Електровимірювальні прилади: відмінності між версіями

[неперевірена версія][неперевірена версія]
Вилучено вміст Додано вміст
Немає опису редагування
впхнули цілий реферат :)
Рядок 1:
'''Електровимі́рювальні при́лади''' — клас пристроїв, що застосовуються для виміру різних електричних величин. До групи електровимірювальних приладів також належать й інші засоби вимірюваннь — [[Міра фізичної величини|міри]], [[Вимірювальний перетворювач|перетворювачі]], комплексні установки.
Реферат на тему Електровимірювальні прилади та електровимірювання
 
 
План
 
1. Класифікація електровимірювальних приладів
 
2. Системи електровимірювальних приладів
 
 
 
1. Класифікація електровимірювальних приладів
 
1.1. Електровимірювальні прилади — це такі технічні засоби, які виробляють сигнали вимірювальної інформації у формі, що доступна для безпосереднього сприйняття спостерігачем.
 
Електровимірювальні прилади можна класифікувати:
 
а) за родом вимірювальної величини;
 
б) за фізичним принципом дії вимірювального механізму;
 
в) за родом струму;
 
г) за класом точності;
 
д) за типом відлікового пристрою;
 
е) за виконанням залежно від умов експлуатації; є) за стійкістю до механічних впливів;
 
ж) за ступенем захисту від зовнішніх магнітних та електричних полів тощо.
 
1.2.Електровимірювальні прилади дають змогу вимірювати яв електричні, так і неелектричні величини. На шкалі наводиться назва приладу або початкова латинська літера одиниці, що вимірюється. За вимірювальною величиною електровимірювальні прилади поділяють­ся на:
 
— вольтметри (позначаються літерою V);
 
— амперметри (А);
 
— ватметри (W);
 
— омметри (Ώ);
 
— лічильники енергії (kWh);
 
— фазометри (φ);
 
— частотоміри (Hz) тощо.
 
До умовної літери може бути додано позначення кратності основної одиниці, наприклад: міліамперметр — mА; кіловольтметр — kV тощо.
 
1.3.За фізичним принципом дії розрізняють такі системи елект­ровимірювальних приладів:
 
а) магнітоелектрична;
 
б) електромагнітна;
 
в) електродинамічна;
 
г) феродинамічна;
 
д) індукційна;
 
е)електростатична;
 
є) вібраційна тощо.
 
Умовні позначення на шкалі приладу характеризують класифікацію приладів зародом струму:
 
а) постійний струм;
 
б) змінний (однофазна система);
 
в) постійний і змінний;
 
г) трифазна система;
 
д) трифазна несиметрична система.
 
1.4. Зa класом точності електровимірювальні прилади класифікуються відповідно до стандартів. Клас точності позначається цифрою, котра дорівнює зведеній похибці у відсотках, що допускає прилад. Ви­пускають прилади таких класів точності: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0. У лічильниках електроенергії класи точності такі: 0,5; 1,0; 2,0; 2,5.
 
1.5. За типом відлікового пристрою електровимірювальні прилади розрізняються. В залежності від призначення прилади можуть бути:
 
— показуючі;
 
— реєструючі;
 
— самопишучі;
 
— друкуючі;
 
— інтегруючі;
 
— підсумовуючі.
 
Більш поширені показуючі прилади, тобто прилади безпосередньої оцінки. Відліковий пристрій цих приладів складається звичайно з шкали і показчика. Показчиком може бути стрілка або світлова пляма з рискою. Треба знати правила користування відліковим пристроєм. Такі показуючі прилади називаються аналоговими. Показання таких приладів — це безперервна функція величини, що вимірюється. В цифрових електровимірювальних приладах показання наводяться у цифровому вигляді.
 
1.6. У залежності від умов експлуатації, діапазону робочих тем­ператур та відносної вологості, електровимірювальні прилади поді­ляються на п"ять груп:
 
— група А (температура +10 .+35°С, вологість 80);
 
— група Б (температура -30 .+40°С, вологість 90);
 
— група B1 (температура -40 .+50°С, вологість 95);
 
— група В2 (температура -50 .+60°С, вологість 95);
 
— група В3 (температура -50 .+80°С, вологість 98).
 
