ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА Измерения.

Измерение – определение значения физической величины опытным путем.

Амперметр включают последовательно в цепь с приемником энергии R A - сопротивление идеального амперметра равно 0 Ом Вольтметр включают параллельно приемнику энергии R V - сопротивление идеального вольтметра равно Ом

Электрическую мощность измеряют ваттметрами электродинамической или ферродинамической системы. В ваттметре две цепи измерения: тока (неподвижная катушка) и напряжения (подвижная катушка) с добавочным сопротивлением. Стрелка прибора поворачивается пропорционально произведению токов I * I u и косинуса угла сдвига фаз между ними. Для правильного подключения выводы начал обмоток помечают звездочками. Эти выводы подключают к источнику энергии.

Разность между найденным значением A из и действительным значением А измеряемой величины называется абсолютная погрешность измерения: А ИЗ =3,5 – измеренная величина А=3 – действительная величина

Измерения оценивают также относительной погрешностью: ΔА=0,5 – абсолютная погрешность А=3 – действительная величина

Измерения оценивают также приведенной относительной погрешностью: Погрешности бывают систематические, грубые и случайные. ΔА=0,5 – абсолютная погрешность А из =3,5 – измеренная величина

Для уменьшения систематических погрешностей (неточные приборы или методы) вводят поправки в измерения. Результаты измерений имеющих грубые погрешности (неправильная запись результата, неверный отчет) обычно не принимают во внимание. Влияние случайных погрешностей уменьшают многократным измерением величины и нахождением среднего арифметического из n вычислений: где А 0 наиболее вероятностное значение величины.

Погрешность измерения электроизмерительных приборов оценивают на основании класса точности прибора, который указывается на шкале прибора. Он обозначает основную наибольшую допустимую приведенную погрешность (в процентах) где ΔА max – наибольшая возможная погрешность прибора; П H – верхний предел измерения прибора

Набольшая возможная относительная погрешность прямого измерения где ΔАmax – наибольшая возможная погрешность прибора; А – измеряемая величина; П H – верхний предел измерения прибора; - погрешность измерения прибора, указанная на его лицевой стороне (класс точности). Чем меньше А – измеряемая величина по сравнению с П H – верхним пределом измерения прибора, тем больше погрешность измерения. Поэтому следует выбирать предел измерения прибора так, чтобы измеренное значение находилось во второй половине его шкалы.

Класс точности приборов: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1; 1,5; 2,5; 4,0. А1=4 А – первая действительная величина А2=8 А – первая действительная величина П I =10 А - предел измерения первого прибора =4 – класс точности первого прибора Относительная погрешность прямого измерения

Класс точности приборов: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1; 1,5; 2,5; 4,0. А=1 А – действительная величина П I1 =1,5 А - предел измерения первого прибора П I2 =1 А - предел измерения второго прибора 1 =0,5 – класс точности первого прибора 2 =1,5 – класс точности второго прибора Относительная погрешность прямого измерения

Класс точности приборов: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1; 1,5; 2,5; 4,0. А=1 А – действительная величина П I1 =10 А - предел измерения первого прибора П I2 =1 А - предел измерения второго прибора 1 =0,5 – класс точности первого прибора 2 =1,5 – класс точности второго прибора Относительная погрешность прямого измерения

Шкала измерительного прибора M94- модель г.-год изготовления. ГОСТ 8711-соответствует требованиям ГОСТ – -предназначен для измерений постоянного тока - прибор магнитоэлектрической системы - измерительная цепь изолирована от корпуса и проверена напряжением 2кВ. - вертикальное рабочее положение прибора 1,0-прибор первого класса точности 300-предел измерения 300 мкА.

Обозначения типов приборов Магнитоэлектрический с подвижной шкалой Электромагнитный прибор Электродинамический прибор Ферродинамический прибор Индукционный прибор Электростатический прибор

Обозначения по роду измеряемого тока Постоянный ток Переменный (Однофазный) ток Постоянный и переменный ток Трехфазный ток (общее обозначение) Трехфазный ток при неравномерной нагрузке

Прочие обозначения Класс точности (от предела шкалы) Класс точности (от длины шкалы) Горизонтальное положение шкалы прибора Вертикальное положение шкалы прибора Положение шкалы наклонное к горизонту Направление ориентировки в магнитном поле Измерительная цепь изолирована от корпуса и проверена напряжением 2кВ.

