Современные промышленные предприятия и жилищно-коммунальные хозяйства характеризуются потреблением различных видов энергии: электроэнергии, тепла, газа, сжатого воздуха и др. Для наблюдения за режимом потребления энергии необходимо измерять и регистрировать электрические и неэлектрические величины с целью дальнейшей обработки информации.
В электроснабжении измеряют ток (Г), напряжение (U), активную и реактивную мощности (Р, Q), электроэнергию (W), активное, реактивное и полное сопротивления (R, X, Z), частоту (/), коэффициент мощности (cosφ); в энергоснабжении — температуру (T), давление (р), расход энергоносителя (G), тепловую энергию (Е), перемещение (.X) и др.
Номенклатура приборов, используемых в энергоснабжении для измерения электрических и неэлектрических величин, весьма разнообразна как по методам измерений, так и по сложности преобразователей. Наряду с методом непосредственной оценки часто используют нулевой и дифференциальный методы, повышающие точность.
Ниже дана краткая характеристика измерительных приборов по принципу действия.
Магнитоэлектрические приборы имеют высокую чувствительность, малое потребление тока, плохую перегрузочную способность, высокую точность измерений. Их показания зависят от температуры окружающей среды. Амперметры и вольтметры имеют линейные шкалы, и используются часто как образцовые приборы, имеют малую чувствительность к внешним магнитным полям, однако чувствительны к ударам, вибрации.
Электромагнитные приборы имеют невысокую чувствительность, значительное потребление тока, хорошую перегрузочную способность, невысокую точность измерений. Шкалы не линейны и линеаризуются в верхней части специальным выполнением механизма. Чаще используются как щитовые технические приборы, просты и надежны в эксплуатации; чувствительны к внешним магнитным полям. Электромагнитные приборы могут измерять как постоянные, так и переменные токи и напряжение. При этом они реагируют на среднее квадратическое (действующее) значение переменного сигнала независимо от формы сигнала (в пределах сравнительно неширокого частотного диапазона).
Электродинамические и ферродинамические приборы обладают невысокой чувствительностью, большим потреблением тока, чувствительностью к перегрузкам, высокой точностью. У амперметров и вольтметров — нелинейные шкалы. Важной положительной особенностью являются одинаковые показания на постоянном и переменном токах, что позволяет поверять их на постоянном токе.
Приборы индукционной системы характеризуются невысокой чувствительностью, существенным потреблением тока, нечувствительностью к перегрузкам. Преимущественно они служат счетчиками энергии переменного тока. Такие приборы выпускаются одно-, двух- и трехэлементными для работы в цепях однофазных, трехфазных трехпроводных, трехфазных четырехпроводных. Для расширения пределов используются трансформаторы тока и напряжения.
Электростатические приборы имеют невысокую чувствительность, но чувствительны к перегрузкам и служат для измерения напряжения на постоянном и переменном токах. Для расширения пределов используются емкостные и резистивные делители. Электростатические вольтметры имеют малое потребление, широкий диапазон частот измерения; просты и надежны.
Термоэлектрические приборы характеризуются низкой чувствительностью, большим потреблением тока, низкой перегрузочной способностью, невысокой точностью и нелинейностью шкалы, а также невысоким быстродействием. Однако их показания не зависят от формы тока в широком диапазоне частот. Для расширения пределов амперметров используют высокочастотные трансформаторы тока. Приборы могут работать как с постоянными, так и с переменными токами и напряжениями.
Выпрямительные приборы характеризуются высокой чувствительностью, малым потреблением тока, небольшой перегрузочной способностью, линейностью шкалы. Показания приборов зависят от формы тока. Используются они в качестве амперметров и вольтметров, которые реагируют на среднее выпрямленное значение переменного сигнала, а не на действующее (которое чаще всего требуется). Градуируются они обычно в действующих значениях для частного случая синусоидального сигнала. При работе с несинусоидальными сигналами возможны большие погрешности измерения.
Цифровые электронные измерительные приборы преобразуют аналоговый входной сигнал в дискретный, представляя его в цифровой форме с помощью цифрового отсчетного устройства (ЦОУ) и могут выводить информацию на внешнее устройство — дисплей, циф- ропечать. Преимуществами цифровых измерительных приборов (ЦИП) являются:
- автоматический выбор диапазона измерения;
- автоматический процесс измерения;
- вывод информации в коде на внешние устройства;
- представление результата измерений с высокой точностью.
