Termokings.ru

Домашний Мастер
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Характеристика средств измерения электрических величин

Характеристика средств измерения электрических величин

Измерением называется процесс нахождения опытным путем значения физической величины с помощью специальных технических средств. Электроизмерительные приборы широко используются при наблюдении за работой электроустановок, при контроле за их состоянием и режимами работы, при учете расхода и качества электрической энергии, при ремонте и наладке электротехнического оборудования.

Электроизмерительными приборами называют средства электрических измерений, предназначенные для выработки сигналов, функционально связанных с измеряемыми физическими величинами в форме, доступной для восприятия наблюдателем или автоматическим устройством.

Электроизмерительные приборы делятся:

  • по виду получаемой информации на приборы для измерения электрических (ток, напряжение, мощность и др.) и неэлектрических (температура, давление и др.) величин;
  • по методу измерения — на приборы непосредственной оценки (амперметр, вольтметр и др.) и приборы сравнения (измерительные мосты и компенсаторы);
  • по способу представления измеряемой информации — на аналоговые и дискретные (цифровые).

Наибольшее распространение получили аналоговые приборы непосредственной оценки, которые классифицируются по признакам: род тока (постоянный или переменный), род измеряемой величины (ток, напряжение, мощность, сдвиг фаз), принцип действия (магнитоэлектрические, электромагнитные, электро- и ферродинамические), класс точности и условия эксплуатации.

Для расширения пределов измерения электрических приборов на постоянном токе используются шунты (для тока) и добавочные сопротивления Rd (для напряжения); на переменном токе трансформаторы тока (тт) и напряжения (тн).

Используемые приборы для измерения электрических величин.

Измерение напряжения осуществляется вольтметром (V), подключаемым непосредственно на зажимы исследуемого участка электрической цепи.

Измерение тока осуществляется амперметром (А), включаемым последовательно с элементами исследуемой цепи.

Измерение мощности (W) и сдвига фаз () в цепях переменного тока производится с помощью ваттметра и фазометра. Эти приборы имеют две обмотки: неподвижную токовую, которая включается последовательно, и подвижную обмотку напряжения, включаемую параллельно.

Для измерения частоты переменного тока (f) применяются частотометры.

Для измерения и учета электрической энергии — счетчики электрической энергии, подключаемые к измерительной цепи аналогично ваттметрам.

Основными характеристиками электроизмерительных приборов являются: погрешность, вариации показаний, чувствительность, потребляемая мощность, время установления показаний и надежность.

Основными частями электромеханических приборов являются электроизмерительная цепь и измерительный механизм.

Измерительная цепь прибора является преобразователем и состоит из различных соединений активного и реактивного сопротивлений и других элементов в зависимости от характера преобразования. Измерительный механизм преобразует электромагнитную энергию в механическую, необходимую для углового перемещения его подвижной части относительно неподвижной. Угловые перемещения стрелки а функционально связано с крутящим и противодействующим моментом прибора уравнением преобразования вида:

к — конструктивная постоянная прибора;

— электрическая величина, под действием которой стрелка прибора отклоняется на угол

На основании данного уравнения можно утверждать, что если:

  1. входная величина Х в первой степени (п=1), то а будет менять знак при изменении полярности, и на частотах, отличных от 0, прибор работать не может;
  2. n=2, то прибор может работать как на постоянном, так и на переменном токе;
  3. в уравнение входит не одна величина, то в качестве входной можно выбирать любую, оставляя остальные постоянными;
  4. две величины являются входными, то прибор можно использовать в качестве множительного преобразователя (ваттметр, счетчик) или делительного (фазометр, частотометр);
  5. при двух или более входных величинах на несинусоидальном токе прибор обладает свойством избирательности в том смысле, что отклонение подвижной части определяется величиной только одной частоты.
Читать еще:  Лазерные диоды. Виды и подключение. Устройство и работа

Общими элементами являются: отсчетное устройство, подвижная часть измерительного механизма, устройства для создания вращающего, противодействующего и успокаивающего моментов.

Отсчетное устройство имеет шкалу и указатель. Интервал между соседними метками шкалы называют делением.

Цена деления прибора представляет собой значение измеряемой величины, вызывающее отклонение стрелки прибора на одно деление и определяется зависимостями:

Шкалы могут быть равномерными и неравномерными. Область между начальным и конечным значениями шкалы называют диапазоном показаний прибора.

