Приборы выпрямительной системы?

Приборы выпрямительной системы представляют собой соче­тание магнитоэлектрического измерительного прибора и одного или нескольких полупроводниковых выпрямителей (детекторов), соединенных вместе в одну схему.

На рис. 221 даны схемы соединения выпрямителей с магнито­электрическим прибором.

На рис. 221, а представлена схема двухполупериодного выпрям­ления, а на рис. 221, б - мостовая выпрямительная схема из четырех элементов. Приборы этой системы применяются для измерения небольших величин переменного тока и напряжения (начиная от десятых долей миллиампера и десятых долей вольта), а также для измерения в целях повышенной частоты (50-2000 гц).

Применяются главным образом универсальные приборы: многопредельные вольт­амперметры постоянного и пере­менного тока. Точность приборов этой детекторной системы невелика: они изготовляются обычно в классе 2 5

На рис. 222 даны условные обо­значения, указанные на шкалах электроизмерительных приборов.

Рис. 222. Условные обозначения, указан­ные на шкалах электроизмерительных приборов

Приборы термоэлектрической системы?

Принцип действия приборов термоэлектрической системы основан на использовании электродвижущей силы, возникающей в цепи, состоящей из разнородных проводников, если место соединения этих проводников имеет температуру, отличную от температуры остальной части цепи.

На фиг. 337 дана схема прибора термоэлектрической системы.

Измеряемый ток проходит по металлической нити 1, к которой припаяны или приварены два разнородных проводника 2, например железо н кон-стантан. Свободные концы проводников 2 присоединены к металлическим колодкам 3, хорошо отводящим тепло. К колодкам подключается магнитоэлектрический измерительный прибор 4.

Когда по нити 1 проходит ток, сама нить и место опая ее с проводниками 2 (точка 5) нагреваются. Точка 5 пред-

ставляет собой горячий спай термопары. Металлические колодки 3 являются холодными спаями термопары. Вследствие разности температур в замкнутом контуре возникает термо-э. д. с, которая создает в этой цепи ток. Направление термотока будет всегда одно и то же, независимо от направления измеряемого гока.

Количество тепла, выделенного в горячем спае термопары, согласно закону Джоуля - Ленца, пропорционально квадрату тока. Поэтому шкала применяемого в этой системе магнитоэлектрического прибора неравномерна. Для получения равномерной шкалы магнитное поле магнитоэлектрического прибора делают неоднородным. Термо-э. д. с. одной термопары не превышает 15 мв, что требует установки весьма чувствительного магнитоэлектрического прибора. Чтобы увеличить величину термо-э. д. с, соединяют несколько термопар последовательно в термобатарею.

Чувствительные термоэлектрические приборы изготовляются с термопарой, помещенной в вакуум.

Приборы термоэлектрической системы чувствительны к перегрузкам: даже при кратковременной перегрузке на 10% нагревательная нить может перегореть. Точность приборов довольно высока, что дает возможность строить их в классах 0,5 и 1. Приборы термоэлектрической системы получили наибольшее применение для измерения малых значений переменных токов в цепях повышенной и высокой частоты.

Кодоимпульсные вольтметры

мперметра МЭ системы с одной или несколькими термопарами (термопреобразователями).

Протекание измеряемого тока Ixчерез нагреватель (нихромовая или константановая проволока) приводит к его разогреву. К нагревателю подсоединен контакт термопары (золото – палладий, платина - платинородий, хромель - капель и пр.).Под действием тепла в термопаре возникает термоток , который и отклоняет указатель прибора. В установившемся режиме вследствие тепловой инерции температура нагревателя постоянна и определяется рассеиваемой на нем мощностью.

14. Вольтметры с времяимпульсным преобразованием

В основе действия вольтметров с время импульсным преобразованием лежит преобразование в АЦП измеряемого напряжения в пропорциональном интервале времени, который заполняет счетные импульсы с известной стабильной частотой следования. В результате преобразования дискретный сигнал измерительной информации имеет пачки импульсов, число которых пропорционально измеряемого напряжения.

15. Техника измерения напряжения и тока в различных цепях. Расширение пределов измерения

Для измерения силы тока в электрических цепях служат ампер­метры, миллиамперметры и микроамперметры различных систем. Их включают в цепь последовательно, и через прибор проходит весь ток, протекающий в цепи.

При различных электрических измерениях весьма важно, чтобы измерительный прибор как можно меньше изменял электрический режим цепи, в которую его включают. По этой причине амперметр должен обладать незначительным сопротивлением по сравнению с сопротивлением цепи. Пусть в электрическую цепь включен источ­ник электрической энергии, напряжение которого U = 10 в. Сопро­тивление потребителя rп=20 ом. В этой цепи, согласно закону Ома, ток.

16) Ц20 советский ампервольтомметр мультиметр, один из самых недорогих и популярных в стране приборов этого класса, предназначенный в основном для радиолюбителей. Выпускался с 1958 г. по крайней мере до начала 1980-х гг. без существенных изменений. Прибор Ц20 предназначен для измерения:

сопротивлений до 500 кОм;

напряжения постоянного тока до 600 В;

напряжения переменного тока (50 Гц) до 600 В;

силы постоянного тока до 750 мА.

В качестве индикатора используется стрелочный микроамперметр с током полного отклонения стрелки 85 мкА. Основная погрешность прибора не превосходит ±4 % при измерении тока и напряжения и ±2,5 % при измерении сопротивления.

Питание омметра - два элемента ФБС-0,25 (332); на пределе 5-500 кОм дополнительно подключается одна батарея КБС (3336) или 3 элемента БАС-80. Для измерения напряжения и тока источник питания не требуется.

Размеры прибора - 105×195×72 мм, масса - 1,3 кг (ранние выпуски - 118×208×75 мм, 1,6 кг).

Пределы измерения:

постоянного тока: 0,3 / 3 / 30 / 300 / 750 мА;

постоянного напряжения: 0,6 / 1,5 / 6 / 30 / 120 / 600 В (в ранних вариантах отсутствовал предел 0,6 В);

переменного напряжения (50 Гц): 0,6-3 / 1,5-7,5 / 6-30 / 30-150 / 120-600 В (в ранних вариантах отсутствовал предел 0,6-3 В);

сопротивления на постоянном токе: 0,005-0,5 / 0,05-5 / 0,5-50 / 5-500 кОм.

Входное сопротивление на постоянном токе 10 кОм/В, на переменном токе 2 кОм/В. Падение напряжения при измерении тока 0,6 В на всех диапазонах. Время установления показаний не более 4 секунд.

Выпускался в пылезащищённом исполнении, рабочая температура от +10 до +35 °C, влажность до 80 % (при 30° C).

На передней панели прибора в верхней части находится стрелочный индикатор с тремя шкалами; ниже размещены переменный резистор для установки нуля при измерении сопротивления (слева) и трёхпозиционный переключатель (справа) для выбора типа измерения: постоянного напряжения или тока; сопротивления; переменного напряжения. Ниже расположены три вертикальных ряда гнезд для выбора пределов измерения путём переключения щупа: слева для измерения постоянного и переменного напряжения; по центру для измерения сопротивления; справа для измерения постоянного тока. Под средним рядом находится гнездо для общего щупа, помеченный знаком «−».

Мультиметр комбинированный электроизмерительный прибор, объединяющий в себе несколько функций.

