Электроника и электротехника. Шпаргалка
Шрифт:
где С и С'' – коэффициенты пропорциональности.
При переменном токе вращающий момент пропорционален произведению мгновенных значений токов:
i1 = I1m sin t и i2 = I2m sin (t + ).
Показание прибора в этом случае определяется средним за период значением вращающего момента:
где С – коэффициент, зависящий от числа витков, геометрических размеров и расположения катушек;
I1 и I2 – действующие
– угол сдвига фаз между векторами токов I1 и I2.
При равенстве моментов (Мвр = Мпр) подвижная обмотка отклоняется на угол и стрелка указывает на шкале числовое значение измеряемой электрической величины. Для успокоения подвижной части прибора используют воздушные демпферы. Электродинамические приборы применяют для измерения мощности, тока и напряжения в цепях переменного тока.
Приборы электродинамической системы обладают высокой точностью (обусловленной отсутствием ферромагнитных сердечников) и могут быть использованы для измерения электрических величин в цепях постоянного и переменного тока. Недостатками приборов являются чувствительность к перегрузкам и влияние посторонних магнитных полей на точность измерений. Приборы этой системы используются в качестве амперметров, вольтметров и ваттметров.
28. ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ
Показания электроизмерительных приборов несколько отличаются от действительных значений измеряемых величин. Это вызвано непостоянством параметров измерительной цепи (изменением температуры, индуктивности и т. п.), несовершенством конструкции измерительного механизма (наличие трения и т. д.) и влиянием внешних факторов (внешних магнитных и электрических полей, изменений температуры окружающей среды и т. д.).
Разность между измеренным Au и действительным Aд значениями контролируемой величины называется абсолютной погрешностью измерения: A = Au – Aд.
Если не учитывать значения измеряемой величины, то абсолютная погрешность не дает представления о степени точности измерения. Предположим, что абсолютная погрешность при измерении напряжения составляет U = 1B. Если указанная погрешность получена при измерении напряжения в 100 В, то измерение произведено с достаточной степенью точности. Если же погрешность U = 1B получена при измерении напряжения в 2 В, то степень точности недостаточна. Поэтому погрешность измерения принято оценивать не абсолютной, а относительной погрешностью.
Относительная погрешность измерения представляет собой отношение абсолютной погрешности к действительному значению измеряемой величины, выраженное в процентах:
Поскольку действительное значение измеряемой величины при измерении не известно, для определения АА и у можно воспользоваться классом точности прибора, представляющим собой обобщенную характеристику средств измерений, определяемую предельными допустимыми погрешностями.
Амперметры, вольтметры и ваттметры подразделяются на восемь классов точности: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0. Цифра, обозначающая класс точности, определяет наибольшую положительную или отрицательную основную приведенную погрешность, которую имеет данный прибор.
Под основной приведенной погрешностью прибора понимают абсолютную погрешность, выраженную в процентах по отношению к номинальной величине прибора:
Например, прибор класса
29. ИЗМЕРЕНИЕ ТОКА
В установках постоянного тока для этой цепи применяются главным образом приборы магнитоэлектрической системы и реже – приборы электромагнитной системы. В установках переменного тока используются преимущественно амперметры электромагнитной системы. Для уменьшения погрешности измерения необходимо, чтобы сопротивление амперметра (или полное сопротивление амперметра и шунта) было на два порядка меньше сопротивления любого элемента измеряемой цепи.
Для расширения предела измерения амперметра (в k раз) в цепях постоянного тока служат шунты(резисторы, включаемые параллельно амперметру (рис. 34).
Рис. 34. Схема присоединения шунта к амперметру
Сопротивление шунта определяется из соотношения
rш (Imax – Ia, Н) = ra Ia, Н,
где Imax – наибольшее значение тока в контролируемой цепи (предел измерения тока амперметром при наличии шунта);
Ia, Н – предельное (номинальное) значение тока прибора при отсутствии шунта.
Отсюда
где Ia – показание амперметра.
Шкалу амперметра часто градуируют с учетом включенного шунта; тогда значение измеряемого тока I отсчитывается непосредственно по шкале прибора.
В цепях переменного тока для расширения пределов измерения амперметров используют трансформаторы тока.
Методы измерений. На практике применяют различные методы измерения электрических величин. Наибольшее распространение в электроизмерительной технике получил метод непосредственной оценки. При использовании этого метода числовое значение измеряемой величины определяют непосредственно по показанию прибора, шкала которого отградуирована в единицах измеряемой величины. К подобным измерениям относят определение тока по показанию амперметра, напряжения по показанию вольтметра, мощности по показанию ваттметра, сопротивления по показанию омметра, cos по показанию фазометра и т. д.
В некоторых случаях электрическую величину приходится определять косвенно – по данным измерений других электрических величин. Так, значение cos находят по измеренным величинам мощности Р, напряжения U и тока I, значение сопротивления – по измеренным величинам U и I и т. д. Это косвенный метод измерения.
В измерительной технике и особенно в автоматических устройствах широко используется метод сравнения. В основе этого метода лежит сравнение измеряемой величины с известной идентичной физической величиной. Из области неэлектрических измерений можно, например, указать известный способ определения при помощи чашечных весов массы (веса) какого(либо предмета путем сравнения его с массой (весом) гирь в момент равновесия.
В электроизмерительной технике различают две разновидности метода сравнения: мостовой компенсационный.
30. ИЗМЕРЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ
Для измерения значения напряжения на каком(либо элементе электрической цепи (генераторе, трансформаторе, нагрузке) к выводам элемента присоединяют вольтметр. Для уменьшения погрешности измерения необходимо, чтобы сопротивление вольтметра (или общее сопротивление вольтметра и добавочного резистора) было на два порядка больше сопротивления любого элемента измеряемой цепи.