Электромеханические измерительные приборы

Содержание

Слайд 2

Состав простейшего электромеханического прибора

Измерительная цепь

Измерительный механизм

Отсчетное устройство

X

Y

Измерительная цепь: обеспечивает преобразование электрической измеряемой

Состав простейшего электромеханического прибора Измерительная цепь Измерительный механизм Отсчетное устройство X Y
величины Х в промежуточную величины Y.
Измерительный механизм: является электромеханическим преобразователем, осуществляющим преобразование электрической величины Y в наглядное аналоговое показание.
Отсчетное устройство: состоит из указателя, жестко связанного с подвижной частью ИМ, и неподвижной шкалы.

Слайд 3

В общем случае на подвижную часть ИМ при ее движении воздействуют моменты:

В общем случае на подвижную часть ИМ при ее движении воздействуют моменты:
вращающий , противодействующий
и момент успокоения
Вращающий момент - , где
- изменение запаса энергии магнитного поля;
- угол отклонения подвижной части.
Противодействующий момент - , где
- удельный противодействующий момент;
- угол отклонения подвижной части.
Момент успокоения - , где
- коэффициент успокоения.

Слайд 4

Схема устройства магнито-электрического прибора

1 – постоянный магнит; 2 – полюсные наконечники; 3

Схема устройства магнито-электрического прибора 1 – постоянный магнит; 2 – полюсные наконечники;
– неподвижный сердечник; 4 – прямоугольная катушка; 5,6 – полуоси; 7,8 – стиральные пружины; 9 – стрелка; 10 – передвижные грузики

Слайд 5

Запас ЭМ энергии в контуре с током, находящемся в поле постоянного магнита

Запас ЭМ энергии в контуре с током, находящемся в поле постоянного магнита
- , где
- полное потокосцепление данного контура с полем постоянного магнита.
Угол отклонения подвижной части - ,где B - индукция в зазоре;
S – площадь рамки;
W – число витков.

Достоинства
относятся к числу наиболее точных приборов;
высокая чувствительность;
малое собственное потребление мощности.

Недостатки
сложная и дорогая конструкция;
невысокая перегрузочная способность.
применение только в цепях постоянного тока.

Применение : амперметры, вольтметры, омметры, гальванометры.

Слайд 6

Амперметр

Магнитоэлектрический измерительный механизм, включенный в электрическую цепь последовательно, позволяет измерить токи 20-50

Амперметр Магнитоэлектрический измерительный механизм, включенный в электрическую цепь последовательно, позволяет измерить токи
мА. Для расширения пределов измерения используют шунты.Сопротивление шунта меньше сопротивления прибора и выбирается из соотношения:
, где
n – коэффициент шунтирования по потоку,

Слайд 7

Вольтметр

Магнитоэлектрический измерительный механизм, включенный в электрическую цепь параллельно. Для расширения пределов измерения

Вольтметр Магнитоэлектрический измерительный механизм, включенный в электрическую цепь параллельно. Для расширения пределов
последовательно в цепь включают добавочный резистор.
, где
m – коэффициент шунтирования по напряжению,

Слайд 8

Логометры

Приборы электромеханической группы, измеряющие отношение 2х величин(токов), что позволяет сделать их показания

Логометры Приборы электромеханической группы, измеряющие отношение 2х величин(токов), что позволяет сделать их
независимыми от источника питания

Рис. Схема устройства магнитоэлектрического логометра

Направления токов в рамках выбираются так, чтобы моменты и были противоположны

Слайд 9

Омметры

Рис. Схемы устройства магнитоэлектрических омметров с логометрическим механизмом для измерения больших (а)

Омметры Рис. Схемы устройства магнитоэлектрических омметров с логометрическим механизмом для измерения больших
и малых (б) сопротивлений

Слайд 10

Гальванометры постоянного тока

Рис. Схема устройства магнитоэлектрического гальванометра: 1 – подвес; 2 – постоянный

Гальванометры постоянного тока Рис. Схема устройства магнитоэлектрического гальванометра: 1 – подвес; 2
магнит; 3 – зеркальце; 4 – рамка; 5 – полюсные наконечники; 6 – безмоментные токопроводы; 7 – стальной цилиндр.

Уравнение подвижной части гальванометра

Слайд 11

Электромагнитные измерительные приборы(ЭМИП):

Рис. Схема устройства электромагнитного прибора: 1 – ось; 2 – спиральная

Электромагнитные измерительные приборы(ЭМИП): Рис. Схема устройства электромагнитного прибора: 1 – ось; 2
пружина; 3 – катушка; 4 – стрелка; 5 – сердечник; 6 – успокоитель.