В минимальном наборе включает функции вольтметра, амперметра и омметра. Иногда выполняется мультиметр в виде токоизмерительных клещей. Существуют цифровые и аналоговые мультиметры.

Мультиметр может быть как лёгким переносным устройством, используемым для базовых измерений и поиска неисправностей, так и сложным стационарным прибором со множеством возможностей.

Наиболее простые цифровые мультиметры имеют портативное исполнение. Их разрядность 2,5 цифровых разряда (точность обычно около 10 %). Наиболее распространены приборы с разрядностью 3,5 (точность обычно около 1,0 %). Выпускаются также чуть более дорогие приборы с разрядностью 4,5 (точность обычно около 0,1 %) и существенно более дорогие приборы с разрядностью 5 разрядов и выше

17) Для измерения мощности в цепях постоянного и однофазного переменного тока применяют приборы, называемые ваттметрами, для которых используют электродинамические и ферродинамические измерительные механизмы.

Электродинамические ваттметры выпускают в виде переносных приборов высоких классов точности (0,1 - 0,5) и используют для точных измерений мощности постоянного и переменного тока на промышленной и повышенной частоте (до 5000 Гц). Ферродинамические ваттметры чаще всего встречаются в виде щитовых приборов относительно низкого класса точности (1,5 -2,5).

Применяют такие ваттметры главным образом на переменном токе промышленной частоты. На постоянном токе они имеют значительную погрешность, обусловленную гистерезисом сердечников.

Для измерения мощности на высоких частотах применяют термоэлектрические и электронные ваттметры, представляющие собой магнитоэлектрический измерительный механизм, снабженный преобразователем активной мощности в постоянный ток. В преобразователе мощности осуществляется операция умножения ui = р и получение сигнала на выходе, зависящего от произведения ui, т. е. от мощности.

18) Мощность в цепи трехфазного тока может быть измерена с помощью одного, двух и трех ваттметров. Метод одного прибора применяют в трехфазной симметричной системе. Активная мощность всей системы равна утроенной мощности потребления по одной из фаз.

При соединении нагрузки звездой с доступной нулевой точкой или если при соединении нагрузки треугольником имеется возможность включить обмотку ваттметра последовательно с нагрузкой, можно использовать схемы включения, показанные на рис. 1.

Рис. 1 Схемы измерения мощности трехфазного переменного тока при соединении нагрузок а - по схеме звезды с доступной нулевой точкой; б - по схеме треугольника с помощью одного ваттметра

Если нагрузка соединена звездой с недоступной нулевой точкой или треугольником, то можно применить схему с искусственной нулевой точкой (рис. 2). В этом случае сопротивления должны быть равны Rвт+ Rа = Rb =Rc.

Рис 2. Схема измерения мощности трехфазного переменного тока одним ваттметром с искусственной нулевой точкой

Для измерения реактивной мощности токовые концы ваттметра включают в рассечку любой фазы, а концы обмотки напряжения - на две другие фазы (рис. 3). Полная реактивная мощность определяется умножением показания ваттметра на корень из трех. (Даже при незначительной асимметрии фаз применение данного метода дает значительную погрешность).

Рис. 3. Схема измерения реактивной мощности трехфазного переменного тока одним ваттметром

Методом двух приборов можно пользоваться при симметричной и несимметричной нагрузке фаз. Три равноценных варианта включения ваттметров для измерения активной мощности показаны на рис. 4. Активная мощность определяется как сумма показаний ваттметров.

При измерении реактивной мощности можно применять схему рис. 5, а с искусственной нулевой точкой. Для создания нулевой точки необходимо выполнить условие равенства сопротивлений обмоток напряжений ваттметров и резистора R. Реактивная мощность вычисляется по формуле

где Р1 и Р2 - показания ваттметров.

По этой же формуле можно вычислить реактивную мощность при равномерной загрузке фаз и соединении ваттметров по схеме рис. 4. Достоинство этого способа в том, что по одной и той же схеме можно определить активную и реактивную мощности. При равномерной загрузке фаз реактивная мощность может быть измерена по схеме рис. 5, б.

Метод трех приборов применяется при любой нагрузке фаз. Активная мощность может быть замерена по схеме рис. 6. Мощность всей цепи определяется суммированием показаний всех ваттметров.

Рис. 4. Схемы измерения активной мощности трехфазного переменного тока двумя ваттметрами а - токовые обмотки включены в фазы А и С; б - в фазы А и В; в - в фазы В и С

Реактивная мощность для трех- и четырех-проводной сети измеряется по схеме рис. 7 и вычисляется по формуле

где РA, РB, РC - показания ваттметров, включенных в фазы А, В, С.

Рис. 5. Схемы измерения реактивной мощности трехфазного переменного тока двумя ваттметрами

Рис. 6. Схемы измерения активной мощности трехфазного переменного тока тремя ваттметрами а - при наличии нулевого провода; б - с искусственной нулевой точкой

На практике обычно применяют одно-, двух- и трехэлементные трехфазные ваттметры соответственно методу измерения.

Чтобы расширить предел измерения, можно применить все указанные схемы при подключении ваттметров через измерительные трансформаторы тока и напряжения. На рис. 8 в качестве примера показана схема измерения мощности по методу двух приборов при включении их через измерительные трансформаторы тока и напряжения.

Рис. 7. Схемы измерения реактивной мощности тремя ваттметрами

Рис. 8. Схемы включения ваттметров через измерительные трансформаторы.

19) Счётчик электрической энергии ‒ это электроизмерительный прибор для учёта электроэнергии, получаемой потребителем от сети за определённый промежуток времени. По характеру выполняемого измерения счетчики электроэнергии (СЭ) относятся к интегрирующим измерительным приборам. Основное отличие индукционного СЭ от показывающих приборов индукционной системы со стрелочным или световым указателем состоит в том, что его подвижная часть в виде алюминиевого диска 6 не связана пружиной и может свободно вращаться, причём каждому её обороту соответствует определённое значение измеряемой величины.

Индукционный счетчик имеет два электромагнита. Электромагнит 1 снабжен токовой катушкой с малым числом витком и проводом относительно большого сечения, а электромагнит 2 выполнен в виде магнитопровода с многовитковой катушки напряжения. Токовая катушка включена в измерительную цепь последовательно, а катушка напряжения – параллельно. Протекающие по катушкам токи создают в электромагнитах переменные магнитные потоки Фuот протекающего тока в катушке напряжения и ФI – от тока в токовой катушке. В результате взаимодействия потока Фuс вихревыми токами, индуктируемыми в диске потоком ФI, возникает вращающий момент, пропорциональный мощности Р, потребляемая активной нагрузкой. Электронный счетчик электроэнергии

В последнее время получили распространение однофазные и трехфазные электронные счетчики учета активной, реактивной и полной электроэнергии. Их основными достоинствами являются высокая точность, возможность телеметрической передачи показаний счетчика, учет электроэнергии по двухставочному тарифу (день/ночь). Принцип действия счетчика заключается в непрерывном преобразовании текущих мгновенных значений синусоидальных тока i и напряжения u с помощьюаналого-цифрового преобразователя(АЦП) через малые интервалы времени, задаваемые процессором, в числовые эквиваленты, последующем вычислении процессором активной мощности и электроэнергии и фиксации результатов вычислений в регистрирующем устройстве с помощью электровакуумных, жидкокристаллических или других индикаторов.

