Файл: Ответы по метрологии 1-40.doc

30.Омметры с логометрическими измерителями

Логометры, применяемые в схемах омметров (мегомметров), представляют собой магнитоэлектрические измерители с двумя рамками, расположенными под углом друг к другу и укреплёнными на одной оси со стрелкой (рис. 12). Ток к рамкам подводится с помощью гибких ленточек, практически не создающих противодействия повороту рамок. Поэтому при отсутствии тока в рамках подвижная часть находится в состоянии безразличного равновесия. В зазоре между полюсными наконечниками и сердечником создаётся неравномерное магнитное поле вследствие применения, например, сердечника с эллиптической формой сечения. Цепи обеих рамок подключают к общему источнику питания. Через рамки текут токи I1 и I2, магнитные поля которых, взаимодействуя с полем постоянного магнита, создают вращающие моменты противоположных направлений. Подвижная часть устанавливается в такое положение, при котором встречные вращающие моменты рамок равны. Это положение равновесия зависит лишь от отношения токов I2/I1 и не зависит (в определённых пределах) от значений этих токов. Поэтому приборы с логометрическими измерителями не требуют предварительной установки нуля и их показания не зависят от напряжения питания при его изменении в достаточно широких пределах.

Рис. 12. Схема омметра с логометрическим измерителем

Большие сопротивления измеряются по последовательной схеме, при включении объекта измерений в цепь одной из рамок через зажимы 1 и 2. Отношение токов а следовательно, и угол поворота подвижной системы зависят от значения Rx, отсчитываемого по одной из шкал логометра («MΩ»). Пределы измерений определяются сопротивлениями R1 и R2+R3. Относительно малые сопротивления измеряются по параллельной схеме, для чего объект измерений через зажимы 2 и 3 (при замкнутых зажимах 1 и 2) включается параллельно цепи одной из рамок измерителя. Отсчёт производится по второй шкале логометра («кΩ»).

32. Термоэлектрический прибор

 Прибор для измерения силы переменного тока, реже электрического напряжения, мощности. Представляет собой сочетание магнитоэлектрического измерителя с одним или несколькими термопреобразователями. Термопреобразователь состоит из термопары (или нескольких термопар) и нагревателя, по которому протекает измеряемый ток (рис.). Под действием тепла, выделяемого нагревателем, между свободными концами термопары возникает термоэдс, измеряемая магнитоэлектрическим измерителем. Для расширения пределов измерения термопреобразоватслей (по току от 1 а и выше) используют высокочастотные измерительные трансформаторы тока.

  Т. п. обеспечивают сравнительно большую точность измерений в широком диапазоне частот и независимость показаний от формы кривой тока, протекающего через нагреватель. Их основные недостатки — зависимость показаний от температуры окружающей среды, значительное собственное потребление мощности, недопустимость больших перегрузок (не более чем в 1,5 раза). Применяются преимущественно для измерения действующего значения силы переменного тока (от единиц мка до нескольких десятков а) в диапазоне частот от нескольких десятков гц до нескольких сотен Мгц с погрешностью 1—5%.

Схемы термоэлектрических приборов для измерения тока: а — контактная, с одной термопарой; б, в — бесконтактные, с одной и с несколькими включенными последовательно термопарами; г — с включением через высокочастотный трансформатор тока ТТ; Ix — измеряемый ток; rн — нагреватель; rt — термопара; ИМ — магнитоэлектрический измеритель.

33. Электродинамические и ферродинамические приборы

Электродинамические и ферродинамические приборы основаны на принципе взаимодействия токов разных обмоток, из которых одна неподвижная, а другая может изменять свое положение относительно первой. К подвижной обмотке прибора электрическая энергия подводится спиральными пружинами или растяжками.

Электродинамические и ферродинамические измерительные приборы применяют для измерения тока, напряжения, мощности и других электрических величин постоянного и переменного токов. Шкалы вольтметров и амперметров — неравномерные, а ваттметров — практически равномерные.

Электродинамические приборы обеспечивают наиболее высокую точность при измерениях в цепях переменного тока частотой до 20 кГц, однако они не выносят перегрузку, отличаются значительной мощностью потребления электрической энергии и на их показания влияют внешние магнитные поля.

Для уменьшения этого влияния в приборах высокого класса точности применяют экранирование и астатическое построение измерительной системы. Стоимость электродинамических приборов высокая.

Шкала электродинамических измерительных приборов часто бывает разделена на делений без указания значений этих делений в измеряемых единицах. В этом случае постоянную прибора, т. е. число измеряемых единиц, отвечающих одному делению шкалы, находят по формулам:

для вольтметра

INCLUDEPICTURE "http://electricalschool.info/uploads/posts/2012-11/1353495400_1.png" \* MERGEFORMATINET

для амперметра 

INCLUDEPICTURE "http://electricalschool.info/uploads/posts/2012-11/1353495345_2.png" \* MERGEFORMATINET

для ваттметра 

INCLUDEPICTURE "http://electricalschool.info/uploads/posts/2012-11/1353495357_3.png" \* MERGEFORMATINET

где Uном и Iном– соответственно номинальные напряжение и ток прибора, αмах— полное число делений шкалы.