с плоской катушкой; с круглой катушкой; с замкнутым магнитопроводом

Энергия ЭМ поля катушки с током:

Вращающий момент:

Слайд 12

Достоинства:

простота конструкции и высокая надежность
хорошая перегрузочная способность
возможность работы в цепях постоянного

Достоинства: простота конструкции и высокая надежность хорошая перегрузочная способность возможность работы в
и переменного токов
классы точности 1,0; 1.5; 2,5
частотный диапазон 45 Гц... 10 кГц;
диапазон измерения по току 5...300 А (при прямом включении) и до 20 000 А с измерительным трансформатором тока (ИТТ);
диапазон измерения по напряжению 1,5...60 В (при прямом включении) и до 6000 В с измерительным трансформатором напряжения (ИТН).

большое собственное потребление энергии
невысокая чувствительность
неравномерная шкала
влияние внешних магнитных и температурных полей, частоты питающего на напряжения на показания ЭМИ П.

Недостатки:

Применение: ЭМИП используют в качестве амперметров, вольтметров, фазометров, частотомеров, генриметров и фарадметров. Расширение пределов по току - секционирование и использование ИТТ, по напряжению - секционирование, применение добавочного резистора и ИТН.

Слайд 13

Электродинамические измерительные приборы

Рис. Схема устройства электродинамического прибора: 1 – неподвижная катушка; 2 –

Электродинамические измерительные приборы Рис. Схема устройства электродинамического прибора: 1 – неподвижная катушка;
подвижная катушка.

ЭМ энергия энергии 2х систем катушек с токами:

Уравнение преобразования ЭДПИ :

Слайд 14

Достоинства

используются в цепях постоянного и переменного токов;
классы точности 0,05; 0,1; 0,2;

Достоинства используются в цепях постоянного и переменного токов; классы точности 0,05; 0,1;

диапазон измерений на постоянном токе 0,015... 10 А (прямое включение), на пе­ременном токе 0,005... 200 А (прямое включение), до 600 А с ИТТ;
измерения постоянного напряжения 1,5 ...600 В (прямое включе­ние), 7,5 — 6000 В с Rдоб, переменного тока до 30000 В с ИТН; частотный диапазон до 40 кГц.

Слайд 15

Недостатки

большое собственное потребление энергии,
шкала неравномерная
невысокая чувствительность
имеют малую перегрузочную способность,
недопустимы тряски

Недостатки большое собственное потребление энергии, шкала неравномерная невысокая чувствительность имеют малую перегрузочную
и вибрации
имеют сложную конструкцию и высокую стоимость
на показания этих приборов влияют внешние магнитные поля, температура и частота питающего напряжения.

Слайд 16

Применение

электродинамические приборы используют в качестве амперметров, вольтметров, ваттметров (для расширения пределов измерения

Применение электродинамические приборы используют в качестве амперметров, вольтметров, ваттметров (для расширения пределов
применяют секционирование катушек с ИТТ и ИТН), частотомеров, фазометров (на принципе логометров).

Слайд 17

Ферродинамические измерительные приборы

отличаются от ЭДИП тем, что неподвижная катушка расположена на сердечнике

Ферродинамические измерительные приборы отличаются от ЭДИП тем, что неподвижная катушка расположена на
из ферромагнитного материала. Это приводит к значительному увеличению вращающего момента и уменьшению влияния внешних магнитных полей.

Применение

в основном используют в цепях переменного тока на промышленной частоте в качестве амперметров, вольт-аметров, ваттметров, большая величина Мвр позволяет использовать их в самописцах, расширение пределов измерения осуществляют так же, как у электродинамических приборов.

Слайд 18

Достоинства:

не боятся вибраций и тряски
внешние магнитные поля мало влияют на их

Достоинства: не боятся вибраций и тряски внешние магнитные поля мало влияют на
показания
классы точности 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5. Успокоение подвижной части — воздушное и магнитоиндукционное.

Недостатки:

на постоянном токе погрешность возрастает за счет потерь на гистерезис
сказывается влияние частоты питающего напряжения и температуры внешней среды
частотный диапазон 10 Гц... 1,5 кГц,

Слайд 19

Электростатические измерительные приборы

для перемещения подвижной части используется принцип взаимодействия двух или несколько

Электростатические измерительные приборы для перемещения подвижной части используется принцип взаимодействия двух или
электрически заряженных проводников,

Рис. Схема устройства электростатического прибора: 1 – подвижная пластина; 2 – неподвижные пластины; 3 – ось.