Электронный счетчик не содержит подвижных частей, а программирование процессора позволяет эффективно использовать его для телеметрической передачи данных в автоматизированных системах коммерческого учета электроэнергии (АСКУЭ), для анализа суточных графиков нагрузки,многотарифного расчета за электроэнергию и т. п.

Электронный счетчик применим и для измерений энергии в цепях постоянного тока при наличии датчиков постоянного тока и напряжения и соответствующем программировании процессора.

20) В цепях переменного тока для измерения активной энергии в основном используются однофазные и трехфазные счетчики индукционной системы. Для измерения активной энергии в однофазных и трехфазных цепях однофазные счетчики включают по схемам, аналогичным схемам включения ваттметров.

В трехпроводных трехфазных цепях для измерения активной энергии применяют двухэлементныеобъединяющие измерительные системы двух однофазных счетчиков.

Для измерения активной энергии в четырехпроводных цепях трехфазного тока применяюттрехэлементные счетчики.

Реактивную энергию WРкак при симметричной, так и при несимметричной нагрузке в трехфазной цепи измеряют трехфазными индукционными счетчиками реактивной энергии.

· Индукционный счетчик электрической энергии

21. Измерение активных сопротивлений методом Амперметра-Вольтметра,

Метод амперметра-вольтметра. Основан на измерении тока, протекающего через измеряемое сопротивление и падения напряжения на нем. Применяют две схемы измерения: измерение больших сопротивлений (рис. 1.9,а) и измерение малых сопротивлений (рис. 1.9,б). По результатам измерения тока и напряжения определяют искомое сопротивление.
Для схемы рис. 1.9,а искомое сопротивление и относительная методическая погрешность измерения определяются

где Rx - измеряемое сопротивление; Rа - сопротивление амперметра.
Для схемы рис. 1.9,6 искомое сопротивление и относительная методическая погрешность измерения определяются

где Rв -сопротивление вольтметра.
Из определения относительных методических погрешностей следует, что измерение по схеме рис. 1.9,а обеспечивает меньшую погрешность при измерении больших сопротивлений, а измерение по схеме рис. 1.9,6 - при измерении малых сопротивлений.
Погрешность измерения по данному методу рассчитывается по выражению

где γв, γa, - классы точности вольтметра и амперметра;
Uп, I п пределы измерения вольтметра и амперметра.
Используемые при измерении приборы должны иметь класс точности не более 0,2. Вольтметр подключают непосредственно к измеряемому сопротивлению. Ток при измерении должен быть таким, чтобы показания отсчитывались по второй половине шкалы. В соответствии с этим выбирается и шунт, применяемый для возможности измерения тока прибором класса 0,2. Во избежании нагрева сопротивления и, соответственно, снижения точности измерений, ток в схеме измерения не должен превышать 20% номинального.

22. Измерение активных сопротивлений с помощью логометра и омметром.

Измерение сопротивлений омметрами

Омметр
- измерительный прибор, предназначенный для измерения сопротивлений. Электронный омметр аналогового типа выполняют по схеме инвертирующего усилителя на ОУ, охваченного отри­цательной ОС с помощью измеряемого сопротивления Rx
(рис. 14.3, а) Напряжение на выходе усилителя омметра определяется как

Uвых = – URХ / R1. (14.5)

Рис. 14.3. Схемы омметров для измерения сопротивлений:
а - малых; б - больших

Поскольку выходное напряжение линейно связано с измеряемым сопротивлением Rx, то шкала прибора И может быть проградуирована непосредственно в единицах сопротивления. Шкала равномерна в широ­ких пределах. Погрешности измерения электронных омметров 2...4%.

Измерение сопротивлений можно также осуществлять логометрами. На рисунке 2 приведена принципиальная схема логометра.

Схема логометра

Для этой схемы имеем:

Отклонение подвижной части логометра:

Таким образом, показание прибора не зависит от напряжения источника питания и определяется величиной измеряемого сопротивления Rx

В приборах для измерения особо больших активных сопротивле­ний (тераомметрах) сопротивленияRz
и R, надо поменять местами (рис. 14.3, б), при этом шкала измерительного прибора И получается обратной и напряжение

Uвых
= – UR1 / RХ (14.6)

Применение в одном приборе обоих вариантов схем позволяет создать измерители сопротивления с диапазоном измерения от еди­ниц Ом до нескольких десятков МОм с погрешностью не более 10%. Измерители сопротивлений, построенные по приведенным схемам, используют для измерения сопротивлений и на переменном токе.

23. Электронные Омметры

Омме́тр (Ом + др.-греч. μετρεω «измеряю») - измерительный прибор непосредственного отсчёта для определения электрических активных (омических) сопротивлений. Обычно измерение производится по постоянному току, однако, в некоторых электронных омметрах возможно использование переменного тока. Разновидности омметров: мегаомметры, гигаомметры, тераомметры, миллиомметры, микроомметры, различающиеся диапазонами измеряемых сопротивлений.

Классификация[править | править вики-текст]

По исполнению омметры подразделяются на щитовые, лабораторные и переносные

По принципу действия омметры бывают магнитоэлектрические - с магнитоэлектрическим измерителем или магнитоэлектрическимлогометром (мегаомметры) и электронные - аналоговые или цифровые

Магнитоэлектрические омметры

Действие магнитоэлектрического омметра основано на измерении силы тока, протекающего через измеряемое сопротивление при постоянном напряжении источника питания, с помощью магнитоэлектрического микроамперметра. Для измерения сопротивлений от сотен ом до нескольких мегаом измеритель (микроамперметр с добавочным сопротивлением), источник постоянного напряжения и измеряемое сопротивление rx включают последовательно. В этом случае сила тока I в измерителе равна: I = U/(r0 + rx), где U - напряжение источника питания; r0 - сопротивление измерителя (сумма добавочного сопротивления и сопротивления рамки микроамперметра).

Согласно этой формуле, магнитоэлектрический омметр имеют нелинейную шкалу. Кроме того, она является обратной (нулевому значению сопротивления соответствует крайнее правое положение стрелки прибора). Перед началом измерения сопротивления необходимо выполнить установку нуля (скорректировать величину r0) специальным регулятором на передней панели при замкнутых входных клеммах прибора, для компенсации нестабильности напряжения источника питания.

Поскольку типичное значение тока полного отклонения магнитоэлектрических микроамперметров составляет 50..200 мкА, для измерения сопротивлений до нескольких мегаом достаточно напряжения питания, которое даёт встроенная батарейка. Более высокие пределы измерения (десятки - сотни мегаом) требуют использования внешнего источника постоянного напряжения порядка десятков - сотен вольт.

Для получения предела измерения в единицы килоом и сотни ом, необходимо уменьшить величину r0 и соответственно увеличить ток полного отклонения измерителя путём добавления шунта.

При малых значениях rx (до нескольких ом) применяется другая схема: измеритель и rx включают параллельно . При этом измеряется падение напряжения на измеряемом сопротивлении, которое, согласно закону Ома, прямо пропорционально сопротивлению, (при условии I=const).

