Набор тем Электрические измерение. 1. Введение. История электроизмерительной науки. Ключевой слов
![]()
|
14-тема. Измерительный приборы электрические величины. План: 1. Общие сведения об электроизмерительных приборах. 2. Электромеханические измерительные приборы. 3. Области применения электромеханических приборов. 4. Способы включения приборов в цепь. Ключевой слов: метрология, средства электрических измерений, электроизмерительные приборы, методы измерений, виды измерений. 1. Общие сведения об электроизмерительных приборах. Электроизмерительные приборы предназначены для измерения различных величин и параметров электрической цепи: напряжения, силы тока, мощности, частоты, сопротивления, индуктивности, емкости и других. На схемах электроизмерительные приборы изображаются условными графическими обозначениями в соответствии с ГОСТ 2.729-68. На рисунке приведены общие обозначения показывающих и регистрирующих приборов. ![]() Рис.1.Условные графические обозначения электроизмерительных приборов. Для указания назначения электроизмерительного прибора в его общее обозначение вписывают конкретизирующее условное обозначение, установленное в стандартах, или буквенное обозначение единиц измерения прибора согласно ГОСТ в соответствии с таблицей: ![]() 2. Электромеханические измерительные приборы. По принципу действия электромеханические приборы подразделяются на приборы магнитоэлектрической, электромагнитной, ферродинамической, индукционной, электростатической систем. Условные обозначения систем приведены в табл. 1.2. Наибольшее распространение получили приборы первых трех типов: магнитоэлектрические, электромагнитные, электродинамические. 3. Области применения электромеханических приборов. Магнитоэлектрические приборы: щитовые и лабораторные амперметры и вольтметры; нулевые индикаторы при измерениях в мостовых и компенсационных цепях.В промышленных установках переменного тока низкой частоты большинство амперметров и вольтметров - приборы электромагнитной системы. Лабораторные приборы класса 0,5 и точнее могут изготовляться для измерения постоянного и переменного токов и напряжения. Электродинамические механизмы используются в лабораторных и образцовых, приборах для измерения постоянных и переменных токов, напряжений и мощностей. ![]() Индукционные приборы на базе индукционных механизмов используют главным образом в качестве одно - и трехфазных счетчиков энергии переменного тока. По точности счетчики подразделяются на классы 1,0; 2,0; 2,5. Счетчик СО (счетчик однофазный) используют для учета активной энергии (ватт-часов) в однофазных цепях. Для измерения активной энергии в трехфазных цепях применяют двухэлементные индуктивные счетчики, счетный механизм которых учитывает киловатт-часы. Для учета реактивной энергии служат специальные индуктивные счетчики, имеющие некоторые изменения в устройстве обмоток или в схеме включения. Активные и реактивные счетчики устанавливают на всех предприятиях для расчета с энергоснабжающими организациями за используемую электроэнергию. Принцип выбора измерительных приборов. а) Определяют расчетом цепи максимальные значения тока, напряжения и мощности в цепи. Часто значения измеряемых величин известны заранее, например, напряжение сети или аккумуляторной батареи. б) В зависимости от рода измеряемой величины, постоянного или переменного тока, выбирают систему прибора. Для технических измерений постоянного и переменного тока выбирают соответственно магнитоэлектрическую и электромагнитную системы. При лабораторных и точных измерениях для определения постоянных токов и напряжений применяют магнитоэлектрическую систему, а для переменного тока и напряжения — электродинамическую систему. в) Выбирают предел измерения прибора таким образом, чтобы измеряемая величина находилась в последней, третьей части шкалы прибора. г) В зависимости от требуемой точности измерения выбирают класс точности прибора. 4. Способы включения приборов в цепь. Амперметры включают в цепь последовательно с нагрузкой, вольтметры - параллельно, ваттметры и счетчики, как имеющие две обмотки (токовую и напряжения), включают последовательно – параллельно. ![]() Рис.2.Схемы включения электроизмерительных приборов в электрическую цепь. 15-тема. Виды электрические величины План: 1. Таблица единицы электрические величины. 2. Десятичный множители и их обозначение. 3. Формулы и тарифы электрические величины. Ключевой слов: единица измерения в СИ, электрической величины, сила электрического тока, электрическое напряжение, заряд, сопротивление, емкость, индуктивность. Рассмотрим основные электрические величины, которые мы изучаем сначала в школе, затем в средних и высших учебных заведениях. Все данные для удобства сведем в небольшую таблицу. После таблицы будут приведены определения отдельных величин, на случай возникновения каких-либо непониманий. Таблица№1
Существуют десятичные приставки, которые используются в названии величины и служат для упрощения описания. Самые распространенные из них: мега, мили, кило, нано, пико. В таблице приведены и остальные приставки, кроме названных. Таблица№2
