амплитудного значения напряжения к действующему составляло 1.34—1.48.

Погрешность измерений испытательного напряжения — не более 10 %.

5.4    Для определения сопротивления изоляции применяют мегомметры и тераоммстры с пределами допускаемой основной погрешности ± 20 % и верхним пределом измерений нс менее минимального допускаемого значения сопротивления изолинии электрических пеней поверяемой меры относительно корпуса, рабочим напряжением нс ниже максимального рабочего, но нс выше испытательного для поверяемой меры данного типа.

5.5    Для контроля условий поверки применяют:

-    термометры с ценой деления нс более 0.1 *С (цифровые термометры с пределом допускаемой основной погрешности 0.1 *С) при поверке мере пределом допускаемой погрешности (для рабочих мер — классом точности) нс более 0,02 %: термометры с пеной деления нс более 0.5 'С (цифровые термометры с пределом допускаемой основной погрешности 0.5 *С) при поверке мер с большей погрешностью:

-    психрометр с погрешностью измерений относительной влажности воздуха нс более 5 %;

-    барометр с погрешностью нс более 1 кПа.

5.6    Типы и основные характеристики СИ. используемых при проведении операций по 8.2—8.6, указаны в приложении А.

5.7    Допускают применение других СИ. удовлетворяющих по метрологическим характеристикам требованиям настоящего стандарта.

6 Требования безопасности

6.1    При проведении поверки руководствуются грсбованиями |1| и |2|. утвержденных!и Глав-гое э» I ерго I «ал зором.

6.2    Средств;! поверки должны соответствовать требованиях! ГОСТ 12.2.007.0. ГОСТ 22261.

3

7 Условия поверки и подготовка к ней

7.1    При проведении поверки соблюдают нормальные условия в соответствии с требованиями ГОСТ 6746 и НД на поверяемые меры, при этом при поверке эталонных мер температура окружающей среды должна быть:

(20 ± I) 'С — для мер с пределом допускаемой погрешности не более 0.02 %:

(20 ± 2) *С — для мер с пределом допускаемой погрешности 0.03 %—0,1 %;

(20 ± 5) 'С— для мер с пределом допускаемой погрешности более 0.1 %.

Температуру поверки мер с индивидуальным тсрмостатированисм устанавливают согласно температуре рабочего объема термостата.

7.2    Поверяемые меры должны быть выдержаны при температуре окружающей среды, относительной влажности воздуха и атмосферном давлении, соответствующих нормальным условиям при поверке, не менее времени, указанного в НД на поверяемую меру.

Если такое указание отсутствует, время выдержки должно быть:

24 ч — для мер классов точности 0.005—0.05 и эталонных мер I. 2 и 3-го разрядов;

8ч— для мер классов точности 0.1—5.

7.3    Относительная влажность воздуха в помещении, в котором проводят проверку, должна быть 30 %—80 %.

7.4    Поверку по емкости и тангенсу угла потерь мер. имеющих нормальную область частот, следует проводить при частоте:

1 кГи — при верхнем пределе нормальной области частот более 5 кГп и при значениях емкости не более К) мкФ;

40—60 Гп — в остальных случаях.

В обоснованных случаях поверку проводят и при других частотах по ГОСТ 8.371 и ГОСТ 8.019 и в соответствии с техническими характеристиками мер.

Для мер. имеющих фиксированные частоты, поверку проводят при всех частотах.

При выпуске из производства дополнительно проводят поверку мер при крайних частотах нормальной области частот.

7.5    Поверку мер проводят при двух- или трехзажимной (двух- или трехполюсной) схеме включения в соответствии с указаниями ТД или маркировки.

7.6    Меры, включаемые в измерительную цепь с помощью подставок, поверяют с подставками того типа, на применение которых рассчитаны данные меры. Эталонные и рабочие меры классов точности 0.05 и выше емкостью до 100 пФ, имеющие двухзажимную схему включения, поверяют с тем экземпляром подставки, с которым эти меры будут в дальнейшем применять.

8 Проведение поверки

8.1    Внешний осмотр

При внешнем осмотре устанавливают:

-    соответствие мер требованиям ТД в части комплектности;

-    отсутствие у мер механических повреждений на корпусе и зажимах:

-    четкую фиксацию и работу переключателей у магазинов емкости;

-    исправность устройства для вращения подвижной части у конденсаторов переменной емкости.

Меры должны быть пре л с таил сны на поверку со свидетельством о предыдущей поверке.

