ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 06.04.2021
Просмотров: 610
Скачиваний: 2
6
В
основе
действия
электроизмерительного
прибора
лежит
превраще
-
ние
электрической
энергии
в
другие
виды
энергии
,
например
,
механиче
-
скую
,
тепловую
и
т
.
д
.
Каждый
электроизмерительный
прибор
непосредственной
оценки
со
-
стоит
из
двух
основных
частей
:
электрической
схемы
и
измерительного
ме
-
ханизма
.
Электрическая
схема
преобразует
измеряемую
величину
,
например
,
мощность
,
энергию
,
частоту
и
т
.
д
.,
в
другую
электрическую
величину
,
воз
-
действующую
на
измерительный
механизм
.
В
измерительном
механизме
возникают
силы
,
перемещающие
его
подвижную
часть
.
Угловое
или
линей
-
ное
перемещение
подвижной
части
и
является
мерой
измеряемой
величины
.
Все
электроизмерительные
приборы
классифицируются
по
следую
-
щим
основным
признакам
:
1)
по
роду
измеряемой
величины
:
амперметры
(
А
),
вольтметры
(
В
),
омметры
(
W
),
ваттметры
(
W
)
и
др
.;
2)
по
роду
тока
:
приборы
для
цепей
постоянного
тока
(
–
),
приборы
,
применяемые
в
цепях
переменного
тока
(~),
приборы
постоянного
и
пере
-
менного
тока
(–,~);
3)
по
принципу
действия
измерительной
системы
:
магнитоэлектриче
-
ские
,
электромагнитные
,
электродинамические
,
электростатические
,
тепло
-
вые
и
др
.;
4)
по
классу
точности
.
Всего
существует
8
классов
точности
: 0,05;
0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0;
5)
по
характеру
применения
;
6)
по
способу
монтажа
.
На
шкалу
прибора
наносится
целый
ряд
символов
,
указывающий
:
1)
принцип
действия
прибора
(
табл
. 1);
2)
род
тока
–
постоянный
(–),
переменный
(~);
3)
рабочее
положение
прибора
-
вертикальное
(
-
,
^
),
горизонтальное
(
®
, );
пробивное
напряжение
изоляции
прибора
( 2
кВ
);
4)
класс
точности
(0,1)
и
др
.
Чувствительность
и
цена
деления
прибора
Чувствительностью
«S»
электроизмерительного
прибора
называ
-
ется
отношение
линейного
или
углового
перемещения
указателя
D
α
к
из
-
меряемой
величине
Δ
х
,
вызывающей
это
перемещение
: –S =
D
α
/
D
х
.
Чувствительность
измеряется
,
например
,
в
дел
/
В
или
мм
/
А
.
Цена
деления
«
С
» –
величина
,
обратная
чувствительности
прибора
:
С
=
D
х
/
D
α
.
Цена
деления
зависит
от
верхнего
предела
измерения
прибора
(
х
max
)
и
от
числа
делений
на
шкале
(N):
С
=
х
max
/ N.
Цена
деления
прибора
измеряется
соответственно
в
В
/
дел
или
А
/
мм
и
т
.
д
.
В
случае
многопредельного
прибора
цена
деления
зависит
от
того
,
ка
-
кими
клеммами
он
подключен
в
данный
момент
.
7
Класс
точности
.
Погрешность
приборов
Важной
характеристикой
каждого
измерительного
прибора
является
его
погрешность
.
Разность
между
показанием
прибора
х
n
и
действитель
-
ным
значением
измеряемой
величины
х
называется
абсолютной
погрешно
-
стью
:
Δ
х
=
х
n
–
х
.
В
качестве
действительного
значения
измеряемой
величины
принима
-
ется
величина
,
измеренная
образцовым
прибором
.
Относительная
погрешность
представляет
собой
отношение
абсолютной
погрешности
к
действительному
значению
измеряемой
величины
:
Е
=
Δ
х
/
х
.