В электродинамических амперметрах на номинальный ток до 0,5 А и вольтметрах обе обмотки прибора соединены между собой последовательно, а в амперметрах с пределами измерения свыше 0,5 А — параллельно.

Расширение пределов измерения электродинамических амперметров обеспечивают разделением неподвижной обмотки на секции, что позволяет изменять диапазон измерений прибора вдвое, а также применением шунтов на постоянном токе и измерительных трансформаторов тока при измерениях в цепях переменного тока.

Расширение пределов измерения электродинамических вольтметров достигается применением добавочных резисторов, а при измерениях в цепях переменного тока, кроме того, использованием измерительных трансформаторов напряжения. 

INCLUDEPICTURE "http://electricalschool.info/uploads/posts/2012-11/1353495410_p11.jpg" \* MERGEFORMATINET

Рис. 1. Схемы включения однофазного ваттметра: а — непосредственно в сеть, б — через измерительные трансформаторы напряжения и тока.

Среди электродинамических измерительных приборов наибольшее распространение получил ваттметр (рис. 1, а), у которого неподвижная обмотка с небольшим числом, витков толстой проволоки включена в цепь последовательно, а подвижная, соединенная со встроенным в корпус или с наружным добавочным резистором — параллельно тому участку цепи, в котором измеряют мощность. Для отклонения стрелки ваттметра в необходимом направлении следует соблюдать правила включения прибора: электрическая энергия должна поступать в прибор со стороны генераторных зажимов обмоток, которые отмечены на приборе знаком «*».

На шкале каждого ваттметра приведены номинальные напряжение и ток, для которых предназначен прибор. При необходимости допускается в течение 2ч напряжение и ток доводить до 120 % их номинальных значений. Некоторые электродинамические ваттметры имеют переключаемые пределы измерения как по номинальному напряжению, так и по номинальному току, например 30/75/150/300 В и 2,5/5 А.

Расширение шкалы электродинамических ваттметров по току осуществляют так же, как у электродинамических амперметров, а расширение шкалы по напряжению — аналогично электродинамическим вольтметрам. Если электродинамический ваттметр включен через измерительные трансформаторы напряжения и тока (рис. 1, б), измеряемую мощность находят по формуле

INCLUDEPICTURE "http://electricalschool.info/uploads/posts/2012-11/1353495349_4.png" \* MERGEFORMATINET

где Кu и Ki —номинальные коэффициенты трансформации соответственно измерительных трансформаторов напряжения и тока, Cвт — постоянная ваттметра, α — число делений, отсчитанных по прибора.

При включении электродинамического фазометра в цепь переменного тока (рис. 2) надо следить, чтобы провода, подводящие энергию к прибору, были присоединены к генераторным зажимам, отмеченным на приборе знаком «*». Такое непосредственное включение возможно, если напряжение сети соответствует номинальному напряжению фазометра, а ток нагрузки не превышает его номинального тока. тока.

Номинальное напряжение и ток фазометра приведены на его шкале, где также имеются обозначения: «ИНД» для части шкалы, соответствующей току, отстающему от напряжения, и «ЕМК» для части шкалы, отвечающей опережающему току. В том случае, если напряжение и ток цепи превышают соответствующие номинальные напряжение и ток фазометра, его необходимо включать через соответствующие измерительные трансформаторы напряжения и тока. 

INCLUDEPICTURE "http://electricalschool.info/uploads/posts/2012-11/1353495427_p12.jpg" \* MERGEFORMATINET

Рис. 2. Схема включения фазометра.

Ферродинамические приборы аналогичны электродинамическим приборам, но отличаются от них усиленным магнитным полем неподвижной обмотки за счет магнитопровода из ферримагнитного материала, что увеличивает вращающий момент, повышает чувствительность, ослабляет влияние внешних магнитных полей и уменьшает мощность потребления электрической энергии. Точность ферродинамических измерительных приборов ниже точности электродинамических прибором. Они пригодны для использования и цепях переменного тока частотой от 10 Гц до 1,5 кГц. 

INCLUDEPICTURE "http://electricalschool.info/uploads/posts/2012-11/1353495438_5.jpg" \* MERGEFORMATINET

Рис. 3. Принципиальная схема ферродинамического частотомера 

INCLUDEPICTURE "http://electricalschool.info/uploads/posts/2012-11/1353495436_p13.jpg" \* MERGEFORMATINET  

Рис. 4. Схема включения частотомера: а - непосредственно в сеть, б - через добавочное сопротивление

Ферродинамические частотомеры обычно включают в сеть переменного напряжения параллельно или через добавочное устройство ДУ (рис. 4, а, б), представляющее собой электрическую цепь с резисторами, индуктивными катушками и конденсаторами, находящимися в отдельном кожухе. При включении частотомера нужно проверять соответствие напряжения сети номинальному напряжению прибора, которое указано на его шкале. Изготовляют также ферродинамические частотомеры без добавочных устройств на несколько номинальных напряжений, каждому из которых соответствуют определенный зажим прибора и общий зажим, отмеченный знаком «*».