8.2    Проверка электрической прочности и шлянии

Электрическую прочность изоляции проверяют по ГОСТ 6746. Электрическая прочность изоляции мер должна соответствовать требованиям ГОСТ 6746.

8.3    Определение сопротивления итолянии

Сопротивление изоляции опрслсляют по ГОСТ 6746. Сопротивление изолинии мер должно соответствовать требованиям НД на них и требованиям ГОСТ 6746.

ГОСГ 8.255-2003

8.4 Определение действительных значений емкое! и и тангенса угла потерь однозначных мер емкости

Действительные значения параметров (емкости и тангенса угла потерь) однозначных мер определяют методом непосредственной оценки или методом замещения.

8.4.1    Метод непосредственной оценки

Метол непосредственной опенки применяют для поверки рабочих мер классов точности 0.02—5 и эталонных мер 2-го и 3-го разрядов.

Вначале измеряют емкость присоединительных кабелей эталонного измерителя емкости и в дальнейшем сс значение вычитают из результата измерений емкости поверяемой меры. Если емкость кабелей менее 0.1 допускаемой погрешности измерений, то сс нс учитывают. Поверяемую меру подключают к эталонному измерителю емкости в соответствии с требованиями ГД на измеритель емкости. За действительные значения емкости и тангенса угла потерь принимают показания измерителя емкости. Выполняют однократные или многократные измерения в соответствии с требованиями ГД на измеритель емкости. Погрешность измерений действительного значения указанных параметров при однократных измерениях принимают равной погрешности измерителя емкости, при многократных измерениях определяют согласно требованиям ГД на измеритель емкости.

8.4.2    Метол замещения

Метод замещения (далее — метод) применяют для поверки рабочих мер классов точности 0.005—0.2 и эталонных мер I, 2 и 3-го разрядов.

Метод применяют при наличии эталонной меры того же номинального значения С„, что и у поверяемой, и измерителя емкости, используемого в качестве компаратора.

Действительные значения емкости С, и тангенса угла потерь ig 5, поверяемой меры вычисляют по формулам:

С_х в С_А. + АС;    (I)

ig 5, = tg 8.v + Д tg 6,    (2)

где C_v. tg 6\ — действительные значения емкости и тангенса угла потерь эталонной меры соответственно;

А С, A tg б — разность отсчетов по емкости или тангенсу угла потерь при измерениях поверяемой и эталонной мер соответственно; в качестве разности отсчетов принимают среднее арифметическое двух-трех результатов измерений.

Первые две-три цифры в отсчете по емкости для поверяемой и эталонной мер должны совпадать. Если это условие нс выполняется, то к мере меньшего значения присоединяют дополнительный конденсатор со значением, составляющим 0.01 Сд и менее. В дальнейшем при обработке результатов измерений значение емкости дополнительного конденсатора необходимо вычесть из значений, полученных при измерениях.

Метод применяют при наличии эталонной меры другого номинального значения, чем у поверяемой меры, если это допускает ТД на используемый измеритель емкости.

Доверительную границу погрешности измерений действительного значения емкости 8,, %, и абсолютной погрешности измерений тангенса угла потерь Д, при доверительной вероятности 0.95 вычисляют по формулам:

Ьж-иЩ+Ц:    О)

Ад = 1.1 х'Д\ + Д* .    (4)

где 8д. Д\ — пределы допускаемой погрешности эталонной меры по емкости и тангенсу угла потерь соответственно:

5*. X — пределы допускаемой погрешности ком парирования по емкости и тангенсу угла потерь, указанные в свидетельстве о поверке измерителя емкости, соответственно.

5

Переход от погрешности измерении к неопределенности измерений — к соответствии с приложением Б.

8.5    Определение действительных {качений емкости и тангенса угла потерь конденсаторов переменной емкости

Поверку по емкости проводят для каждой оцифрованной отметки шкалы. Если шкала конденсатора переменной емкости содержит более 30 отметок, то измерения проводят для 30 отметок, равномерно распределенных по шкале.

При поверке эталонных конденсаторов переменной емкости проводят нс менее двух измерений в проверяемой отметке шкалы: один раз — при подходе к этой отметке от меньших значений емкости к большим (при увеличении емкости), другой раз — при подходе к этой отметке от больших значений емкости к меньшим (при уменьшении емкости).

Действительное значение тангенса угла потерь определяют в двух отметках — в начале и конце шкалы.

Действительные значения емкости и тангенса угла потерь конденсаторов переменной емкости определяют методами, указанными в 8.4.1 и 8.4.2.