Однако
эта
погрешность
зависит
от
каждого
значения
измеряемых
ве
-
личин
.
Например
,
при
измерении
напряжений
в
1
В
, 10
В
или
300
В
одним
и
тем
же
прибором
относительная
погрешность
будет
разная
.
Поэтому
она
не
может
служить
для
оценки
точности
такого
прибора
.
Для
этого
вводится
так
называемая
приведенная
погрешность
.
Приве
-
денная
относительная
погрешность
определяется
как
отношение
абсолют
-
ной
погрешности
D
х
к
предельному
(
максимальному
)
значению
прибора
х
max
,
которое
может
быть
измерено
по
шкале
прибора
и
выражается
в
про
-
центах
:
Е
n
=
max
x
x
D
∙
100 %.
Приведенная
относительная
погрешность
и
лежит
в
основе
деления
приборов
на
классы
точности
,
о
которых
шла
речь
выше
.
Величина
абсолютной
погрешности
на
данном
пределе
(
D
х
=
Е
n
∙
х
max
/100 %)
есть
величина
постоянная
,
и
поэтому
точность
измерений
повышается
с
при
-
ближением
измеряемой
величины
(
х
изм
)
к
предельному
значению
,
а
отно
-
сительная
погрешность
измерения
D
х
/
х
изм
.
уменьшается
.
Поэтому
рекомен
-
дуется
подбирать
предел
измерений
так
,
чтобы
измеряемая
величина
со
-
ставляла
60–100 %
от
предельного
значения
.
В
зависимости
от
того
,
какое
физическое
явление
положено
в
основу
действия
прибора
,
электрические
измерительные
приборы
разделяются
на
следующие
системы
:
приборы
магнитоэлектрической
системы
,
электро
-
магнитной
,
электродинамической
и
т
.
д
.
Амперметры
и
вольтметры
Амперметры
–
приборы
,
служащие
для
измерения
силы
тока
.
При
из
-
мерениях
амперметр
включают
в
цепь
последовательно
,
т
.
е
.
так
,
чтобы
весь
измеряемый
ток
проходил
через
амперметр
(
рис
. 1).
Поэтому
ампер
-
метры
должны
иметь
малое
сопротивление
,
чтобы
включение
их
не
изме
-
няло
заметно
величины
тока
в
цепи
.
Вольтметры
–
приборы
,
служащие
для
измерения
напряжения
.
При
измерении
вольтметр
включают
параллельно
тому
участку
цепи
,
на
концах
которого
хотят
измерить
разность
потенциа
-
лов
.
Для
того
чтобы
включение
вольтметра
не
изменяло
заметно
режима
цепи
,
сопротивление
вольтметра
должно
быть
очень
велико
по
сравнению
8
с
сопротивлением
участка
цепи
R.
Для
расши
-
рения
пределов
измерения
амперметров
и
вольтметров
применяются
шунты
и
добавоч
-
ные
сопротивления
.
ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ
ЭЛЕМЕНТЫ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ
ЦЕПЕЙ
Шунты
.
Шунты
представляют
собой
сопротивление
,
включаемое
последовательно
с
нагрузкой
и
параллельно
измерительному
механизму
амперметра
(
рис
. 2).
Пусть
сопротивление
самого
прибора
R
A
;
сопротивле
-
ние
шунта
R
Ш
;
ток
через
прибор
– I
А
;
через
шунт
– I
Ш
.
Тогда
I = I
A
+ I
Ш
, I
A
/ I
Ш
= R
Ш
/R
A
.
Отсюда
I
A
= IR
Ш
/(R
Ш
+ R
A
),
а
R
Ш
= I
A
R
A
/(I–I
A
).
Из
формулы
видно
,
что
чем
меньше
сопротивление
шунта
,
тем
меньшая
доля
от
общего
тока
будет
протекать
через
прибор
.
