Реферат
Електровимірювальні прилади та електровимірювання
План
1. Класифікація електровимірювальних приладів
2. Системи електровимірювальних приладів
Класифікація електровимірювальних приладів
1.1. Електровимірювальні прилади — це такі технічні засоби, які
виробляють сигнали вимірювальної інформації у формі, що доступна для
безпосереднього сприйняття спостерігачем.
Електровимірювальні прилади можна класифікувати:
а) за родом вимірювальної величини;
б) за фізичним принципом дії вимірювального механізму;
в) за родом струму;
г) за класом точності;
д) за типом відлікового пристрою;
е) за виконанням залежно від умов експлуатації; є) за стійкістю до
механічних впливів;
ж) за ступенем захисту від зовнішніх магнітних та електричних полів
тощо.
1.2.Електровимірювальні прилади дають змогу вимірювати яв електричні,
так і неелектричні величини. На шкалі наводиться назва приладу або
початкова латинська літера одиниці, що вимірюється. За вимірювальною
величиною електровимірювальні прилади поділяються на:
— вольтметри (позначаються літерою V);
— амперметри (А);
— ватметри (W);
— омметри (?);
— лічильники енергії (kWh);
— фазометри (?);
— частотоміри (Hz) тощо.
До умовної літери може бути додано позначення кратності основної
одиниці, наприклад: міліамперметр — mА; кіловольтметр — kV тощо.
1.3.За фізичним принципом дії розрізняють такі системи
електровимірювальних приладів:
а) магнітоелектрична;
б) електромагнітна;
в) електродинамічна;
г) феродинамічна;
д) індукційна;
е)електростатична;
є) вібраційна тощо.
Умовні позначення на шкалі приладу характеризують класифікацію приладів
зародом струму:
а) постійний струм;
б) змінний (однофазна система);
в) постійний і змінний;
г) трифазна система;
д) трифазна несиметрична система.
1.4. Зa класом точності електровимірювальні прилади класифікуються
відповідно до стандартів. Клас точності позначається цифрою, котра
дорівнює зведеній похибці у відсотках, що допускає прилад. Випускають
прилади таких класів точності: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0.
У лічильниках електроенергії класи точності такі: 0,5; 1,0; 2,0; 2,5.
1.5. За типом відлікового пристрою електровимірювальні прилади
розрізняються. В залежності від призначення прилади можуть бути:
— показуючі;
— реєструючі;
— самопишучі;
— друкуючі;
— інтегруючі;
— підсумовуючі.
Більш поширені показуючі прилади, тобто прилади безпосередньої оцінки.
Відліковий пристрій цих приладів складається звичайно з шкали і
показчика. Показчиком може бути стрілка або світлова пляма з рискою.
Треба знати правила користування відліковим пристроєм. Такі показуючі
прилади називаються аналоговими. Показання таких приладів — це
безперервна функція величини, що вимірюється. В цифрових
електровимірювальних приладах показання наводяться у цифровому вигляді.
1.6. У залежності від умов експлуатації, діапазону робочих температур та
відносної вологості, електровимірювальні прилади поділяються на п’ять
груп:
— група А (температура +10…+35°С, вологість 80);
— група Б (температура -30…+40°С, вологість 90);
— група B1 (температура -40…+50°С, вологість 95);
— група В2 (температура -50…+60°С, вологість 95);
— група В3 (температура -50…+80°С, вологість 98).
1.7. За стійкістю до механічних впливів прилади підрозділяються в
залежності від значення максимально допустимого прискорення при ударах
та вібраціях (м/с2). За стандартом електровимірювальні прилади
поділяються на групи:
— звичайні з підвищеною міцністю (ОП);
— нечутливі до вібрацій (ВН);
— віброміцні (ВП);
— нечутливі до трясіння (ТН);
— трясінняміцні (ТП);
— удароміцні (У).
Звичайні прилади групи ОП витримують прискорення до 15 м/с2.
За ступенем захисту від зовнішніх магнітних та електричних полів прилади
поділяються на І і II категорії. Від зовнішніх полів прилади захищаються
екранами.
1.8. У більшості показуючих електровимірювальних приладів рухома частина
пристрою переміщується внаслідок дії обертаючого моменту. Обертаючий
момент виникає внаслідок взаємодії магнітних або електричних полів та,
до деякої міри, пропорційний вимірюваній величині. У вимірюючому
пристрої завжди є протидіючий момент, що створюється механічною або
електромагнітною силою.
Для створення механічної протидії використовується звичайно спіральна
пружина, іноді для більшої чутливості — підвіси або розтяжки.
Прилади, в котрих створюється електромагнітний протидіючий момент,
називають логометрами.
2. Системи електровимірювальних приладів
2.1. У приладах магнітоелектричної системи обертаючий момент створюється
внаслідок взаємодії сталого магніту з провідником зі струмом. Рухомою
частиною може бути або рамка зі струмом, або сталий магніт, розташований
на осі.
Прилади магнітоелектричної системи з рухомим магнітом є приладами
низьких класів точності і застосовуються як вказівні на транспортних
засобах тощо.
Електровимірювальні прилади з рухомою рамкою мають високу точність і
застосовуються при більш точних вимірюваннях.