8.6    Определение действительных шачений емкости и тангенса угла потерь магазинов емкости

В магазине емкости должна быть включена только проверяемая декада. Значение начальной емкости следует вычесть из результатов измерений. Измерения проводят для каждой ступени декады магазина емкости и каждой оцифрованной отметки шкалы встроенного конденсатора переменной емкости.

Действительное значение тангенса угла потерь определяют нс менее чем в двух отметках (начальной и конечной) шкалы конденсатора переменной емкости или двух сту пенях (начальной и конечной) каждой декады магазина емкости.

Примечание— И змсрснис тангенса угла потерь по согласованию с потребителем допускается проводить для каждой ступени декады магазина емкости.

Действительные значения емкости и тангенса угла потерь магазина емкости определяют для ступенчатых декад по 8.4.1 и 8.4.2, для встроенного конденсатора переменной емкости — по 8.5.

При поверке магазинов емкости, предназначенных для работы как по двух-, гак и по трехзажимной схеме включения, проводят измерения начальной емкости при трехзажимной схеме включения и определяют приращения емкости ятя низшей декады магазина (в начале, середине и конце декады) при переходе с трехзажимной схемы на двухзажимную.

Если эти лрирашения неодинаковы язя всех проверенных ступеней низшей декады, то необходимо провести аналогичные измерения язя каждой ступени этой декады и дать соответствующую таблицу поправок в свидетельстве о поверке.

8.7    Определение погрешности поверяемых эталонных мер емкости

Погрешность поверяемых эталонных мер учитывает погрешность измерений их действительного значения 5, и нестабильное гь мер у (см. 8.10). Доверительную границу относительной погрешности при доверительной вероятности 0.95 вычисляют по формуле

S=l,lV$JT?.    (5)

Переход от погрешности измерений к неопределенности измерений — в соответствии с приложением Б.

Доверительные границы погрешности мер с трехзажимной схемой включения нс должны превышать пределов допускаемых погрешностей, указанных в таблице 4. Доверительные границы погрешности мер 2-го и 3-го разрядов с номинальными значениями емкости (2—9) • 10^я не должны превышать пределов допускаемых погрешностей, указанных в таблице 4 язя мер с номинальными значениями емкости I - 10".

Доверительные границы погрешности мер с двухзажимной схемой включении не должны превышать пределов допускаемых погрешностей, указанных в таблице 5 — при номинальных значениях емкости I и 10 пФ в диапазоне частот I кГц — I МГц; в таблице 4 — при номинальных значениях емкости 100 пФ и более.

Действительное значение тангенса угла потерь поверяемых мер не должно превышать указанного в ГОСТ 6746.

6

ГОСТ 8.255-2003

Таблица 4 — Пределы допускаемой погрешности эталонных мер емкости с трехзажимной схемой включения

Разряд мер Номинальное Предел допускаемой погрешности. %. при частоте. Ги значение I04 емкости. пФ 40—(Ю ю’ 10* !</• ю-' 1 Ю"2 2 10 2 _ _ 1 — 1 I0-2 2 10-2 2 Ю2 3 10 2 10 — 1 I0-2 1 ю-2 2 Ю"2 3 Ю"2 ю- 1 10“2 1 10~2 1 10 2 1 ю-2 3 I0-2 I03 1 10“2 1 Ю-2 1 10-2 2 • 10 2 5 Ю"2 1 104 1 10 2 1 10 2 1 10-2 2 10 2 __ I05 1 Ю"2 1 I0-2 2 10 2 5• Ю"2 __ I06 2 10~2 2 10-2 3 10“ 2 _ I07 2 10 2 2 10 2 — — — 10х О 3 «о-2 — — — I09 3 10“2 з ю-2 — — — 10 3 _ 3 10 1 4 I0-* _ _ 10-2 — 5 I0-2 1 10-' — — 10 1 — 2 10 2 5 10 2 — — 1 — 2 • 10 2 4 10“2 4 I0-2 1 10 1 10 — 2• 10-2 2 • 10 2 4 10“2 1 10-' I0-’ 2 • 10 2 2 I0-2 2- 10~2 5 Ю"2 1 10-' 2 103 I04 2 • 10 2 2 10 2 2 10~2 2 10-2 2 10“2 3 10~2 5 10 2 5 10“2 2 10 1 2 10 1 I05 2 • 10 2 2 10 2 5 10~2 1 ю-' _ I06 5 10“2 5•10"2 5 10“2 _ I07 5 - 10 2 5• 10~2 — ю8 5 10 2 5■10“2 — ю9 5 10 2 5•10-2 — — ю10 1 10 1 1 ю-' — — — 10 3 _ 6 Ю"1 1 — _ иг2 — 2 10-' 4 10 1 — — 10 1 — 5 10-2 1 10-' — — 1 — 5 10“2 1 ю-‘ 1 10-» 3 10 1 10 — 5 Ю"2 5 !0-2 1 10-' о r«“i I02 5 10 2 5 10-2 5 10 2 1 10-' 3 10-' 103 5 10 2 5 10-2 5 Ю"2 2 10 1 5 10 1 3 I04 5 10 2 5 10-2 1 10"1 3 10-' 5 10 1 10s 5 10 2 5 10 2 2 10 1 7 о _ I06 1.5 • 10 1 1 10-' 2• 10-' _ I07 1.5- 10 1 1.5- 10-' — ю8 1.5 • 10 1 2 10 1 _ — ю9 2 10-' 2 10“' _ — — ю10 5 I0"1 5 10-' — — —