Для
того
чтобы
сила
тока
I
А
составляла
1/n
долю
от
си
-
лы
тока
I (I = nI
A
),
надо
положить
R
Ш
= R
A
/(n–1).
Добавочные
сопротивления
.
Для
расширения
пределов
измерений
вольт
-
метров
применяются
добавочные
сопро
-
тивления
,
которые
включаются
после
-
довательно
с
вольтметрами
(
рис
. 3).
Зная
,
что
напряжение
на
участке
MN
определя
-
ется
как
U = I(R
g
+ R
B
),
легко
найти
величину
добавочного
сопротивления
R
g
= U/I–R
B
.
Если
пределы
измерения
напряжения
должны
быть
в
n
раз
больше
,
то
получаем
R
g
= R
B
(n–1).
Реостаты
,
потенциометры
и
магазины
сопротивлений
Реостаты
.
В
электроизмерительной
практике
часто
применяются
реостаты
.
Наибольшее
распространение
получили
реостаты
со
скользящим
контактом
.
Они
состоят
из
фарфорового
или
шиферного
цилиндра
,
на
ко
-
R
M
A
V
Рис
. 1
N
V
A
R
ш
J
ш
Ja
J
Рис
. 2
R
M
Рис
. 3
N
R
U
V
A
9
торый
намотана
проволока
(
или
лента
),
изготовленная
из
металла
с
большим
удельным
сопротивлением
.
Над
цилиндром
укреплен
провод
-
ник
,
по
которому
может
перемещаться
контакт
,
позволяющий
постепенно
вклю
-
чать
в
цепь
обмотку
.
Реостат
включается
в
сеть
через
клемму
а
,
соединенную
с
ползунком
,
и
любую
из
клемм
(
b
и
с
) (
рис
. 4).
Магазин
сопротивлений
.
Набор
эталонных
сопротивле
-
ний
составляет
так
называемый
магазин
сопротивлений
.
Каждое
эталонное
сопротивление
состоит
из
ка
-
тушки
,
изготовленной
из
манганина
и
константана
.
Катушки
набора
по
-
мещаются
в
общий
ящик
.
На
эбонитовой
(
или
пластмассовой
)
крышке
ящика
укреплены
массивные
медные
пластины
MN (
рис
. 5).
Концы
каждой
из
катушек
R
соединены
с
двумя
соседними
пластинами
.
Конические
вил
-
ки
А
плотно
вставляются
в
гнезда
пластин
и
служат
непосредственным
контактом
между
пластинами
.
Когда
все
вилки
вставлены
,
ток
проходит
от
пластины
к
пластине
без
заметного
сопротивления
.
Но
если
вынуть
какую
-
нибудь
вилку
,
то
ток
может
пройти
только
через
соответствующую
катушку
.
Рычажные
магазины
также
состоят
из
набора
катушек
,
прикреплен
-
ных
к
контактам
,
по
которым
скользят
рычаги
.
Величина
введенного
со
-
противления
отсчитывается
непосредственно
по
положению
рычагов
.
Потенциометр
.
Потенциометр
предназначен
для
плавного
измене
-
ния
напряжения
.
Чтобы
понять
работу
потенциометра
,
рассмотрим
сле
-
дующую
схему
(
рис
. 6).
Напряжение
источника
(300
В
)
подается
на
три
последовательно
соеди
-
ненных
сопротивления
R
1
, R
2
и
R
3
.
Вольтметр
V (
рис
. 7)
покажет
напряжение
источника
(U = 300
В
).
Вольтметры
V
1
, V
2
и
V
3
покажут
напряжения
(
или
падение
напряжений
)
на
соответствующих
сопротивлениях
R
1
, R
2
и
R
3
(
рис
. 7).
Напряжение
(
или
падение
напряжения
) –
это
разность
потенциалов
между
двумя
точками
электрической
цепи
.
Допустим
,
что
указанные
со
-
противления
равны
между
собой
R
1
= R
2
= R
3
= R.