1.7. За стійкістю до механічних впливів прилади підрозділяються в залежності від значення максимально допустимого прискорення при ударах та вібраціях (м/с2). За стандартом електровимірювальні прилади поділяються на групи:
 
— звичайні з підвищеною міцністю (ОП);
 
— нечутливі до вібрацій (ВН);
 
— віброміцні (ВП);
 
— нечутливі до трясіння (ТН);
 
— трясінняміцні (ТП);
 
— удароміцні (У).
 
Звичайні прилади групи ОП витримують прискорення до 15 м/с2.
 
За ступенем захисту від зовнішніх магнітних та електричних полів прилади поділяються на І і II категорії. Від зовнішніх полів прилади захищаються екранами.
 
1.8. У більшості показуючих електровимірювальних приладів рухома частина пристрою переміщується внаслідок дії обертаючого моменту. Обертаючий момент виникає внаслідок взаємодії магнітних або електричних полів та, до деякої міри, пропорційний вимірюваній вели­чині. У вимірюючому пристрої завжди є протидіючий момент, що ство­рюється механічною або електромагнітною силою.
 
Для створення механічної протидії використовується звичайно спіральна пружина, іноді для більшої чутливості — підвіси або розтяжки.
 
Прилади, в котрих створюється електромагнітний протидіючий мо­мент, називають логометрами.
 
2. Системи електровимірювальних приладів
 
2.1. У приладах магнітоелектричної системи обертаючий момент створюється внаслідок взаємодії сталого магніту з провідником зі струмом. Рухомою частиною може бути або рамка зі струмом, або ста­лий магніт, розташований на осі.
 
Прилади магнітоелектричної системи з рухомим магнітом є приладами низьких класів точності і застосовуються як вказівні на транспортних засобах тощо.
 
Електровимірювальні прилади з рухомою рамкою мають високу точність і застосовуються при більш точних вимірюваннях.
 
На рамку зі струмом у магнітному полі діє електромагніна сила. Ос­кільки сила визначається за законом електромагнітної сили, то й обертаючий момент буде пропорційний струму, що протікає в рамці. Якщо протидіючий момент створюється пружиною
 
Мпр = mα,
 
то кут повороту рамки (стрілки приладу) α пропорційний струму в рамці
 
α = сІ,
 
де m — питомий протидіючий момент,
 
с — постійна величина.
 
Величина с = називається чутливістю приладу і характеризує клас очності.
 
Оскільки кут повороту стрілки пропорційний струму, шкала приладів магнітоелектричної системи рівномірна, що є перевагою таких приладів.
 
Магнітоелектричні прилади застосовують для вимірювання по­стійних струмів та напруг. Вони також можуть використовуватися для вимірювання опорів як гальванометри.
 
Амперметри і вольтметри магнітоелектричної системи мають високий клас точності (до 0,1) і порівняно малі внутрішні втрати енергії.
 
Недоліком приладів цієї системи можна вважати непридатність до роботи в полях змінного струму, чутливість до перевантажень і за­лежність від температури оточення.
 
Магнітоелектричним приладом можна виконувати вимірювання в по­лях змінного струму, якщо в коло рухомої котушки ввімкнути перетво­рювач змінного струму на постійний.
 
2.2. Електровимірювальний прилад електромагнітної системи має нерухому котушку і розташовану на осі феромагнітну пластинку. Якщо в котушці протікає струм, що вимірюється, то створене котушкою поле втягує всередину феромагнітну пелюстку. Якщо вимірюється величина в полі постійного струму, то обертаючий момент пропорційний квадрату струму. Якщо в котушці протікає синусоїдний струм, то обертаючий момент пропорційний квадрату діючого значення цього струму
 
Moб=kI2
 
де k— коефіцієнт пропорційності.
 