Показания электроизмерительных приборов несколько отличаются от действительных значений измеряемых величин. Это вызвано трением в измерительной части механизма, влиянием внешних магнитных и электрических полей, изменением температуры окружающей среды и т.д. Разность между измеренным Аи и действительным Ад значениями контролируемой величины называется абсолютной погрешностью измерений:

Так как абсолютная погрешность не дает представления о степени точности измерений, то используют относительную погрешность:

Поскольку действительное значение измеряемой величины при измерении неизвестно, для определения и можно воспользоваться классом точности прибора.

Амперметры, вольтметры и ваттметры подразделяются на 8 классов точности: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0. Цифра, обозначающая класс точности, определяет наибольшую положительную или отрицательную основную приведенную погрешность, которую имеет данный прибор. Например, для класса точности 0,5 приведенная погрешность составит ±0,5%.

Технические характеристики амперметров

Наименование параметраАмперметры Э47Вольтметры Э47
Системаэлектромагнитнаяэлектромагнитная
Способ вывода информациианалоговыйаналоговый
Диапазон измерений0. 3000 А0. 600 В
Способ установкина панель щитана панель щита
Способ включения100 А-через трансформатор тока с вторичным током 5 Анепосредственный
Класс точности1,51,5
Предел допускаемой основной погрешности приборов, %±1,5±1,5
Номинальное рабочее напряжение, не более400 В600 В
Допустимая длительная перегрузка (не более 2 ч)120% от конечного значения диапазона измерений120% от конечного значения диапазона измерений
Средняя наработка до отказа, не менее, ч6500065000
Средний срок службы, не менее, лет88
Температура окружающего воздуха, °С20±520±5
Частота измеряемой величины, Гц45. 6545. 65
Положение монтажной плоскостивертикальноевертикальное
Габариты, мм72x72x73,5 96x96x73,572x72x73,5 96x96x73,5

Мир науки

Приборы прямого отсчета включают в себя измерительный механизм и измерительную цепь. Измерительный механизм предназначен для преобразования подводимой к нему электрической энергии в механическую энергию, которая необходима для перемещения подвижной части и связанного с ней указателя.

Читать еще:  Изготовление стусла из подручных материалов

Измерительная цепь предназначена для преобразования измеряемой электрической величины в пропорциональную ей величину, которая непосредственно воздействует на измерительный механизм. По виду физического явления, которое используется для измерения, измерительные приборы разделяют по системам. Среди них самыми распространенными являются магнитоэлектрические, электромагнитные, индукционные, электродинамические и ферродинамические системы.

Магнитоэлектрические измерительные механизмы применяют для измерений постоянного тока. В этих механизмах вращающий момент создается при взаимодействии измеряемого тока, который проходит по катушке механизма, с полем постоянного магнита.

Применяются два основных типа приборов магнитоэлектрической системы: приборы с подвижной катушкой (подвижной рамкой) и приборы с подвижным магнитом. Приборы, содержащие подвижную катушку, применяются чаще, чем приборы, содержащие подвижный магнит.

В приборах с подвижной катушкой ее устанавливают на опорах таким образом, что она была способна поворачиваться в воздушном зазоре магнитной цепи постоянного магнита. Ток к катушке подводится посредством пружины или растяжки, с их же помощью получается противодействующий момент. Существует измерительный механизм с современными магнитами — механизмы с внешним (внерамочным) магнитом.

Показаны механизмы с внутрирамочным магнитом. В этом случае магнитная цепь образуются магнитопроводом, полюсными наконечниками и цилиндрическим сердечником. В таких механизмах в качестве сердечника применяется сам магнит, а его охватывает цилиндрический магнитопровод, изготовленный из магнитно-мягкого материала. На каждый проводник в таких механизмах действует электромагнитная сила:

при этом I — активная длина проводника, которая приблизительно равна высоте катушки h. Так как катушка имеет ? витков и диаметр d, то для определения вращающего момента, который действует на подвижную часть механизма, Так как противодействующий момент, который создается спиральными пружинами, прямо пропорционален углу закручивания:

можно сделать вывод, что сила тока пропорциональна углу поворота механизма. нитом обладают вращающим моментом, который создается действием на подвижный магнит магнитного поля измеряемого тока, проходящего через катушку. Пружину заменяют направляющей силой неподвижного постоянного магнита. Этот прибор прост по устройству и устойчив к перегрузкам, но обладает низкой точностью из-за влияний гистерезиса. Термоэлектрическая система характеризуется тем, что включает в себя магнитоэлектрический измерительный механизм и термопреобразователи.