ПРИМЕРЫ: М419, М372, М41070/1

24. Мостовые измерители активного сопротивления

Мостовые измерения - методы измерения параметров электрических цепей на постоянном токе (сопротивления пост, току) и на переменном токе (активного сопротивления, емкости, индуктивности, взаимной индуктивности, частоты, угла потерь, добротности и др.) посредством мостовых схем. Мостовые измерения широко распространены также для электрических измерений неэлектрических величин при помощи датчиков - промежуточных преобразователей измеряемой величины в функционально связанный с ней параметр электрической цепи.

Мостовые измерения осуществляются с помощью измерит, мостов (мостовых установок), относящихся к категории приборов сравнения. В общем случае они основаны на применении некоторой электрической цепи, состоящей из нескольких известных и одного неизвестного (измеряемого) сопротивлений, питаемой одним источником и снабженной указывающим прибором.

Изменением известных сопротивлений эта цепь регулируется до достижения определенного, отмечаемого указателем, распределения напряжений на отдельных участках цепи. Очевидно, что заданному соотношению напряжений соответствует также определенное соотношение сопротивлений цепи, по которому можно вычислить неизвестное сопротивление, если остальные сопротивления известны.

25.Резонансный метод измерения индуктивности и емкости.

сосредоточенных элементов электрических цепей

Резонансный метод основан на измерении параметров колебательного контура, составленного из рабочего (образцового) элемента и исследуемой цепи. В качестве образцового элемента обычно используют конденсатор переменной емкости с воздушным диэлектриком, обладающий высокой стабильностью, малыми потерями и низким тем­пературным коэффициентом емкости (ТКЕ). Градуировка рабочего конденсатора делается с большой точностью: от этого зависит погрешность метода. Настраивая контур в резонанс и измеряя его добротность, можно по опытным данным рассчитать параметры исследуемой цепи.

Резонансный метод измерения параметров сосредоточенных элементов реализуется в измерителях добротности (куметрах). Упрощенная структурная схема прибора (рис. 2.1) содержит диапазонный генератор гармонических колебаний, колебательный контур, состоящий из рабочего конденсатора C0 и измеряемой цепи, а также электронный вольтметр, по показаниям которого фиксируют момент настройки в резонанс колеба­тель­ного контура и определяют его добротность Q. В комплект прибора входит набор образ­цовых (рабочих) катушек индуктивности, используемых, в основном, при измерении ем­кости ме­тодом замещения. На каждой катушке указан диапазон частот, в пределах которого воз­мо­жен резонанс для рабочего конденсатора данного куметра.

Рис. 2.1. Структурная схема измерителя добротности

Принцип измерения добротности с помощью куметра основан на известном свойстве последовательного колебательного контура - при резонансе амплитуда напряжения на емкости в Q раз превышает амплитуду нап­ряжения на входе цепи. Измеряемый элемент подключают либо к клеммам “LХ “, после­дова­тельно с рабочим конденсатором куметра, либо к клеммам “CХ “ (в этом случае к клеммам “LХ“ должна быть подключена рабочая катушка индуктивности, соответствующая частоте измерения).

26.Измерение индуктивности, емкости, добротности и тангенса угла потерь мостовым методом. Для измерения параметров элементов цепей методом сравнения применяют мосты. Сравнение измеряемой величины (сопротивления, индуктивности, емкости) с образцовой мерой при помощи моста в процессе измерения осуществляют вручную или автоматически, на постоянном или переменном токе. Мостовые схемы обладают высо­кой чувствительностью, большой точностью, широким диапазоном измеряемых значений параметров элементов. На основе мостовых методов строят средства измерения, предназначенные как для изме­рения какой-либо одной величины, так и универсальные аналоговые и цифровые приборы.

Существует несколько разновидностей мостовых схем измерения элементов R, L, С: четырехплечие, уравновешенные, неуравновешен­ные и процентные. Управление этими мостами может осуществляться как вручную, так и автоматически.

Наибольшее распространение получили схемы четырехплечих уравновешенных мостов (рис. 14.4). Для установления равновесия электронный или цифровой нуль-индикатор НИ включают в диаго­наль уравновешенного моста (рис. 14.4, а). Сопротивления четырехплечего моста в общем случае имеют комплексный характер:

где Z1, Z2, Z3, Z4,- модули комплексных сопротивлений; φ1, φ2, φ3, φ4 - их соответствующие фазы.

Рис. 14.4. Структурные схемы четырехплечих мостов:

а - обобщенная; б - для измерения активных сопротивлений

Условия равновесия моста определяются равенствами:

(14.9)

Для выполнения этих равенств необходимо наличие в плечах моста элементов с регулируемыми параметрами. Для обеспечения условия равенства амплитуд (14.8) наиболее удобно применять образцовое (эталонное) регулируемое активное сопротивление. Условий равновесия фаз (14.9) может выполнить эталонный конденсатор ем­костью Со
с малыми потерями.

27. Цифровые средства измерения параметров элементов электрических цепей. При построении цифровых средств измерения параметров элементов электрических цепей, чаще всего используют сочетание аналогового преобразователя, преобразующего определяемый параметр элемента в активную величину, и соответствующего цифрового прибора для измерения этой величины.

Одним из методов измерения сопротивления, индуктивности и емкости является метод прямого преобразования их значений в пропорциональный интервал времени и измерение этого интервала путем заполнения его счетными импульсами. Этот метод измерения называют методом дискретного счета.

При методе дискретного счета используются закономерности апериодического процесса, возникающего при подключении заряженного конденсатора или катушки индуктивности с протекающим в ней током к образцовому резистору. При измерении активного сопротивления применяют процесс разряда образцового конденсатора через измеряемый резистор.

Измеряемый интервал времени оказывается функционально связанным с преобразуемым параметром. Данные преобразователи отличаются высокой точностью, быстродействием, линейностью функции преобразования, удобным для преобразования в цифровой код видом выходного сигнала.

Если цепочку RС (или LR) использовать как интегрирующее звено и подключить к источнику постоянного напряжения Uвх, тогда выходное напряжение Uвых будет изменяться во времени согласно уравнения:

Uвых (t) = Uвх (1 - е–t/τ). (17.4)

В момент, когда текущее время t = τ, напряжение на выходе будет точно равно значению:

Uвых = Uвх (1 - е–1) = 0,632 Uвх. (17.5)

Из уравнения (17.5) следует, что необходимо зафиксировать момент переходного процесса, когда t = τ. Если использовать образцовый источник Uо = Uвх, схему сравнения (компаратор) с опорным напряжением, равным 0,632 Uо и один из образцовых элементов Rо, Со, и Lо, тогда достаточно измерить время t = τ и по известным соотношениям τ = RС; τ = L/ R, рассчитать один из параметров Rх, Сх, и Lх.

Погрешность измерений цифровым методом составляет 0,1...0,2 % и зависит от нестабильности сопротивлений образцовых элементов, нестабильности частоты генератора счетных импульсов, а также неточности срабатывания устройства сравнения.

28. Датчики и их основные параметры Параметрические датчики.

датчики, в которых контролируемая физическая величина преобразуется в изменение таких параметров, как активное сопротивление, индуктивность или емкость. Параметрические датчики относятся к пассивным элементам и требуют источника питания для выявления изменения входной величины.

Датчик - первичный преобразователь контролируемой или регулируемой величины в выходной сигнал, удобный для дистанционной передачи и дальнейшего использования.