Кут відхилення рухомої частини також пропорційний квадратові струму
 
α = сI2
 
Спеціальна форма феромагнітної пелюстки може трохи поліпшити нерівномірність. Створюють прилади, у котрих шкала нерівномірна тільки в початковій частині.
 
Квадратова пропорційність означає, що напрямок відхилення стрілки не залежить від напрямку струму, тобто приладами електромагнітної системи можна вимірювати як в колах постійного, так і в колах змінного струму.
 
Прилади електромагнітної системи можуть безпосередньо вимірювати значні струми (до 300 А) та напруги (до 600 В). Вимірювальний механізм амперметра на великий струм має котушку у вигляді одного витка мідної шини. Електромагнітний вольтметр на велику напругу має котушку з великою кількістю витків дроту малого перерізу з додатковими резисторами, котрі компенсують температурні похибки.
 
 
Точність електромагнітного приладу значно обмежується належністю феромагнітного осердя через явище залишкового намагнічення. Для зменшення впливу гістерезису (тобто підвищення класу точності при­ладу) осердя виготовляють зі спеціальних феромагнітних сплавів (на­приклад, пермалоїв) з невеликою коерцитивною силою.
 
Такі прилади мають високий клас точності, до 0,2.
 
Основними перевагами приладів електромагнітної системи можна вважати:
 
а) простоту, надійність, дешевизну;
 
б) спроможність використання в колах постійного та змінного струму;
 
в) високу перевантажувальну здатність.
 
До недоліків приладів електромагнітної системи відносять:
 
а) невисоку точність;
 
б) невисоку чутливість;
 
в) велике власне споживання електроенергії (0,5 . 15 Вт);
 
г) обмежений частотний діапазон вимірювальних величин;
 
д) нерівномірність шкали;
 
е) чутливість до впливу зовнішніх магнітних полів.
 
Власне магнітне поле приладу дуже слабке, тому зовнішнє поле знач­но впливає на його показання. Для зменшення впливу зовнішнього поля вимірювальний механізм захищають сталевим екраном. Значно менше впливає зовнішнє поле на прилади електромагнітної системи з астатичним вимірювальним механізмом.
 
Астатичний вимірювальний механізм має дві нерухомі обмотки та два осердя на одній осі. Обмотки вмикаються послідовно у такий спосіб, що їх потоки зустрічні, а моменти, що діють на осердя, — узгоджені. В цьому разі зовнішній магнітний потік підсилює обертаю­чий момент одного осердя і водночас послаблює момент другого осердя. Тому в астатичних електромагнітних приладах загальний обертаючий момент не залежить від зовнішнього магнітного поля.
 
Прилади електромагнітної системи застосовуються в промислових електротехнічних пристроях низької частоти та постійного струму, а також — досить широко — як щитові амперметри і вольтметри класів 1,0; 1,5; 2,0.
 
2.3. Прилади електродинамічної системи мають вимірювальний механізм, що складається з двох котушок: нерухомої і рухомої. Не­рухома котушка має дві секції, всередині котрих на осі розташована рухома котушка. За наявності струму у котушках виникають електро­магнітні сили взаємодії, що прагнуть повернути рухому котушку, тобто обертаючий момент пропорційний (для постійних струмів і відповідної конструкції механізму) добутку струмів:
 
Моб=kI1I2.
 
Якщо прилад вмикається у коло синусоїдного струму, то обертаючий момент пропорційний добутку діючих значень струму і косинусу зсуву фаз між ними
 
Moб = kI1I2cosα.
 
Електродинамічні прилади можна використовувати як амперметри, вольтметри та ватметри у колах постійного та змінного струмів.
 
Протидіючий момент створюється двома пружинами, по котрих здійснюється й підвід струму до рухомої котушки. Підбираючи форми котушок та їх розташування, можна одержати майже лінійну шкалу вольтметрів і амперметрів, починаючи з 20% верхньої межі вимірювання.
 
==Історія==