Таблица 5 — Пределы допускаемой погрешности эталонных мер емкости с лвухзажимной схемой включения

hi ч>ил мер Номинальное значение емкости. пФ Предел допускаемой погрешности. Ч 1 1 2 10-' 10 4 10 2 1 4 10-' 2 10 8 10~2 1 1.0 3 10 2 10-'

7

8.8    Определение начальной емкости магазинов и конденсаторов переменной емкости

Начальную емкость магазинов и конденсаторов переменной емкости определяют одним из методов, указанных в 8.4.1 и 8.4.2. при установке всех декад в нулевое положение и установке конденсатора переменной емкости на начальную отметку шкалы.

Начальная емкость при лвухзажимной схеме включения меры нс должна превышать указанной в ГОСТ 6746.

8.9    Определение основной погрешности рабочих мер емкости

Основную погрешность рабочих мер емкости %. вычисляют по формуле

«со. =    100.    (6)

'-м

где С_н — номинальное значение емкости меры. пФ;

С, — действительное значение емкости меры. пФ.

Основная погрешность не должна превышать значений, указанных в ГОСТ 6746.

Примечание — Для конденсаторов переменной емкости с условной шкалой С„ — значение емкости, взятое изданных о предыдущей поверке.

8.10    Определение нестабильности и алойных мер емкости

Нестабильность v (изменение) емкости поверяемой меры за год. %. определяют при частоте I кГц по формуле

где С_х — действительное значение емкости меры при текущей поверке. пФ:

С_т — действительное значение емкости меры при предыдущей поверке. пФ; т — число дет. прошедших со времени предыдущей поверки:

С„ — номинальное значение емкости меры. пФ.

Для мер с номинальным значением емкости свыше 100 мкФ нестабильность определяют при частоте 40—60 Гц.

Нестабильность должна быть нс более 0.7 пределов допускаемой погрешности для мер 1, 2 и 3-го разрядов (по таблицам 4 и 5).

Для высокочастотных мер, у которых частота I кГц не входит в нормальную область частот или в диапазон фиксированных частот, нестабильность при частоте 1 кГц рассчитывают исходя из предела допускаемой погрешности, соответствующей нижней границе нормальной области частот или нижней границе диапазона фиксированных частот поверяемой меры.

8.11    Определение вариации показаний надомных конлснсашров переменной емкости

Вариацию показаний эталонных конденсаторов переменной емкости (далее — вариация показаний) определяют как разность действительных значений емкости, соответствующих одной и той же проверяемой отметке шкалы: при подходе к этой отметке от больших значений емкости к меньшим (при уменьшении емкости) и при подходе к этой отметке от меньших значений емкости к большим (при увеличении емкости).

Вариация показаний должна быть не более 0.5 пены деления шкалы без нониуса либо не более иены деления многооборотной шкалы или шкалы при наличии нониуса.

8.12    Определение дополнительной частотной погрешности мер емкости в расширенной области частот

Дополнительную частотную погрешность мер в расширенной области частот определяют по ГОСТ 6746.

Дополнительная частотная погрешность нс должна превышать значений, указанных в ГОСТ 6746.

8.13    Определение действительного значения емкости конденсаторных подставок с лвухзажимной схемой включения

Действительное значение емкости конденсаторных подставок с лвухзажимной схемой включения определяют одним из методов, указанных в 8.4.1 и 8.4.2.