Уравнение преобразования ЭСИП

Слайд 20

Достоинства

не потребляют энергии в цепях постоянного тока и очень незначительное потребление в

Достоинства не потребляют энергии в цепях постоянного тока и очень незначительное потребление
цепях переменного тока
классы точности: 0,05; 0,1; 1,0; 1,5; 2,5;
частотный диапазон 20 Гц... 10 мГц; диапазон измерений постоянного на напряжения от 10 В до 7500 кВ, переменного напряжения от 30 В до 7500 кВ
независимость показаний от изменения температуры, частоты и формы кривой измеряемого напряжения, а также внешних магнитных полей.

Слайд 21

Недостатки:

низкая чувствительность
неравномерная шкала
сказывается влияние внешних электрических и электростатических полей.

Применение:

электростатические измерительные

Недостатки: низкая чувствительность неравномерная шкала сказывается влияние внешних электрических и электростатических полей.
приборы используют в цепях постоянного и переменного токов в качестве вольтметров.

Слайд 22

Индукционные измерительные приборы

Индукционные измерительные приборы (ИИП) особым положением катушек получают вращающееся электромагнитное

Индукционные измерительные приборы Индукционные измерительные приборы (ИИП) особым положением катушек получают вращающееся
поле, которое, пронизывает алюминиевый цилиндр, индуцирует в нем вихревые токи, что вызывает возникновение вращающего момента.

Рис. Схема однофазного индукционного счетчика: 1 – катушка напряжения; 2 – счетный механизм; 3 – алюминиевый диск; 4 – постоянный магнит; 5 – П-образный сердечник

Применение: используются для измерения электроэнергии.

Слайд 23

Вращающий момент
Тормозной момент
Энергия
Постоянная счетчика , где А -передаточное число счетного механизма в

Вращающий момент Тормозной момент Энергия Постоянная счетчика , где А -передаточное число
виде числа оборотов

Слайд 24

Количество электричества, реально прошедшее за один оборот диска, зависит от тока и

Количество электричества, реально прошедшее за один оборот диска, зависит от тока и
характера нагрузки, внешних усло­вий (например, от температуры и частоты), характеризуется действительной постоянной счетчика , которая, как правило, не равна номинальной. Она определяется путем измерения действительно израсходованной энергии за некоторое число оборотов диска при помощи ваттметра и секундомера.
Р – мощность, измеренная ваттметром, t – время.

Слайд 25

Выпрямительные приборы

Представляют собой сочетание выпрямительного преобразователя и магнитоэлектрического ИП.

Рис. Схемы однополупериодного (а)

Выпрямительные приборы Представляют собой сочетание выпрямительного преобразователя и магнитоэлектрического ИП. Рис. Схемы
и двухполупериодного (б) выпрямителей

Вращающий момент:

Угол отклонения стрелки:

Применение: Выпрямительные приборы широко используются в качестве комбинированных приборов для измерения постоянных и переменных токов, напряжения и сопротивления - ампервольтомметры (авометры).

Слайд 26

Достоинства:

высокая чувствительность
малое собственное потребление мощности
широкий частотный диапазон — возможность работы

Достоинства: высокая чувствительность малое собственное потребление мощности широкий частотный диапазон — возможность
без частотной компенсации на частотах до 2000 Гц, с частотной компенсацией — до 20 кГц.

Недостатки:

зависимость показаний от формы кривой измеряемого напряжения
необходимость введения частотной и температурной компенсации
невысокая точность (1,0; 1,5; 2,5; 4.0) из-за нелинейности вольт-амперных характеристик диодов.

Слайд 27

Термоэлектрические приборы (ТЭИП)

Представляют собой сочетание магнитоэлектрического механизма с отсчетным устройством и термоэлектрического

Термоэлектрические приборы (ТЭИП) Представляют собой сочетание магнитоэлектрического механизма с отсчетным устройством и
преобразователям (одна или несколько термопар)

Рис. Контактные (а), бесконтактные (б) термопреобразователи и термобатарея (в): 1 – нагреватель; 2 – термопара; 3 – капля стекла

Слайд 28

ТЭИП

контактные

бесконтактные

Применение:

Термоэлектрические приборы используются в качестве амперметров, вольтметров, ваттметров.

ТЭИП контактные бесконтактные Применение: Термоэлектрические приборы используются в качестве амперметров, вольтметров, ваттметров.

Слайд 29

Достоинства:

малое влияние частоты (и формы кривой) переменного тока
высокий частотный диапазон (10

Достоинства: малое влияние частоты (и формы кривой) переменного тока высокий частотный диапазон
Гц... 100 МГц)
класс точности 0,5: 1,0 и ниже
диапазоны измерения по току 100 мА...10 А, по напряжению — 0,75 В...50 В, низкое входное сопротивление (200...300 Ом).