Это элемент:

Измерительного,

Сигнального,

Регулирующего

Управляющего

устройств, преобразующий контролируемую величину (температуру, давление, частоту, силу света, электрическое напряжение, ток и т.д.) в сигнал, удобный для измерения, передачи, хранения, обработки, регистрации, а иногда и для воздействия им на управляемые процессы..

В состав датчика входят:

Воспринимающий (чувствительный)элемент;

Один или несколько промежуточных преобразователей.

Довольно часто датчик состоит только из одного воспринимающего органа (например: термопара, термометр сопротивления и т.д.)

1. Чувствительность датчика - изменение выходной величины в зависимости от изменения входной величины;

2. Погрешностью датчика - изменение выходного сигнала, возникающее в результате изменения внутренних свойств датчика или изменения внешних условий его работы.

3. Инерционность датчика - отставание изменений выходной величины от изменений входной величины.

Все эти показатели датчиков необходимо учитывать при выборе датчиков для автоматизации конкретной машины или технологического процесса.

А. В зависимости от вида входной (измеряемой) величины различают:

Датчики механических перемещений (линейных и угловых), - пневматические,

Электрические,

Расходомеры,

Датчики скорости,

Датчики ускорения,

Датчики усилия,

Датчики температуры,

Датчики давления и др.

P.S. В настоящее время существует приблизительно следующее распределение доли измерений различных физических величин в промышленности:

Температура – 50%,

Расход (массовый и объемный) – 15%,

Давление – 10%,

Уровень – 5%,

Количество (масса, объем) – 5%,

Время – 4%,

Электрические и магнитные величины – менее 4%.

29.Генераторные датчики; их виды принцип действия и область применения.

К группе генераторных датчиков можно отнести преобразователи различных видов энергии в электрическую. Наибольшее примене­ние в качестве датчиков находят индукционные, термоэлектриче­ские и пьезоэлектрические преобразователи.

Индукционные датчики.

Принцип действия индукционных датчи­ков основан на законе электромагнитной индукции, дающем воз­можность непосредственного преобразования входной: измеряемой Величины в ЭДС без источника дополнительной энергии. К этим датчикам относятся тахогенераторы постоянного и переменного то­ка, представляющие собой небольшие электромашинные генерато­ры, у которых выходное напряжение пропорционально угловой ско­рости вращения вала генератора. Тахогенераторы используются как датчики угловой скорости.

Тахогенераторы постоянного тока бывают двух ти­пов: с возбуждением от постоянных магнитов и с электромагнит­ным возбуждением от независимого источника постоянного тока.

Так как индуктированна

Тема 3.2. Трехфазные электрические цепи синусоидального переменного тока.

Требования к знаниям:

Способы получения напряжения и тока в трехфазной цепи;

Схемы соединения генераторов и потребителей «звездой» и «треугольником»;

Векторные диаграммы линейных и фазных напряжений при соединении генератора и потребителей «звездой» и «треугольником»;

Основные расчетные уравнения трехфазной цепи при симметричной и несимметричной нагрузке;

Область применения трехфазной системы в электротехнической промышленности.

Требования к умениям:

Строить векторные диаграммы в трехфазной системе;

Находить мощность в трехфазной цепи;

Применять соотношение между фазными и линейными токами и
напряжениями для расчета трехфазной цепи;

Определять действующие значения синусоидального переменного напряжения и тока.

Элементы трехфазной системы. Получение напряжения и тока в трехфазной системе. Временные и векторные диаграммы. Соединение обмоток трехфазного генератора и потребителей «звездой» и «треугольником». Электрические схемы. Векторные диаграммы линейных и фазных напряжений. Основные расчетные уравнения. Область применения. Мощность трехфазной системы. Основные расчеты трехфазной цепи при симметричной и несимметричной нагрузке.

Лабораторная работа 6. Исследование трехфазной цепи при соединении приемника «звездой» при симметричной и несимметричной нагрузке.

Практическая работа 3. Расчет трехфазных цепей.

Самостоятельная работа:

Решение задач по образцу.

Оформление и расчет практической работы.

Ответить на контрольные вопросы.

Повторить темы: «Электрические цепи постоянного тока. Электрические цепи переменного тока. Электромагнетизм»

Контрольная работа «Электрические цепи переменного и постоянного тока. Магнетизм.»

Раздел 4. Электрические измерения.

Требования к знаниям:

· Виды и методы электрических измерений;

· Классификацию погрешностей;

· Классификацию измерительных приборов;

· Способы расширения пределов измерения электроизмерительных приборов;

Требования к умениям:

· Устанавливать назначения приборов;

· Расшифровать условные обозначения на шкале приборов;

· Определять характеристики приборов: цену деления, класс точности, погрешность

Прямые и косвенные измерения. Методы измерений непосредственной оценки, сравнения, замещения. Классификация погрешностей. Класс точности измерительных приборов. Средства измерения электрических величин. Определение назначения измерительного прибора по его условному обозначению в электрических схемах, расшифровка их по условному обозначению на шкалах приборов.

В системах электроснабжения измеряют ток (I ), напряжение (U), активную и реактивную мощности (Р,), электроэнергию, активное, реактивное и полное сопротивление (P, Q), частоту (f ), коэффициент мощности (cosφ); при энергоснабжении измеряют температуру (Ө), давление (р

В условиях эксплуатации обычно используют методы непосредственной оценки для измерения электрических величин и нулевой - для неэлектрических величин.

Электрические величины измеряют электроизмерительными приборами.

Электроизмерительным прибором называется устройство, предназначенное для измерения электрической величины, например, напряжения, тока, сопротивления, мощности и т. д.

По принципу действия и конструктивным особенностям приборы бывают: магнитоэлектрические, электромагнитные, электродинамические, ферродинамические, индукционные, вибрационные и другие. Электроизмерительные приборы классифицируются также по степени защищенности измерительного механизма от влияния внешних магнитных и электрических полей на точность его показаний, по способу создания противодействующего момента, по характеру шкалы, по конструкции отсчетного устройства, по положению нулевой отметки на шкале и другим признакам.

На шкале электроизмерительных приборов нанесены условные обозначения, определяющие систему прибора, его техническую характеристику.

Измерение электрической энергии, вырабатываемой генераторами или потребляемой потребителями, осуществляется счетчиками.

для измерения электрической энергии переменного тока в основном применяют счетчики с измерительным механизмом индукционной системы и электронные. Отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины называют погрешностью измерения.

Точность измерения - качество измерения, отражающее близость его результатов к истинному значению измеряемой величины. Высокая точность измерений соответствует малой погрешности.

Погрешность измерительного прибора - разность между показаниями прибора и истинным значением измеряемой величины.

Результат измерения - значение величины, найденное путем ее измерения.

При однократном измерении показание прибора является результатом измерения, а при многократном - результат измерения находят путем статистической обработки результатов каждого наблюдения. По точности результатов измерения подразделяют на три вида: очные (прецизионные), результат которых должен иметь минимальную погрешность; контрольно-поверочные, погрешность которых не должна превышать некоторого заданного значения; технические, результат которых содержит погрешность, определяемую погрешностью измерительного прибора. Как правило, точные и контрольно-оверочные измерения требуют многократных наблюдений.

По способу выражения погрешности средств измерений разделяют на абсолютные, относительные и приведенные.

Абсолютная погрешность ΔА - разность между показанием прибора А и действительным значением измеряемой величины А.