На рамку зі струмом у магнітному полі діє електромагніна сила. Оскільки
сила визначається за законом електромагнітної сили, то й обертаючий
момент буде пропорційний струму, що протікає в рамці. Якщо протидіючий
момент створюється пружиною
Мпр = m?,
то кут повороту рамки (стрілки приладу) ? пропорційний струму в рамці
? = сІ,
де m — питомий протидіючий момент,
с — постійна величина.
називається чутливістю приладу і характеризує клас очності.
Оскільки кут повороту стрілки пропорційний струму, шкала приладів
магнітоелектричної системи рівномірна, що є перевагою таких приладів.
Магнітоелектричні прилади застосовують для вимірювання постійних струмів
та напруг. Вони також можуть використовуватися для вимірювання опорів як
гальванометри.
Амперметри і вольтметри магнітоелектричної системи мають високий клас
точності (до 0,1) і порівняно малі внутрішні втрати енергії.
Недоліком приладів цієї системи можна вважати непридатність до роботи в
полях змінного струму, чутливість до перевантажень і залежність від
температури оточення.
Магнітоелектричним приладом можна виконувати вимірювання в полях
змінного струму, якщо в коло рухомої котушки ввімкнути перетворювач
змінного струму на постійний.
2.2. Електровимірювальний прилад електромагнітної системи має нерухому
котушку і розташовану на осі феромагнітну пластинку. Якщо в котушці
протікає струм, що вимірюється, то створене котушкою поле втягує
всередину феромагнітну пелюстку. Якщо вимірюється величина в полі
постійного струму, то обертаючий момент пропорційний квадрату струму.
Якщо в котушці протікає синусоїдний струм, то обертаючий момент
пропорційний квадрату діючого значення цього струму
Moб=kI2
де k— коефіцієнт пропорційності.
Кут відхилення рухомої частини також пропорційний квадратові струму
? = сI2
Спеціальна форма феромагнітної пелюстки може трохи поліпшити
нерівномірність. Створюють прилади, у котрих шкала нерівномірна тільки в
початковій частині.
Квадратова пропорційність означає, що напрямок відхилення стрілки не
залежить від напрямку струму, тобто приладами електромагнітної системи
можна вимірювати як в колах постійного, так і в колах змінного струму.
Прилади електромагнітної системи можуть безпосередньо вимірювати значні
струми (до 300 А) та напруги (до 600 В). Вимірювальний механізм
амперметра на великий струм має котушку у вигляді одного витка мідної
шини. Електромагнітний вольтметр на велику напругу має котушку з великою
кількістю витків дроту малого перерізу з додатковими резисторами, котрі
компенсують температурні похибки.
Точність електромагнітного приладу значно обмежується належністю
феромагнітного осердя через явище залишкового намагнічення. Для
зменшення впливу гістерезису (тобто підвищення класу точності приладу)
осердя виготовляють зі спеціальних феромагнітних сплавів (наприклад,
пермалоїв) з невеликою коерцитивною силою.
Такі прилади мають високий клас точності, до 0,2.
Основними перевагами приладів електромагнітної системи можна вважати:
а) простоту, надійність, дешевизну;
б) спроможність використання в колах постійного та змінного струму;
в) високу перевантажувальну здатність.
До недоліків приладів електромагнітної системи відносять:
а) невисоку точність;
б) невисоку чутливість;
в) велике власне споживання електроенергії (0,5… 15 Вт);
г) обмежений частотний діапазон вимірювальних величин;
д) нерівномірність шкали;
е) чутливість до впливу зовнішніх магнітних полів.
Власне магнітне поле приладу дуже слабке, тому зовнішнє поле значно
впливає на його показання. Для зменшення впливу зовнішнього поля
вимірювальний механізм захищають сталевим екраном. Значно менше впливає
зовнішнє поле на прилади електромагнітної системи з астатичним
вимірювальним механізмом.
Астатичний вимірювальний механізм має дві нерухомі обмотки та два осердя
на одній осі. Обмотки вмикаються послідовно у такий спосіб, що їх потоки
зустрічні, а моменти, що діють на осердя, — узгоджені. В цьому разі
зовнішній магнітний потік підсилює обертаючий момент одного осердя і
водночас послаблює момент другого осердя. Тому в астатичних
електромагнітних приладах загальний обертаючий момент не залежить від
зовнішнього магнітного поля.
Прилади електромагнітної системи застосовуються в промислових
електротехнічних пристроях низької частоти та постійного струму, а також
— досить широко — як щитові амперметри і вольтметри класів 1,0; 1,5;
2,0.
2.3. Прилади електродинамічної системи мають вимірювальний механізм, що
складається з двох котушок: нерухомої і рухомої. Нерухома котушка має
дві секції, всередині котрих на осі розташована рухома котушка. За
наявності струму у котушках виникають електромагнітні сили взаємодії, що
прагнуть повернути рухому котушку, тобто обертаючий момент пропорційний
(для постійних струмів і відповідної конструкції механізму) добутку
струмів:
Моб=kI1I2.
Якщо прилад вмикається у коло синусоїдного струму, то обертаючий момент
пропорційний добутку діючих значень струму і косинусу зсуву фаз між ними
Moб = kI1I2cos?.
Електродинамічні прилади можна використовувати як амперметри, вольтметри
та ватметри у колах постійного та змінного струмів.
Протидіючий момент створюється двома пружинами, по котрих здійснюється й
підвід струму до рухомої котушки. Підбираючи форми котушок та їх
розташування, можна одержати майже лінійну шкалу вольтметрів і
амперметрів, починаючи з 20% верхньої межі вимірювання.
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