Недостатки:

малая перегрузочная способность
зависимость указаний от температуры окружающей среды
низкая чувствительность
большое собственное потребление мощности
ограниченный срок работы
неравномерная шкала.

Слайд 30

Измерительные трансформаторы переменного тока (ИТПТ)

Для удобства и безопасности измерения тока установок высокого

Измерительные трансформаторы переменного тока (ИТПТ) Для удобства и безопасности измерения тока установок
напряжения ток вторичной цепи с помощью трансформатора тока изменяется до стандартного значения 5А или 1А. Измерительные приборы и реле выполняются на эти токи и включаются в цепь вторичной обмотки трансформатора тока, а один вывод которой обязательно заземляется

Рис. Схема включения трансформаторного тока.

Слайд 31

Основные параметры ИТПТ

Номинальное напряжение
Номинальные первичные и вторичные токи
Номинальный коэффициент трансформации
Токовая погрешность
где

Основные параметры ИТПТ Номинальное напряжение Номинальные первичные и вторичные токи Номинальный коэффициент
- вторичный ток, - первичный ток.

Слайд 32

Полная погрешность (характеризует намагничивающий ток)
Номинальная нагрузка ИТПТ
Номинальная предельная кратность
Максимальная кратность вторичного тока
Динамическая

Полная погрешность (характеризует намагничивающий ток) Номинальная нагрузка ИТПТ Номинальная предельная кратность Максимальная
и термическая стойкости

Слайд 33

Рис. Одновитковый трансформатор тока ТПОЛ-10, 1 – магнитопроводы, 2 – вторичная обмотка,

Рис. Одновитковый трансформатор тока ТПОЛ-10, 1 – магнитопроводы, 2 – вторичная обмотка,
3 – крепежное кольцо, 4 - стержень

Слайд 34

Измерительные трансформаторы переменного напряжения(ИТПН)

Служат для преобразования высокого напряжения в низкое стандартной величины,

Измерительные трансформаторы переменного напряжения(ИТПН) Служат для преобразования высокого напряжения в низкое стандартной
удобное для измерения.
Первичная обмотка трансформатора изолируется от вторичной соответственно классу напряжения установки. Для безопасности обслуживания один вывод вторичной обмотки обязательно зазем­ляется. Таким образом, трансформатор напряжения изолирует измерительные приборы и реле от цепи высокого напряжения и делает безопасным их обслуживание.

Рис. Схема включения однофазного трансформатора напряжения: 1 – первичная обмотка; 2 – вторичная обмотка; 3,4 – предохранители, 5 - сердечник

Слайд 35

Основные параметры ИТПН

Номинальное напряжение обмоток
Номинальный коэффициент трансформации
Погрешность по напряжению
Номинальная вторичная нагрузка
Номинальная мощность

Основные параметры ИТПН Номинальное напряжение обмоток Номинальный коэффициент трансформации Погрешность по напряжению
трансформатора

Слайд 36

Рис. Внешний вид однофазных трансформаторов напряжения с масляной изоляцией (а) и литой

Рис. Внешний вид однофазных трансформаторов напряжения с масляной изоляцией (а) и литой изоляцией (б)
изоляцией (б)

Слайд 37

Рис. Схемы включения трансформаторов напряжения в трехфазных сетях с использованием двух (а)

Рис. Схемы включения трансформаторов напряжения в трехфазных сетях с использованием двух (а)
и трех (б) однофазных трансформаторов

Слайд 38

Измерительные трансформаторы постоянного тока

Рис. Трансформатор постоянного тока

Измерительные трансформаторы постоянного тока Рис. Трансформатор постоянного тока

Слайд 39

Электронные измерительные приборы (ЭИП)

Электронные измерительные приборы (ЭИП)

Слайд 40

ЭИП в зависимости от характера измерений и вида измеряемых величин делятся на:
В

ЭИП в зависимости от характера измерений и вида измеряемых величин делятся на:
— приборы для измерения напряжений:
В1 — калибраторы;
В2 — вольтметры постоянного тока;
ВЗ — вольтметры перемен­ного тока;
В4 — вольтметры импульсного тока;
В6 — вольтметры селективные;
В7 — вольтметры универсальные.
Г — измерительные усилители и генераторы;
ГЗ — генераторы гармонических колебаний низкочастотные;
Г4 — генераторы гармонических колебаний высокочастотные;
Г5 — генераторы импульсные;
Г6 — генераторы функциональные.
Е — приборы для измерения распределенных параметров электрических цепей
С — приборы для наблюдения за формой сигналов и ее исследования.
Ч — частотомеры.
Ф — измерители фазового сдвига и т.д.