Относительная погрешность - отношение абсолютной погрешности ΔА к значению измеряемой величины А, выраженное в процентах:

.

Приведенная погрешность (в процентах) - отношение абсолютной погрешности ЛА к нормирующему значению :

.

Для приборов с нулевой отметкой на краю или вне шкалы нормирующее значение равно конечному значению диапазона измерений. Для приборов с двухсторонней шкалой, т. е. с отметками шкалы, расположенными по обе стороны от нуля, оно равно арифметической сумме конечных значений диапазона измерений. Для приборов с логарифмической или гиперболической шкалой нормирующее значение равно длине всей шкалы.

Таблица 1. Классы точности* средств измерений

Средства измерений электрических величин должны удовлетворять следующим основным требованиям (ПУЭ):

1) класс точности измерительных приборов должен быть не хуже 2,5;

2) классы точности измерительных шунтов, добавочных резисторов, трансформаторов и преобразователей должны быть не хуже приведенных в табл. 1.;

3) пределы измерения приборов должны выбираться с учетом возможных наибольших длительных отклонений измеряемых величин от номинальных значений.

Учет активной электрической энергии должен обеспечивать определение количества энергии: выработанной генераторами ЭС; потребленной на с. н. и хозяйственные нужды (раздельно) ЭС и ПС; отпущенной потребителям по линиям, отходящим от шин ЭС непосредственно к потребителям; переданной в др. энергосистемы или полученной от них; отпущенной потребителям из электрической сети. Кроме того, учет активной электрической энергии должен обеспечивать возможность: определения поступления электрической энергии в электрические сети разных классов напряжений энергосистемы; составления балансов электрической энергии для хозрасчетных подразделений энергосистемы; контроля за соблюдением потребителями заданных им режимов потребления и баланса электрической энергии.

Учет реактивной электрической энергии должен обеспечивать возможность определения количества реактивной электрической энергии, полученной потребителем от электроснабжающей организации или переданной ей, только в том случае, если по этим данным производятся расчеты или контроль соблюдения заданного режима работы компенсирующих устройств.

Измерение тока должно производиться в цепях всех напряжений, где оно необходимо для систематического контроля технологического процесса или оборудования.

Измерение постоянного тока в цепях: генераторов постоянного тока и силовых преобразователей; АБ, зарядных, подзарядных и разрядных устройств; возбуждения СГ, СК, а также электродвигателей с регулируемым возбуждением.

Амперметры постоянного тока должны иметь двусторонние шкалы, если возможно изменение направления тока.

В цепях трехфазного тока следует, как правило, измерять ток одной фазы.

Измерение тока каждой фазы должно производиться:

для ТГ 12 МВт и более; для ВЛ с пофазным управлением, линий с продольной компенсацией и линий, для которых предусматривается возможность длительной работы в неполнофазном режиме; в обоснованных случаях может быть предусмотрено измерение тока каждой фазы ВЛ 330 кВ и выше с трехфазным управлением; для дуговых электропечей.

Измерение напряжения должно производиться:

1. На секциях сборных шин постоянного и переменного тока, которые могут работать раздельно. допускается установка одного прибора с переключением на несколько точек измерения. На ПС напряжение допускается измерять только на стороне НН, если установка ТН на стороне ВН не требуется для других целей.

2. В цепях генераторов постоянного и переменного тока, СК, а также в отдельных случаях в цепях агрегатов специального назначения.

При автоматизированном пуске генераторов или др. агрегатов установка на них приборов для непрерывного измерения напряжения не обязательна.

3. В цепях возбуждения СМ от 1 МВт и более.

4. В цепях силовых преобразователей, АБ, зарядных и подзарядных устройств.

5. В цепях дугогасящих катушек.

В трехфазных сетях производится измерение, как правило, одного междуфазного напряжения. В сетях выше 1 кВ с эффективно заземленной нейтралью допускается измерение трех междуфазных напряжений для контроля исправности цепей напряжения одним прибором (с переключением).

Должна производиться регистрация значений одного междуфазного напряжения сборных шин 110 кВ и выше (либо отклонения напряжения от заданного значения) ЭС и подстанций, по напряжению на которых ведется режим энергосистемы.

Контроль изоляции . В сетях переменного тока выше 1 кВ с изолированной или заземленной через дугогасящий реактор нейтралью, в сетях переменного тока до 1 кВ с изолированной нейтралью и в сетях постоянного тока с изолированными полюсами или с изолированной средней точкой, как правило, должен выполняться автоматический контроль изоляции, действующий на сигнал при снижении сопротивления изоляции одной из фаз (или полюса) ниже заданного значения, с последующим контролем асимметрии напряжения при помощи показывающего прибора (с переключением). допускается осуществлять контроль изоляции путем периодических измерений напряжений с целью визуального контроля асимметрии напряжения.

Измерение мощности :

1. Генераторов активной и реактивной мощности.

При установке на ТГ 100 МВт и более щитовых показываю- щих приборов их класс точности должен быть не ниже 1,0.

ЭС 200 МВт и более - суммарной активной мощности.

2. Конденсаторных батарей 25 Мвар и более и СК реактивной мощности.

3. Трансформаторов и линий, питающих с. н. б кВ и выше ЭС, активной мощности.

4. Повышающих двухобмоточных трансформаторов ЭС - активной и реактивной. В цепях повышающих трехобмоточных трансформаторов (или автотрансформаторов с использованием обмотки НН) измерение активной и реактивной мощности должно производиться со стороны СН и НН. для трансформатора, работающего в блоке с генератором, измерение мощности со стороны НИ следует производить в цепи генератора.

5. Понижающих трансформаторов 220 кВ и выше - активной и реактивной, 110-150 кВ - активной мощности.

В цепях понижающих двухобмоточных трансформаторов измерение мощности должно производиться со стороны НН, а в цепях понижающих трехобмоточных трансформаторов - со стороны СН и НН.

На ПС 110-220 кВ без выключателей на стороне ВП измерение мощности допускается не выполнять.

6. Линий 110 кВ и выше с двусторонним питанием, а также обходных выключателей - активной и реактивной мощности.

7. На других элементах ПС, где для периодического контроля режимов сети необходимы измерения перетоков активной и реактивной мощности, должна предусматриваться возможность присоединения контрольных переносных приборов.

должна производиться регистрация: активной мощности ТГ 60 МВт и более; суммарной мощности ЭС (200 МВт и более).

Измерение частоты :

1. На каждой секции шин генераторного напряжения.

2. На каждом ТГ блочной ЭС или АЭС.

3. На каждой системе (секции) шин ВН ЭС.

4. В узлах возможного деления энергосистемы на несинхронно работающие части.

Регистрация частоты или ее отклонения от заданного значения должна производиться: на ЭС 200 МВт и более; на ЭС б МВт и более, работающих изолированно.

Абсолютная погрешность регистрирующих частотомеров на ЭС, участвующих в регулировании мощности, должно быть не более 0,1 Гц.

Измерения при синхронизации. Для измерения при точной (ручной или полуавтоматической) синхронизации должны предусматриваться следующие приборы: два вольтметра (или двойной вольтметр); два частотомера (или двойной частотомер); синхроноскоп.

Регистрация электрических величин в аварийных режимах. для автоматической регистрации аварийных процессов в электрической части энергосистем должны предусматриваться автоматические осциллографы. Расстановка автоматических осциллографов на объектах, а также выбор регистрируемых ими электрических параметров производятся по указаниям ПУЭ.