Термопреобразователи состоят из термопар и подогревателей, через которые проходит определяемый переменный ток. Электродвижущая сила пропорциональна разности температур между горячими и холодными концами термопары, которая пропорциональна квадрату действующего значения переменного тока Р, т. е. Мвр пропорционален I2. Различают контактные и бесконтактные термопреобразователи.

Так как КПД термопреобразователей низок, термоэлектрические приборы малочувствительны и работают при высокой температуре нагревателя, а при перегрузке свыше 50% они разрушаются. Подобные приборы применяются при измерении переменных токов высокой частоты.

Электромагнитная система обладает вращающим моментом, который создается воздействием магнитного поля измеряемого тока, проходящего по неподвижной катушке прибора, на ферромагнитный сердечник, который способен вращаться. Сейчас применяются два типа подобных механизмов этой системы: с круглой или плоской катушкой.

Читать еще:  532 Станок зубофрезерный вертикальный полуавтомат схемы, описание, характеристики

Механизм с круглой катушкой состоит из круглой катушки, внутри которой находятся два сердечника: подвижный, укрепленный на оси, и неподвижный. При прохождении тока по катушке оба сердечника намагничиваются и отталкиваются, в результате чего создается вращающий момент, который поворачивает сердечник.

Механизм с плоской катушкой содержит подвижный сердечник, который втягивается в катушку, с измеряемым током. Усиление магнитного поля и регулирование вращающего момента осуществляется с помощью второго неподвижного сердечника. Для создания противодействующего момента применяется спиральная пружина. С целью защиты от внешних магнитных полей прибор закрывают ферромагнитным экраном. Класс точности подобных приборов не превышает 1,5, что является следствием влияния гистерезиса. К ценным свойствам этих приборов относят защиту от перегрузок, дешевизну и простоту устройства.

Измерительные приборы электродинамической природы обладают вращающим моментом, который образуется при взаимодействии проводников, по которым протекают токи. Подобные измерительные механизмы состоят из неподвижной и подвижной катушек. Противодействующий момент создается спиральными пружинами, которые вместе с тем используются для подвода тока в подвижную катушку, занимающую под действием электродинамических сил положение, при котором ее магнитное поля совпадает по направлению с направлением поля неподвижной катушки. Электродинамические приборы применяются для измерения как постоянного, так и переменного токов, при этом шкала у приборов для обоих родов тока одна и та же.

Из-за присутствия подвода тока в подвижную часть и плохого охлаждения электродинамические механизмы не выдерживают значительной перегрузки, к тому же они дороги. При этом класс их точности 0,2 или даже 0,1. Они применяются при лабораторных и контрольных измерениях переменного тока.

Ферродинамическими называются приборы, в которых применяется ферромагнитный магнитопровод. Но применение стали уменьшает точность прибора за счет влияния гистерезиса и вихревых токов. Поэтому ферродинамические приборы не применяют для точных измерений. Индукционная измерительная система основывается на использовании явления вращающегося магнитного поля. Такие виды механизмов обладают вращающим моментом, который создается действием общего магнитного поля электромагнитов на подвижную часть — алюминиевый диск, по которому протекают индуцированные вихревые токи. Электромагниты возбуждаются искомыми токами, поэтому вращающий момент создается взаимодействием индуктированных токов с вращающимся магнитным полем. В стрелочных приборах противодействующий момент создает спиральная пружина. В приборах электростатической системы вращающий момент создают силы взаимодействия заряженных проводников. Напряжение образует электрическое поле между неподвижной и подвижной пластинами прибора. Для создания противодействующего момента служит пружина. Преимуществом таких приборов являются малые затраты энергии.

Электростатические вольтметры применяют в основном в лабораториях при измерениях малой мощности и для непосредственного измерения высоких напряжений.

В основу тепловой системы положено использование для отклонения подвижной части удлинения металлической нити, нагреваемой измеряемым током. Достоинство этой системы в том, что показания приборов не зависят от частоты и формы кривой переменного тока. Их применяют при измерении токов высокой частоты.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector
×
×