Электроизмерительные приборы.
Рис. 111. Схемы включения амперметров:
а — непосредственное, б — непосредственное с шунтом, в — через трансформатор тока
По роду тока электроизмерительные приборы делят на приборы постоянного, переменного и постоянно-переменного тока, по конструкции — на щитовке и переносные. По степени точности все приборы делят на семь классов: 0,1; 0,2; 0,5; 1; 1,5; 2,5 и 4. Цифры класса точности показывают допустимую для данного прибора относительную погрешность в процентах.
Основные электроизмерительные приборы, применяемые в промышленных электроустановках, приведены в табл. 6.
Пример. Щитовой вольтметр до 250 В показал напряжение 220 В. При измерении напряжения вместо щитового прибора точным лабораторным вольтметром получили 215 В.
Абсолютная погрешность прибора 220—215=5 В.
По принципу действия электроизмерительные приборы бывают магнитоэлектрические, электромагнитные, электродинамические (в том числе ферродинамические), индукционные, тепловые, детекторные и др.
Таблица 6
Основные типы электроизмерительных приборов
Приборы для измерения тока (амперметры) включаются в цепь тока последовательно (рис. 111, а) и имеют поэтому катушки из проволоки сравнительно большого сечения с малым сопротивлением. Чтобы расширить пределы измерения тока, применяя ограниченное количество стандартных приборов, используют шунты (для постоянного тока) и трансформаторы тока (для переменного тока).
Добавочное
Рис. 112. Схемы включения вольтметров:
а — непосредственное, б — через добавочное сопротивление, в — через трансформатор напряжения
Шунт представляет собой калиброванное сопротивление, включаемое последовательно в цепь тока (рис. 111, б). Параллельно с шунтом включается милливольтметр, измеряющий падение напряжения в шунте, которое строго пропорционально силе тока, проходящего через шунт. Шкала милливольтметра отградуирована по току.
Трансформаторы тока имеют первичную обмотку с малым количеством витков, включаемую в цепь последовательно (рис. 111, в), и вторичную обмотку с большим количеством витков, к которой присоединяют амперметр или токовые катушки счетчиков.
Как отмечено в § 14, почти у всех трансформаторов тока номинальный ток вторичной обмотки равен 5 А (в некоторых цепях иногда применяют трансформаторы тока с другим номинальным вторичным током —1 и 10 А). В связи с этим амперметры, присоединяемые через трансформаторы тока, в большинстве случаев изготовляют на номинальный ток 5 А, но их шкалы имеют градуировку по току первичной обмотки. Так, например, амперметр со шкалой до 100 А предназначен для присоединения к трансформатору тока 100/5. При токе в цепи 50 А во вторичной обмотке трансформатора тока сила тока будет 2,5 А, но стрелка на шкале прибора показывает 50 А.
Рис. 113. Схемы включения ваттметров: а — однофазного, б — трехфазного
Приборы для измерения напряжения (вольтметры) включают в цепь параллельно (рис. 112) и имеют катушки из провода малого сечения с большим сопротивлением. Вольтметры включают в цепь непосредственно (рис. 112, а), через добавочное сопротивление (рис. 112, б) или через трансформаторы напряжения (рис. 112, в). Все трансформаторы напряжения имеют вторичную обмотку на напряжение 100 В.
Для измерения электрической мощности служат ваттметры. Электрическая мощность в однофазной цепи переменного тока равна произведению тока, напряжения и коэффициента мощности:
Соответственно ваттметры имеют две взаимодействующие друг с другом обмотки: токовую (последовательную) и вольтметровую (параллельную). Схемы включения однофазных и трехфазных ваттметров в электрическую цепь показаны на рис. 113.
Рис. 114. Схемы включения счетчиков активной энергии: а — однофазного, б —- трехфазного
Для измерения электрической энергии служат счетчики электрической энергии (рис. 114). Они бывают различных систем, но наиболее распространены для цепей переменного тока индукционные счетчики. Эти счетчики представляют собой ваттметры индукционной системы, но без пружин, противодействующих вращению диска. При прохождении тока диск непрерывно вращается и приводит в действие счетный механизм счетчика.
Трехфазные счетчики могут служить для учета активной и реактивной энергии. Пользуясь показаниями обоих счетчиков, можно определить средневзвешенный коэффициент мощности (cos φ) за определенный отрезок времени (подробнее см. гл. VII). Чтобы непосредственно замерить коэффициент мощности, используют прибор, называемый фазометром.
Для измерения частоты переменного тока служат частотомеры. Наиболее распространенными являются стрелочные частотомеры, которые включаются в цепь так же, как. вольтметры, т. е. параллельно.
Международная система единиц измерений (СИ).
С 1 января 1963 г. в СССР введена Международная система единиц измерений, принятая XI Международной генеральной конференцией по мерам и весам в 1960 г. Эта система единиц обозначается символом SI (в русском написании СИ — система интернациональная).
Как известно, существует много разнообразных систем единиц измерений, что вносит немало затруднений и путаницу в расчеты с переводными коэффициентами. Так, для сопоставления тепловой энергии, измеряемой калориями, с электрической применяют коэффициенты, связывающие калории с ваттами. Мощность машин и двигателей измеряют в лошадиных силах и с помощью коэффициентов их переводят в киловатты. В различных странах применяют разные единицы длины, температуры и других величин. Так, длину измеряют в метрах, милях, футах, температуру — в градусах Цельсия, Фаренгейта и т. д.
Международная система единиц состоит из 6 основных, 2 дополнительных и 27 производных единиц. Основными единицами являются:
длина — метр (м); *
масса — килограмм (кг);
время — секунда (с);
термодинамическая температура — градус Кельвина (°К);
сила тока — ампер (А);
сила света — свеча (св);
Температура в градусах Кельвина больше температуры в градусах Цельсия на 273,15° (округленно на 273°). Разность температур следует обозначить «град.», так как безразлично, измерялась она в градусах Кельвина или Цельсия; изменение температуры на 1 ° С соответствует изменению температуры на 1° К.
Это следует понимать так: допустим, что тело, у которого температура была 100° С (в системе СИ 373° К), нагрелось до 150° С (или 423° К), упоминая о разности температур, мы должны обозначить ее 50° независимо от единицы измерения.
За единицу силы в системе СИ принят 1 ньютон (1 Н) — сила, сообщающая телу массой в 1 кг ускорение в 1 м-с2.
За единицу работы и энергии в системе СИ принят джоуль (Дж), который представляет собой работу силы 1 Н на пути 1 м. Это величина очень незначительна, в связи с чем применяют единицы, кратные Джоулю: 1 килоджоуль (кДж) = 1000 Дж; 1000 кДж = 1 мегаджоуль (МДж).
За единицу мощности в системе СИ принят 1 Вт, представляющий собой работу 1 Дж, совершенную в 1 с.
Таким образом, 1 Вт-ч=3600 Дж=3,6 кДж и 1 кВт-ч=3,6 МДж.
Расход энергии 10000 кВт-ч составит 36000 МДж.
Из приведенных примеров видно, что система единиц СИ, будучи универсальной для всех видов .измерений (механических, тепловых, электрических и др.) и единой для всех стран земного шара, позволяет обходиться без многообразных переводных коэффициентов и тем самым значительно упрощает и облегчает научные и технические расчеты и способствует лучшему взаимопониманию всех стран в области науки, техники и производства. Вместе с тем эта система единиц вносит много непривычных понятий и, естественно, требует известного времени для того, чтобы освоить ее и полностью перейти к ее применению. Необходимо также время на изготовление и внедрение измерительных приборов, приспособленных к системе СИ.