Какие
напряжения
по
-
кажут
вольтметры
V
1
, V
2
и
V
3
?
Так
как
сопротивления
составляют
последовательную
с
источником
цепь
,
то
ток
в
этой
цепи
будет
один
– J.
Согласно
закону
Ома
,
для
участка
цепи
: U = JR.
Поэтому
U
1
= U
2
= U
3
,
или
(JR
1
= JR
2
= JR
3
).
Рис
. 4
b
a
c
c
a
b
R
R
R
А
А
А
M
N
Рис
. 5
Рис
. 6
R
1
R
2
R
3
10
Сумма
этих
напряжений
равна
общему
напряжению
источника
:
U = U
1
+ U
2
+ U
3
= 300
В
.
Таким
образом
,
все
три
вольтмет
-
ра
покажут
по
100
В
.
Рассмотрим
другой
вариант
:
R
1
> R
2
> R
3
.
Какой
вольтметр
по
-
кажет
большее
напряжение
?
Так
как
ток
в
цепи
один
– J,
то
пер
-
вый
вольтметр
покажет
U
1
=JR
1
,
второй
– U
2
= JR
2
,
третий
– U
3
= JR
3
,
т
.
е
.
напряжение
будет
большим
на
большем
сопротивлении
и
U
1
> U
2
> U
3
.
Можно
подобрать
такие
сопротивления
,
чтобы
U
1
= 150 B, U
2
= 100 B,
тогда
на
третьем
сопротивлении
вольтметр
покажет
50
В
(300
В
= 150
В
+ 100
В
+ 50
В
).
Рассмотренная
схема
представляет
так
называемую
схему
делителя
напряжения
.
Все
напряжение
источника
можно
разделить
на
3
части
:
равные
по
100
В
или
неравные
– 150
В
, 100
В
и
50
В
.
Точки
a
и
b
можно
использовать
в
качестве
источника
питания
в
100
В
(
в
одном
случае
)
или
50
В
(
другой
случай
).
Подбирая
соответствующим
образом
сопротивления
,
общее
напря
-
жение
источника
(
в
нашем
случае
300
В
)
можно
разделить
на
необходимые
по
величине
напряжения
для
питания
разных
схем
.
Подчеркнем
,
что
выше
была
рассмотрена
схема
делителя
напряже
-
ния
на
трех
сопротивлениях
.
Но
число
сопротивлений
может
быть
любым
–
два
,
три
,
четыре
и
т
.
д
.
Рассмотрим
работу
делителя
напряже
-
ния
,
подключив
к
источнику
вместо
двух
по
-
следовательно
соединенных
сопротивлений
переменное
сопротивление
,
или
реостат
.
Все
напряжение
источника
подается
на
две
ниж
-
ние
(
или
постоянные
)
клеммы
реостата
(
рис
. 8).
Снимается
напряжение
так
-
же
с
двух
клемм
:
обязательно
с
верх
-
ней
(
подвижной
)
клеммы
и
любой
нижней
и
подается
на
вольтметр
(
рис
. 9
а
)
и
с
вольтметра
далее
в
элек
-
трическую
цепь
.
Рассмотрим
,
как
будет
изменяться
напряжение
,
показываемое
вольт
-
метром
,
в
зависимости
от
положения
движка
реостата
.
Очевидно
,
что
ко
-
гда
движок
стоит
посредине
реостата
,
то
он
все
сопротивление
делит
на
2
равные
части
(R
1
= R
2
) (
см
.
рис
. 9b)
и
вольтметр
покажет
половину
всего
напряжения
источника
(U = 150
В
).
Вольтметр
покажет
меньшее
напряже
-
R
1
R
2
R
3
V
V
1
V
2
V
3
Рис
. 7
Рис
.13
300
В
300
В
Рис
.14
300
В
а
b
V
Рис
. 8
Рис
. 9