Электронные приборы по сравнению с электромеханическими обладают значительным быстродействием, широкими частотным диапазоном (20 Гц... 1000 МГц) и диапазоном измеряемых величин, высокой чувствительностью, хорошей перегрузочной способностью.

Слайд 41

Аналоговые электронные измерительные приборы

Состоят из электронной части, предназначенной для преобразования, выпрямления, усиления

Аналоговые электронные измерительные приборы Состоят из электронной части, предназначенной для преобразования, выпрямления,
электрической величины, и измерительного механизма магнитоэлектрической системы, а в осциллографах — электронно-лучевой трубки.
Аналоговые электронные приборы используются в качестве вольтметров, частотомеров, осциллографов, измерителей сопротивления, емкости, индуктивности, параметров транзисторов, интегральных схем и др.

Слайд 43

ЭВ постоянного тока
Рис. Структурная схема электронного вольтметра постоянного тока.
Уравнение преобразования
- коэффициенты преобразования

ЭВ постоянного тока Рис. Структурная схема электронного вольтметра постоянного тока. Уравнение преобразования
входного устройства, усилителя постоянного тока и ЭВ соответственно
- чувствительность измерительного механизма по напряжению

Слайд 44

Электронные вольтметры переменного тока

ВУ- входное устройство
Д - детектор
УПТ - усилитель постоянного тока
ИМ

Электронные вольтметры переменного тока ВУ- входное устройство Д - детектор УПТ -
– измерительный механизм

Рис. Упрощенные структурные схемы:а – электронного вольтметра, б – электронного милливольтметра.

Слайд 45

Электронный вольтметр среднего значения

Простейший вольт­метр для измерения относительно высоких напряжений может быть

Электронный вольтметр среднего значения Простейший вольт­метр для измерения относительно высоких напряжений может
выполнен по структурной схеме, представленной на рис. 20.20, а. выпрямитель состоит из полупроводниковых диодов, работающих линейном участке вольт-амперной характеристики. Широкий диапозон измерений ЭВ обеспечивается с помощью входного делителя.

Достоинства:

Недостатки:

диапазон измеряемых напряжений — по частоте от 10 Гц до 10 МГц, по напряжению от 1 мВ до 300 В.

показания ЭВ среднего значения зависят от формы кривой измеряемого напряжения.

Слайд 46

Амплитудный электронный вольтметр (диодно - конденсаторный)

Показания такого ЭВ пропорциональны амплитудному значению измеряемого

Амплитудный электронный вольтметр (диодно - конденсаторный) Показания такого ЭВ пропорциональны амплитудному значению
напряжения.

Достоинства:

Недостатки:

диапазон измерений по частоте от 20 Гц до 1000 МГц,
по напряжению от 100 мВ до 1000 В;
классы точности 4.0, 10,0;
входное сопротивление — 100 кОм…5 МОм.

зависимость показаний ЭВ от формы сигнала.

Слайд 47

Электронный вольтметр действующего значения

В схеме такого ЭВ выпрямитель состоит из полупроводниковых диодов,

Электронный вольтметр действующего значения В схеме такого ЭВ выпрямитель состоит из полупроводниковых
использующих квадратичный участок вольт-амперной характеристики. Основное достоинство этих преобразователей заключается в независимости показаний на выходе от формы кривой измеряемого напряжения

Достоинства:

Недостатки:

высокая чувствительность (за счет усилитель­ных свойств);
малое потребление энергии;
диапазон измерений по частоте от 20 Гц до 50 МГц,
по напряжению от 1 мВ до 1000 В;
классы точности — 2,5; 4,0; 10,0; 15,0.

высокая стоимость;
ограниченная точность;
необходимость переградуировки при замене элементной базы.

Слайд 48

Электронный омметр

Представляет собой электронный вольтметр постоянного тока, имеющий измерительную схему, преобразующую

Электронный омметр Представляет собой электронный вольтметр постоянного тока, имеющий измерительную схему, преобразующую
измеряемое сопротивление в пропорциональное ему постоянное напряжение. Шкалу такого вольтметра градуируют в единицах измеряемого сопротивления и применяют его в качестве омметра.

Технические характеристики

большое входное сопротивление; диапазон измерения от 10 Ом до 1000 МОм;
погрешность измерения — 2...4%;
возможно измерение очень больших сопротивлений (тераомметры) с погрешностью до 10 %.