Для определения мест повреждений на ВЛ 110 кВ и выше длиной более 20 км должны предусматриваться фиксирующие приборы.

Таблица 2. Характеристика измерительных приборов

Обозначение	Тип прибора		Преобразование	Как используется	Примечание
	Магнитоэлектрический (М) Логометр (М)				С - постоянная Токи катушек
	Электромагнитный (Э) Логометр (Э)				Токи катушек
	Электродинамиче-ский (Д) Логометр (Д)				Токи катушек Ток неподвижной катушки
	Ферродянами- ческий (Д) Логометр (Д)				Ток неподвижной катушки
	Индукционный (И) Логометр (И)				N - обороты диска
	Электростати- ческий (С) Тепловой (Т) Выпрямительный (В)

Современные промышленные предприятия и жилищно-коммунальные хозяйства характеризуются потреблением различных видов энергии: электроэнергии, тепла, газа, сжатого воздуха и др. для наблюдения за режимом потребления энергии необходимо измерять и регистрировать электрические и неэлектрические величины с целью дальнейшей обработки информации.

В электроснабжении измеряют ток (I ), напряжение (U), активную и реактивную мощности (Р, Q), электроэнергию (W), активное, реактивное и полное сопротивления (R, Х, Z), частоту (f ), коэффициент мощности (cosφ); в энергоснабжении - температуру (Ө), давление (р ), расход энергоносителя (G), тепловую энергию (Е), перемещение (Х) и др.

Номенклатура приборов, используемых в энергоснабжении для измерения электрических и неэлектрических величин, весьма разнообразна как по методам измерений, так и по сложности преобразователей. Наряду с методом непосредственной оценки часто используют нулевой и дифференциальный методы, повышающие точность.

Ниже дана краткая характеристика измерительных приборов по принципу действия.

Магнитоэлектрические приборы имеют высокую чувствительность, малое потребление тока, плохую перегрузочную способность, высокую точность измерений. Амперметры и вольтметры имеют линейные шкалы, и используются часто как образцовые приборы, имеют малую чувствительность к внешним магнитным полям.

Электромагнитные приборы имеют невысокую чувствительность, значительное потребление тока, хорошую перегрузочную способность, невысокую точность измерений. Шкалы не линейны и линеаризуются в верхней части специальным выполнением механизма. Чаще используются как щитовые технические приборы, просты и надежны в эксплуатации; чувствительны к внешним магнитным полям.

Электродинамические и ферродинамические приборы обладают невысокой чувствительностью, большим потреблением тока, чувствительностью к перегрузкам, высокой точностью. У амперметров и вольтметров - нелинейные шкалы. Важной положительной особенностью являются одинаковые показания на постоянном и переменном токах, что позволяет поверять их на постоянном токе. Чаще они используются как лабораторные приборы.

Приборы индукционной системы характеризуются невысокой чувствительностью, существенным потреблением тока, нечувствительностью к перегрузкам. Преимущественно они служат счетчиками энергии переменного тока. Такие приборы выпускаются одно-, двух- и трехэлементными для работы в цепях однофазных, трехфазных трехпроводных, трехфазных четырехпроводных. для расширения пределов используются трансформаторы тока и напряжения.

Электростатические приборы имеют невысокую чувствительность, но чувствительны к перегрузкам и служат для измерения напряжения на постоянном и переменном токах. для расширения пределов используются емкостные и резистивные делители.

Термоэлектрические приборы характеризуются низкой чувствительностью, большим потреблением тока, низкой перегрузочной способностью, невысокой точностью и нелинейностью шкалы. Однако их показания не зависят от формы тока в широком диапазоне частот. для расширения пределов амперметров используют высокочастотные трансформаторы тока.

Выпрямительные приборы характеризуются высокой чувствительностью, малым потреблением тока, небольшой перегрузочной способностью, линейностью шкалы. Показания приборов зависят от формы тока. Используются они в качестве амперметров и вольтметров.

Цифровые электронные измерительные приборы преобразуют аналоговый входной сигнал в дискретный, представляя его в цифровой форме с помощью цифрового отсчетного устройства (ЦОУ) и могут выводить информацию на внешнее устройство - дисплей, цифропечать. преимуществами цифровых измерительных приборов (ЦИИ) являются:

Автоматический выбор диапазона измерения;

Автоматический процесс измерения;

Вывод информации в коде на внешние устройства;

Представление результата измерений с высокой точностью.

Основным законом электротехники, при помощи которого можно изучать и рассчитывать электрические цепи, является закон Ома, устанавливающий соотношение между током, напряжением и сопротивлением. Необходимо отчетливо понимать его сущность и уметь правильно пользоваться им при решении практических задач. Часто в электротехнике допускаются ошибки из-за неумения правильно применить закон Ома. Закон Ома для участка цепи гласит: ток прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению. Если увеличить в несколько раз напряжение ...

Основу любой электрической схемы представляют условные графические обозначения различных элементов и устройств, а также связей между ними. Язык современных схем подчеркивает в символах подчеркивает основные функции, которые выполняет в схеме изображенных элемент. Все правильные условные графические обозначения элементов электрических схем и их отдельных частей приводятся в виде таблиц в стандартах. Условные графические обозначения образуются из простых геометрических фигур: квадратов, прямоугольников...

Для определения квалификации любого технического специалиста применяются различные аттестации с внесением записей в трудовую книжку и оформлением приказов по предприятию. У квалифицированных рабочих есть разряды, у инженеров имеются категории. По идее все это должно характеризовать уровень сложности задач, которые можно поручить специалисту. По факту же разряды и категории в лучшем случае используются для определения уровня заработной платы. Но у персонала, имеющего отношение к электротехнике , есть другой способ определения...

Переменный ток, в отличие от тока постоянного, непрерывно изменяется как по величине, так и по направлению, причем изменения эти происходят периодически, т. е. точно повторяются через равные промежутки времени. Чтобы вызвать в цепи такой ток, используются источники переменного тока, создающие переменную ЭДС, периодически изменяющуюся по величине и направлению. Такие источники называются генераторами переменного тока...

Возьмем три постоянных сопротивления и включим их в цепь так, чтобы конец первого сопротивления был соединен с началом второго сопротивления, конец второго - с началом третьего, а к началу первого сопротивления и к концу третьего подведем проводники от источника тока. Такое соединение сопротивлений называется последовательным. Очевидно, что ток в такой цепи будет во всех ее точках один и тот же...

Трехфазный трансформатор имеет две трехфазные обмотки - высшего (ВН) и низшего (НН) напряжения, в каждую из которых входят по три фазные обмотки, или фазы. Таким образом, трехфазный трансформатор имеет шесть независимых фазных обмоток и 12 выводов с соответствующими зажимами, причем начальные выводы фаз обмотки высшего напряжения обозначают буквами A, B, С, конечные выводы...

В этой краткой статье, не вдаваясь в историю сетей переменного тока, разберемся в соотношениях между фазными и линейными напряжениями. Ответим на вопросы о том, что такое фазное напряжение и что такое линейное напряжение, как они соотносятся между собой и почему эти соотношения именно таковы. Ни для кого не секрет, что сегодня электроэнергия от генерирующих электростанций подается к потребителям по высоковольтным линиям электропередач с частотой 50 Гц. На трансформаторных подстанциях синусоидальное напряжение ...