Расчет показания амперметра n=3 - количество делений шкалы, на которое отклонилась стрелка П I =100 А - предел измерения прибора N I =5 - количество всего делений на шкале С I - цена одного деления прибора I- измеренная величина силы тока

Расчет показания вольтметра (по всей шкале) n=9 - количество делений шкалы, на которое отклонилась стрелка П V =300 B - предел измерения прибора N V =15 - количество всего делений на шкале С V - цена одного деления прибора V- измеренная величина напряжения

Расчет показания вольтметра (по части шкалы) n=4 - количество делений шкалы от начала интервала между П V1 =100 и П V2 =200, прошедших стрелкой; П V =100 B – разность между значениями из интервала где находится стрелка (П V2 -П V1 = ) N V =5 - количество всего делений в интервале С V - цена одного деления прибора V- измеренная величина напряжения

Расчет показания ваттметра n=3 - количество делений шкалы, на которое отклонилась стрелка П V =100 B - предел измерения прибора по напряжению П I =10 А - предел измерения прибора по току N V =10 - количество всего делений на шкале VA 11 10X X С W - цена одного деления прибора W- измеренная величина мощности

Расчет показания ваттметра n=3 - количество делений шкалы, на которое отклонилась стрелка П V =100 B - предел измерения прибора по напряжению П I =10 А - предел измерения прибора по току N V =10 - количество всего делений на шкале VA 11 10X X

Устройство подвижной части измерительного механизма 1-ось; 2-подпятник; 3-стрелка; 4-шкала; 5-поводок; 6,7- спиральные пружины (из бронзы); 8-вилка корректора; 9- палец корректора; 10-противовес; 11-винт корректора. Для повышения точности отчета приборов класса точности 0,5 и лучше снабжают ножевидной стрелкой и зеркальной шкалой. Значение измеренной величины находят по совпадению положения стрелки и ее отражения в зеркале

На приборах магнитоэлектричес- кой системы вращающий момент создается из-за взаимодействия поля созданного катушкой, намотанной на рамку (2), с полем постоянного магнита (1). В зазоре (3), где расположена рамка, между полюсными наконечниками и неподвижным стальным цилин- дром (4) создается однородное магнитное поле. Шкала приборов равномерная, используются в цепях постоянного тока.

В приборах с электромагнит- ной системы ток проходит по неподвижной катушке (1), намагничивает стальной сердечник (2), укрепленный на оси (3) подвижной части прибора и втягивает его в катушку. Используются в цепях постоянного и переменного тока. 4-успокоитель, 5-пружина, 6- корректор.

Вращающий момент в приборах с электродинамичес- кой системой создается взаимодействием полей, созданных протекающими по неподвижной (2) и подвижной (3) катушке токами. 1-стрелка; 4-поршень воздушного успокоителя; 5- пружина. Используются в качестве ваттметров (шкала равномерная), амперметров, вольтметров (шкала квадратичная).

В приборах ферро- динамической системы магнитный поток, создаваемый током неподвижной катушки (1) замыкается через стальной сердечник (2) и неподвижный стальной цилиндр (4), располо- женный внутри подвижной катушки (3). Применяются для измере- ния переменных токов (ваттметры и др).

В приборах электростати- ческой системы момент создается из-за взаимо- действия полей созданных неподвижными (1) и подвижными (2) пластинами. Эти металлические пластины имеют заряды противопо- ложных знаков, а к валу (3), вращающейся пластины, прикреплен указатель. Применяются для измерения постоянных и переменных величин.

Принцип действия цифровых измерительных приборов основан на преобразовании измеряемого непрерывного сигнала в электрический код, отображаемый в цифровой форме. К достоинствам их работы можно отнести высокую чувствительность и точность (погрешность измерения 0,1-0,001%) в широком диапазоне измерений, высокое быстродействие, а к недостаткам – сложность изготовления, ремонта, а также высокая стоимость.

Компаратор - блок сравнения Uвх и Uглин; ГЛИН - генератор линейно изменяющегося напряжения; Блок управления - синхронизирует работу блоков прибора, на его выходе формируется напряжение U1; Генератор - высокочастотный генератор импульсов; Селектор - связывает выход генератора со входом счетчика; Счетчик - блок счета импульсов. Блок-схема цифрового вольтметра

Блок управления формирует на своем выходе напряжение U1, которое включает ГЛИН и Селектор. На выходе ГЛИН формируется напряжение Uглин, возрастающее по линейному закону, которое подается на вход Компаратора. В нем происходит сравнение с Uвх и через время Δt формируется импульс U2 на выходе (когда U1 и Uвх сравняются). В зависимости от времени Δt Селектор пропускает определенную порцию импульсов в Счетчик, который их считает и дальше выводит информацию о величине Uвх.