Слайд 49

Цифровые измерительные приборы (ЦИП)

ЦИП — многопредельные, универсальные приборы, предназначенные для измерения различных

Цифровые измерительные приборы (ЦИП) ЦИП — многопредельные, универсальные приборы, предназначенные для измерения
электрических величин: переменного и постоянного тока и напряжения, емкости, индуктивности, временных пара­метров сигнала (частоты, периода, длительности импульсов) и регистрации формы сигнала, его спектра и т.д.
В цифровых измерительных приборах осуществляется автома­тическое преобразование входной измеряемой аналоговой (непре­рывной) величины в соответствующую дискретную величину с последующим представлением результата измерения в цифровой форме.

Слайд 50

Основными элементами цифровых измерительных приборов являются триггеры, дешифраторы и знаковые индикаторы. Несколько

Основными элементами цифровых измерительных приборов являются триггеры, дешифраторы и знаковые индикаторы. Несколько
знаковых индикаторов образуют цифровое отсчетное устройство.
Характеристики ЦИП
разрешающая способность
входное сопротивление
быстродействие
точность измерений
помехозащищенность.
Класс точности ЦИП определяется пределом допускаемой относительной погрешности:
,где с и d — постоянные числа, характеризующие класс точности ЦИП соответственно в конце и в начале диапазона; Хк — конечное значение диапазона. Класс точности обозначается в виде дроби. Например класс 0,02/0,01
Количественно помехоустойчивость ЦИП характеризуетсяи коэффициентом подавления помех:
,где Едоп- амплитудное значение помехи на входе прибора; U0 — эквивалентное входное постоянное напряжение, вызывающее такое же изменение показаний прибора, что и Едоп.

Слайд 51

Достоинства:

высокая чувствительность (по напряжению постоянного тока 1 нВ; по напряжению переменного тока

Достоинства: высокая чувствительность (по напряжению постоянного тока 1 нВ; по напряжению переменного
1 мкВ, по постоянному току 1 нА, по переменному току 5 мкА, по сопротивлению постоянному току 10 мкОм, по частоте от долей Гц).
Высокая точность измерения (ЦИП подразделяются на восемь классов точности: 0,005; 0,01; 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0).
Удобство и объективность отсчета и регистрации; возможность сочетания ЦИП с вычислительными машинами и другими автоматическими устройствами
высокая помехозащищенность;

Недостатки:

сложность устройств и, следовательно, высокая их стоимость и невысокая надежность.

Слайд 52

Компенсаторы постоянного тока (КПТ)

Используются для прямого измерения ЭДС и напряжений и

Компенсаторы постоянного тока (КПТ) Используются для прямого измерения ЭДС и напряжений и
косвенного измерения сопротивления, тока и мощности.

ЕN-нормальный элемент RN-образцовое сопротивление Rрег - реостат для установки рабочего тока

Rк - магазин сопротивлений НИ - нуль-индикатор Ux – источник измеряемого напряжения Ек – источник питания компенсатора

Рис. Упрощенная принципиальная схема компенсатора постоянного тока

Слайд 53

Измерение Ux производится в два этапа:

Устанавливается ток в рабочей цепи, величина

Измерение Ux производится в два этапа: Устанавливается ток в рабочей цепи, величина
которого строго определена и неизменна для каждого типа компенсатора
Производится измерение напряжения

Измеряемое напряжение:

где r - значение участка сопротивления при компенсации напряжения

Погрешность измерения напряжения компенсатором постоянного тока определяется следующими факторами:
погрешность установки и поддержание неизменным рабочего тока
погрешность изготовления и подгонка образцового компенсационного и регулируемого сопротивлений (RN, RK и Rрег );
чувствительность нуль - индикатора.
Существует девять классов точности компенсаторов постоянного тока: 0,0005; 0,001; 0,002; 0,005; 0,01; 0,02; 0,05; 0,1; 0,2.

Слайд 54

Компенсаторы переменного тока

Компенсационный метод измерения напряжения может быть применен и на переменном

Компенсаторы переменного тока Компенсационный метод измерения напряжения может быть применен и на
токе. В таких компенсаторах для полного уравновешивания двух напряжений необходимо выполнить четыре условия:
равенство напряжений по модулю;
противоположность их фаз;
равенство частот;
одинаковая форма кривой Ux и UK.

Рис. Упрощенная принципиальная схема прямоугольно-координатного компенсатора

Слайд 55

По способу компенсации неизвестного напряжения компенса­торы переменного тока подразделяются на два вида: 1.

