Электрические измерения и приборы

Вопросы к домашнему заданию
Дайте определения понятиям: измерение, мера, измерительный прибор, показания прибора, отсчет
Какие существуют методы электрических измерений? В чем их сущность, преимущества и недостатки
Что такое погрешность измерения? Какие виды существуют? Дайте определения, расчетные формулы

Классификация электроизмерительных приборов:
1. В зависимости от принципа действия имеются следующие наиболее употребительные системы при­боров:
- магнитоэлектрическая;
- электромагнитная;
-электродинамическая;
-термоэлектрическая;
-индукционная;
-электростатическая;
-тепловая;
- электронная.
2. По роду измеряемой величины электроизмерительные приборы делятся на:
*вольтметры (для измерения напряжения и ЭДС);
*амперметры {для измерения силы тока);
*ваттметры (для измерения электрической мощности); счетчики (для измерения электрической энергии);
*омметры, мегаомметры (для измерения электрического сопротивления); *частотомеры (для измерения частоты переменного тока);
*фазометры (для измерения угла сдвига фаз).
3. По роду тока различают электроизмерительные приборы постоянного тока, переменного тока и ком­бинированные.
4. По способу установки различают
- щитовые приборы, предназначенные для монтажа на приборных щитах и пультах управления,
- и переносные приборы.

1. Приборы магнитоэлектрической системы
Рис. 1 – Устройство прибора
магнитоэлектрической системы
Постоянный магнит NS
полюсные наконечники 3
цилиндрический сердечник 2
рамка 1

Преимущества:
- приборы магнитоэлектрической системы обладают высокими точностью и чувствительностью, малым потреблением энергии;
- они имеют равномерную шкалу (угол отклонения стрелки пропорционален току), их показания почти не зависят от влияния внешних магнитных полей.
Основной недостаток этих приборов — невозможность измерений в цепях переменного тока.

2. Приборы электромагнитной системы
Сердечник 3 выполнен из магнитомягкого материала втягивается в катушку 1 при прохождении тока по ее обмотке. Противодействующий момент создается пружиной 2. Движение осуществляется воздушным демпфером 4, представляющим собой гильзу, в которой может перемещаться легкий поршень, связанный со стрелкой.

Преимущества. Они просты и надежны, обладают высокой перегрузочной способностью и механической прочностью.
Однако этим приборам присущ ряд недостатков, основными из которых являются
-низкая чувствительность,
- невысокая точность,
-значительное потребление энергии,
-неравномерность шкалы,
-влияние внешних магнитных полей на показания приборов.

3. Приборы электродинамической системы
Катушка 2 неподвижна, катушка 3 помещается на оси и может поворачиваться вместе с закрепленной на ней стрел­кой. Ток к подвижной катушке подводится с помощью пружин 1, которые одновременно служат для создания противодействующего момента. Успокоение подвижной системы осуществляется воздушным демпфером 4.

Основное достоинство приборов электродинамической системы — большая точность измерений в цепях постоянного и переменного тока.
К недостаткам этих приборов следует отнести
-значительное потребление энергии
-и подверженность воздействию внешних магнитных полей.

4. Цифровые приборы
Основное достоинство цифровых приборов заключается в том, что результат измерения может подвергаться дальнейшим физическим и математическим преобразованиям без увеличения погрешности, так как цифровое значение величины может быть с любой степенью точности представлено последовательностью сигналов (например, импульсов), каждый из которых может иметь существенные искажения.
К недостаткам этих приборов следует отнести их сравнительную сложность и высокую стоимость.

Решение задач на определение погрешности измерения
1. Абсолютная погрешность — это разность между измеренным и действительным значениями измеряемой величины:
∆А = Аизм - А
где Аизм, А — измеряемое и действительное значения; ∆А — абсолютная погрешность.
Абсолютную погрешность выражают в единицах измеряемой величины.
2. Относительная погрешность β равна отношению абсолютной погрешности ∆А к действительному значению измеряемой величины и выражается в процентах:
β = (∆А/А)*100, %
3. Приведенная погрешность измерительного прибора — это отношение абсолютной погрешности к номинальному значению.
Βпр = (∆А/Аном)*100, %

Задачи
1. Вольтметр с пределом измерения 7,5 В и мак­симальным числом делений 150 имеет наибольшую абсолютную погрешность 36 мВ. Определить класс точности прибора и относительную погрешность
в точках 40, 80, 90, 100 и 120 делений.
2. Миллиамперметр с пределом измерения 300 мА и максимальным числом делений 150 был поверен в точках 20, 40, 60, 80, 100, 120, 140 и 150 делений. Образцовый прибор дал следующие показа­ния (мА): 39,8; 80,1; 120,4; 159,7; 199,5; 240; 279,6;300,3. Определить класс точности прибора и абсолютную погрешность в каждой точке.
3. Амперметр класса точности 1,5 имеет 100
делений. Цена каждого деления 0,5 А. Определить
предел измерения прибора, наибольшую абсолютную
погрешность и относительную погрешность в точках
10, 30, 50, 70 и 90 делений.

Вопросы на закрепление нового материала:
По каким признакам классифицируются электроизмерительные приборы?
Назовите принцип действия приборов магнитоэлектрической системы, ее преимущества и недостатки.
Назовите принцип действия приборов электромагнитной системы, ее преимущества и недостатки.
Назовите принцип действия приборов электродинамической системы, ее преимущества и недостатки.
Сущность приборов цифровой системы, ее преимущества и недостатки