Сила электрического тока в 1А – это величина, равная отношению заряда в 1 Кл, прошедшего за 1с времени через поверхность (проводник), к времени прохождения заряда через поверхность. Для протекания тока необходимо, чтобы цепь была замкнутой. Сила тока измеряется в амперах. 1А=1Кл/1c В практике встречаются: 1кА = 1000А ; 1мА = 0,001А; 1мкА = 0,000001А. Электрическое напряжение – разность потенциалов между двумя точками электрического поля. Величина электрического потенциала измеряется в вольтах, следовательно, и напряжение измеряется в вольтах (В). 1Вольт – напряжение, которое необходимо для выделения в проводнике энергии в 1Ватт при протекании по нему тока силой в 1Ампер.Единица измерения напряжения электрического тока представляет собой следующее отношение 1В=1Вт/1А. В практике встречаются следующие варианты единиц измерения электрического потенциала, а точнее разности потенциалов: 1кВ = 1000В; 1мВ = 0,001В. Электрическое сопротивление – характеристика проводника препятствовать протеканию по нему электрического тока. Определяется как отношение напряжения на концах проводника к силе тока в нем. Измеряется в омах (Ом). В некоторых пределах величина постоянная. 1Ом – сопротивление проводника при протекании по нему постоянного тока силой 1А и возникающем при этом на концах напряжении в 1В. Из школьного курса физики все мы помним формулу для однородного проводника постоянного сечения: R=ρlS – сопротивление такого проводника зависит от сечения S и длины l где ρ – удельное сопротивление материала проводника, табличная величина. Между тремя вышеописанными величинами существует закон Ома для цепи постоянного тока.Ток в цепи прямо пропорционален величине напряжения в цепи и обратно пропорционален величине сопротивления цепи – закон Ома. I=U/R Электрической емкостью называется способность проводника накапливать электрический заряд. Емкость измеряется в фарадах (1Ф). 1Ф = 1Кл/1В 1Ф – это емкость конденсатора между обкладками которого возникает напряжение 1В при заряде в 1Кл. В практике встречаются: 1пФ = 0,000000000001Ф; 1нФ = 0,000000001Ф Индуктивность – это величина, характеризующая способность контура, по которому протекает электрический ток, создавать и накапливать магнитное поле. Индуктивность измеряется в генри. 1Гн = (В*с)/А 1Гн – величина, равная ЭДС самоиндукции, возникающей при изменении величины тока в контуре на 1А в течение 1секунды. В практике встречаются 1мГн = 0, 001Гн Электрическая проводимость – величина, показывающая способность тела проводить электрический ток. Обратная величина сопротивлению. Электропроводность измеряется в сименсах. 1См = Ом-1 Контрольные вопросы 1.Скажите основные электрические величины? 2.Что означается 10-24 и 1027? 3.Электрическое напряжение? 4.Электрическая проводимость? 5. Индуктивность? 16-тема. Аналоговое оборудование. План: 1. Таблица единицы электрические величины. 2. Десятичный множители и их обозначение. 3. Формулы и тарифы электрические величины. Ключевой слов: единица измерения в СИ, электрической величины, сила электрического тока, электрическое напряжение, заряд, сопротивление, емкость, индуктивность. 17-тема. Приборы сравнения. План: 1.Структурные схемы приборов сравнения. 2. Схема одинарного моста. 3. Схема двойного моста. 4. Схема моста переменного тока. Ключевой слов: равновесном режиме, неравновесном режиме, одинарные мосты. Приборы сравнения предназначены для непосредственного сравнения измеряемой величины с величиной, значение которой известно (с мерой). Приборы сравнения могут работать в двух режимах: в равновесном режиме и в неравновесном режиме. Структурные схемы приборов сравнения приведены на рис.1. ![]() Рис.1. Структурные схемы приборов сравнения. При работе в равновесном режиме (а) измеряемая величина Х полностью компенсируется воздействием меры. Значение меры или ее части, необходимой для компенсации величины Х, в процессе измерения определяется по отсчетному устройству. В неравновесном режиме разность показаний между мерой и измеряемой величиной измеряется в отсчетном устройстве, шкала которого градуирована в единицах измеряемой величины. В данном курсе будут рассмотрены мосты постоянного и переменного тока и компенсаторы. Мосты постоянного тока. Одинарный мост.Одинарные мосты постоянного тока предназначены для измерения сопротивлений величиной от 10 Ом и более. Схема одинарного моста приведена на рис.2. ![]() Рис.2. Схема одинарного моста. Диагональ, обозначенная на рисунке bd- называется диагональю питания. В нее включен источник питания (батарея) G. Диагональ ас называется измерительной диагональю. В нее включен указатель равновесия (гальванометр) Р. Выведем условия равновесия моста. Двойные мосты постоянного тока. Для точных измерений сопротивлений малой величины применяют двойные мосты.В процессе измерения измеряемое сопротивление Rx сравнивается с образцовым сопротивлением R0. Уравнения, поясняющие процесс измерения приведены ниже. Схема двойного моста представлена на рис.3. ![]() Рис.3. Схема двойного моста. Мосты переменного тока. Мосты переменного тока применяются для измерения, как активных,так и реактивных сопротивлений (емкостных и индуктивных). Схема моста переменного тока приведена на рис.4. ![]() Рис.4. Схема моста переменного тока. Контрольные вопросы 1.Объясните структурные схемы приборов сравнения? 2. Объясните схема одинарного моста? 3. Объясните схема двойного моста? 4. Объясните схема моста переменного тока? |