По способу компенсации неизвестного напряжения компенса­торы переменного тока подразделяются на два вида:
полярно-координатные — с отсчетом измеряемого напряже­ния в полярных координатах (регулируется модуль UK и отдельно его фаза); 2. прямоугольно-координатные - с отсчетом измеряемого напряжения в виде геометрической суммы двух взаимно перпендикулярных составляющих.

Измеряемое напряжение и его начальная фаза:

Слайд 56

Автоматические компенсаторы постоянного тока

Процесс уравновешивания в таких компенсаторах производится автоматически, они применяются

Автоматические компенсаторы постоянного тока Процесс уравновешивания в таких компенсаторах производится автоматически, они
для измерения электрических и неэлектрических величин, которые могут быть предварительно преобразованы в напряжение или ЭДС постоянного тока.
Существуют компенсаторы с полным и неполным уравновешиванием. Промышленностью выпускаются автоматические компенсаторы, различающиеся габаритными размерами, видами записи, погрешностью, различным временем прохождения указателем всей шкалы.
Применение автоматических компенсаторов постоянного тока существенно сокращает время измерений, но снижает их точность.

Слайд 57

Мостовые схемы

Широкое применение мостовых схем объясняется высокой точностью измерений, большой чувствительностью и

Мостовые схемы Широкое применение мостовых схем объясняется высокой точностью измерений, большой чувствительностью
возможностью измерения различных параметров электрических цепей (R, L, С), величин функционально с ними связанных (частота, фазовый угол) и ряда неэлектрических величин (тем­пература, давление, перемещения, усилия и т.д.).
Наиболее точные измерения сопротивлений постоянному току выполняются с помощью мостов постоянного тока. Эти мосты подразделяются на две группы:
одинарные (четырехплечие)
двойные (шестиплечие).

Слайд 58

Одинарный мост, называемый мостом Уитстона, применяют для измерения сопротивлений от 1 Ом

Одинарный мост, называемый мостом Уитстона, применяют для измерения сопротивлений от 1 Ом
до 100 МОм.

Рис. Схема одинарного моста постоянного тока.

Измеряемое сопротивление:

Слайд 59

Для измерения малых величин сопротивлений от 1 Ом и менее применяют двойной

Для измерения малых величин сопротивлений от 1 Ом и менее применяют двойной
мост, называемый мостом Томсона, в котором влияние величин, вызывающих погрешность решения, сведены к минимуму.

Рис. Схема двойного моста постоянного тока.

Измеряемое сопротивление:

Слайд 60

Мосты переменного тока.

Измерение сопротивления
индуктивности и емкости
выполняется одинарными
мостами на переменном токе

Рис.

Мосты переменного тока. Измерение сопротивления индуктивности и емкости выполняется одинарными мостами на
Схемы мостов с реактивными сопротивлениями: в противоположных (а) и смежных (б, в) плечах

Слайд 61

Все мосты переменного тока можно подразделить на две группы:

частотно-независимые, уравновешенные при одной

Все мосты переменного тока можно подразделить на две группы: частотно-независимые, уравновешенные при
частоте, сохраняющие равновесие при изменении частоты источника питания;
частотно-зависимые, характеризуемые тем, что в условии равновесия помимо С, L, R имеется частота, входящая в выражение реактивных составляющих сопротивления.
Погрешность мостов переменного тока складывается из следующих составляющих:
погрешности выполнения отдельных элементов мостовой схемы;
погрешности подгонки элементов;
погрешности от неполного учета активной и реактивной составляющих сопротивлений плеч моста;
погрешности отсчетного устройства.

Слайд 62

Измерение мощности и энергии

Активная (поглощаемая электрической цепью) мощность:
где U, I – действующие

Измерение мощности и энергии Активная (поглощаемая электрической цепью) мощность: где U, I
значения напряжения и тока: - угол сдвига фаз.
Реактивная мощность:
Полная мощность:
Эти три типа мощности связаны выражением:

Слайд 63

Измерение мощности в цепях постоянного тока

Измерение мощности в цепях постоянного тока

Слайд 64

Метод амперметра и вольтметра

Метод прост, надежен, экономичен, но обладает рядом существенных недостатков:

Метод амперметра и вольтметра Метод прост, надежен, экономичен, но обладает рядом существенных
необходимостью снимать показания по двум приборам;
необходимостью производить вычисления; невысокой точностью за счет суммирования погрешности приборов.