Все электрические принципиальные схемы станков, установок и машин содержат определенный набор типовых блоков и узлов, которые комбинируются между собой определенным образом. В релейно-контакторных схемах главными элементами управления двигателями являются электромагнитные пускатели и реле. Наиболее часто в качестве привода в станках и установках применяются трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором. Эти двигатели просты в устройстве, обслуживании и ремонте...

Измерения, как экспериментальные процедуры определения значений измеряемых величин, весьма разнообразны, что объясняется большим разнообразием физической природы измеряемых величин, различным характером их изменений во времени, различными требованиями к точности измерений и т. д.

Поэтому существуют различные виды и методы измерений.

В зависимости от способа сравнения измеряемой величины и с мерой и обработки экспериментальных данных для нахождения результата различают следующие виды измерений: прямые, косвенные и совместные (совокупные).

Прямые измерения – это измерения, при которых результат измерения получают непосредственно из опытных данных, не проводя их дополнительной логической и вычислительной обработки.

Примерами прямых измерений могут служить измерения электрической мощности с помощью ваттметра или электрического сопротивления резистора с помощью омметра. Результат измерения при этом считывается непосредственно со шкалы измерительного прибора.

Косвенные измерения – это измерение, при котором результат измерения находят на основании известной зависимости между измеряемой величиной и другими физическими величинами, которые и подвергаются прямым измерениям, после чего с использованием данной зависимости вычисляется результат измерения.

Примерами косвенных измерений являются измерения электрической мощности и сопротивления методом амперметра и вольтметра. Измерив прямым методом, т. е. с помощью амперметра и вольтметра соответственно ток, протекающий через какую-то нагрузку и падение напряжения на этой нагрузке (при том же токе) легко вычислить по известным соотношениям P = U I и R =U / I , где: P - электрическая мощность, R - электрическое сопротивление, U - падение напряжения на нагрузке, I - сила тока, протекающего через эту нагрузку, электрическую мощность, выделяющуюся на данной нагрузке и ее электрическое сопротивление.

Совместные (или совокупные ) измерения – это измерения, при которых результат получается на основании совокупности прямых измерений нескольких разнородных величин для нахождения зависимости между ними путем решения полученной системы уравнений.

Примером совместных измерений может служить измерение коэффициентов температурной зависимости электрического сопротивления проводника. В достаточно широком интервале температур эта зависимость выражается уравнением

R T = R 20 , (2.1)

где: R T - электрическое сопротивление проводника, измеренное при какой-то произвольной температуре T ;

R 20 - электрическое сопротивление того же проводника, измеренное при температуре T = 20 о С;

А и В- постоянные коэффициенты, значения которых и требуется определить в результате совместных измерений.

Чтобы иметь возможность вычислить, пользуясь данным уравнением, эти коэффициенты необходимо, как минимум, измерить это сопротивление при трех различных температурах: R 20 - при температуре T = 20 o C, R T 1 – при температуре Т 1 иR T 2 – при температуре Т 2 . Имея результаты этих измерений можно составить два уравнения вида (1.2) для температур Т 1 иТ 2 (температуры также должны быть измерены) и решить полученную систему из двух уравнения относительно неизвестных коэффициентов А и В .

В зависимости от характера и способа участия меры в процессе измерения различают метод непосредственной оценки и метод сравнения.

Метод непосредственной оценки заключается в том, что вся измеряемая величина оценивается непосредственно по показаниям заранее градуированного измерительного прибора, а мера прямого участия в данном эксперименте не принимает.

Здесь имеет место лишь косвенное участие меры, т.к. с помощью меры проводилась градуировка шкалы данного прибора.

Метод сравнения характеризуется тем, что в процессе измерения непосредственное участие принимает регулируемая (многозначная) или нерегулируемая мера, с которой сравнивается измеряемая величина.

По методике осуществления процесса сравнения различают три основных разновидности метода сравнения:

Нулевой метод, который характеризуется тем, что измеряемая величина сравнивается с регулируемой мерой и в процессе сравнения производится регулирование меры до тех пор, пока она полностью не сравняется с измеряемой величиной.

Для реализации нулевого метода, очевидно, необходимо иметь индикатор равенства меры и измеряемой величины, в качестве которого обычно используется высокочувствительный прибор непосредственной оценки, на который подается сигнал, пропорциональный разности между мерой и измеряемой величиной. Регулирование меры продолжают до тех пор, пока не добьются нулевых показаний этого индикатора. Отсчет измеряемой величины производят по показаниям регулируемой меры в момент равенства меры и измеряемой величины. Точность измерений при нулевом методе определяется точностью меры и чувствительностью индикатора. При этом высокой точности от индикатора не требуется, т. к. по нему не производится отсчет измеряемой величины, а определяется лишь наличие или отсутствие разности между измеряемой величиной и мерой. Это позволяет достичь высокой точности измерений, которая ограничивается, главным образом, лишь погрешностью меры.

Дифференциальный (разностный) метод , при котором по показаниям измерительного прибора непосредственной оценки оценивается не вся измеряемая величина, а разность между этой величиной и нерегулируемой мерой.

Результат измерения при этом получают путем алгебраического сложения величины используемой меры и показаний прибора непосредственной оценки, который измеряет разность между измеряемой величиной и мерой. Поскольку эта разность может иметь и положительный, и отрицательный знак, то прибор непосредственной оценки должен реагировать на знак этой разности (при положительном знаке показания прибора складываются с величиной меры, при отрицательном – вычитаются).

Достоинство дифференциального метода состоит в том, что при малых величинах разности (т. е. когда измеряемая величина колеблется в небольших пределах около своего номинального значения) можно существенно повысить точность измерений, даже применяя для измерения этой разности измерительный прибор невысокой точности. Это объясняется тем, что этот прибор оценивает не всю измеряемую величину, а лишь ее малую долю, определяемую отклонением от номинального значения (последнему соответствует величина постоянной меры). А потому, даже если это отклонение будет измеряться с низкой точностью, это мало скажется на погрешности результата измерения, которая будет определяться, главным образом,0 погрешностью меры. Например, если отклонения измеряемой величины от номинального значения не превышают 5%, то, применяя для измерения этих отклонений прибор с предельно допустимой погрешностью в 1%, мы получим погрешность результата, обусловленную погрешностью этого прибора, не превышающую 0,05% (т.е. 1% от 5%).

Метод замещения заключается в том, что к измерительному прибору поочередно подключается измеряемая величина и регулируемая мера, и процесс сравнения заключается в том, что путем регулировки меры добиваются того же показания прибора, которое было при подключении к нему измеряемой величины.

При использовании этого метода производится не одновременное, как в предыдущих методах, а разновременное сравнение с мерой. Этот метод принадлежит к весьма точным, поскольку при замене измеряемой величины мерой никаких изменений в состоянии и действии измерительной установки не происходит, вследствие чего неточность в ее показаниях, обусловленная внутренними и внешними факторами, не оказывает влияния на результат измерения.

В зависимости от характера изменения измеряемой величины в процессе измерения различают статические и динамические измерения.

Статическими называют измерения, при которых измеряемая величина в процессе измерения остается неизменной.

Динамическими называют измерения, при которых измеряемая величина изменяется в процессе измерения.