Рис. Схемы измерения мощности по показаниям вольтметра и амперметра при малых (а) и больших (б) сопротивлениях нагрузки

Мощность вычисленная по показаниям приборов:

Слайд 65

Компенсационный метод

Метод применяется тогда, когда требуется высокая точность измерения мощности. С помощью

Компенсационный метод Метод применяется тогда, когда требуется высокая точность измерения мощности. С
компенсатора поочередно измеряется ток нагрузки и падение напряжения на нагрузке. Измеряемая мощность определяется по формуле:

При прямом измерении активная мощность измеряется электромеханическими (электродинамической и ферродинамической систем), цифровыми и электронными ваттметрами.

Рис. Схема включения электродинамического ваттметра через измерительные трансформаторы тока и напряжения

Слайд 66

Измерение активной мощности в цепях трехфазного тока

Измерение активной мощности в цепях трехфазного тока

Слайд 67

Метод одного ваттметра

Применяется только в симметричной системе

Рис. Схемы включения ваттметра в трехфазную

Метод одного ваттметра Применяется только в симметричной системе Рис. Схемы включения ваттметра
трехпроводную цепь при полной симметрии присоединения нагрузки: а – звездой; б – треугольником; в – с искусственной нулевой точкой

Слайд 68

Метод двух ваттметров

Этот метод применяется в трехфазной трехпроводной цепи независимо от схемы

Метод двух ваттметров Этот метод применяется в трехфазной трехпроводной цепи независимо от
соединения и характера нагрузки как при симметрии, так и при асимметрии токов и напряжений.
Полная мощность может быть выражена в виде показаний двух ваттметров:
где - угол сдвига фаз между током и линейным напряжением ; - угол сдвига фаз между током и линейным напряжением

Слайд 69

Рис. Схемы включения двух ваттметров в трехфазную цепь: а – в 1-ю и

Рис. Схемы включения двух ваттметров в трехфазную цепь: а – в 1-ю
3-ю; б – в 1-ю и 2-ю; в – в 2-ю и 3-ю

Слайд 70

Метод трех ваттметров

Для измерения мощности трехфазной цепи при несимметричной нагрузке включаются три

Метод трех ваттметров Для измерения мощности трехфазной цепи при несимметричной нагрузке включаются
ваттметра, и общая мощность при наличии нулевого провода будет равна арифметической сумме показаний трех ваттметров. В этом случае каждый ваттметр измеряет мощность одной фазы, показания ваттметра независимо от характера нагрузки будут положительные (параллельная обмотка включается на фазное напряжение).

Слайд 71

Метод измерения угла сдвига фаз

Косвенное измерение

Такое измерение угла сдвига фаз между напряжением

Метод измерения угла сдвига фаз Косвенное измерение Такое измерение угла сдвига фаз
U и током I в нагрузке в однофазных цепях, которое осуществляют с помощью трех приборов — вольтметра, ампер­метра и ваттметра

Рис. Измерение угла сдвига фаз методом трех приборов.

Слайд 72

В трехфазной симметричной цепи величина cos(φ) может быть определена следующими измерениями:
мощность, ток

В трехфазной симметричной цепи величина cos(φ) может быть определена следующими измерениями: мощность,
и напряжение одной фазы;
измерение активной мощности методом двух ваттметров
измерение реактивной мощности методом двух ваттметров с искусственной нейтральной точкой

Слайд 73

Прямое измерение

Прямое измерение угла сдвига фаз осуществляют с помощью электродинамических, ферродинамических, электромагнитных,

Прямое измерение Прямое измерение угла сдвига фаз осуществляют с помощью электродинамических, ферродинамических,
электронных и цифровых фазометров.
Шкала у этих приборов линейная. Используют-на диапазоне частот от 50 Гц до 6... 8 кГц. Классы точности - 0,2; 0,5. Для них характерна большая потребляемая мощность(5…10 Вт).

Слайд 74

Метод измерения частоты

Метод измерения частоты

Слайд 75

Прямое измерение

Метод основан на применении электромеханических, электронных и цифровых частотомеров.
Электромеханические частотомеры используют

Прямое измерение Метод основан на применении электромеханических, электронных и цифровых частотомеров. Электромеханические
измерительный механизм электромагнитной, электродинамической и ферродинамической систем с непосредственным отсчетом частоты по шкале логометрического измерителя

Слайд 76

Мостовой метод

Этот метод измерения частоты основан на использовании частотозависимых мостов переменного тока,

Мостовой метод Этот метод измерения частоты основан на использовании частотозависимых мостов переменного
питаемых напряжением измеряемой частоты. Наиболее распространенной мостовой схемой для измерения частоты является емкостной мост. Мостовой метод измерения частоты применяют для измерения низких частот в пределах 20 Гц ...20 кГц, погрешность измерения составляет 0,5... 1 %.