Глава II
ИЗМЕРЕНИЕ ОСНОВНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРИБОРАХ
Для измерения физических величин применяют приборы сравнения и непосредственного отсчета. В приборе сравнения измеряемая величина сравнивается с принятой мерой. Эти приборы обладают большой чувствительностью и точностью, но достаточно сложны и громоздки.
В технике наибольшее распространение получили приборы непосредственного отсчета, где измерение производится без видимого применения меры (амперметры, вольтметры, счетчики электрической энергии и др.). Такими приборами быстрее, проще и дешевле производить измерения. Приборы непосредственного отсчета проверяют по образцовым приборам.
Точность измерительных приборов обычно оценивают приведенной погрешностью, т. е. выраженным в процентах отношением абсолютной погрешности показания прибора к наибольшему номинальному показанию. Абсолютная погрешность — разность между измеренным и действительным значениями измеряемой величины. Приведенная погрешность, обусловленная недостатками самого прибора и определенная в нормальных рабочих условиях для данного прибора, называется основной погрешностью. По допустимой основной погрешности определяется класс точности электроизмерительного прибора (обозначается цифрой, указывающей погрешность прибора в процентах).
На электроизмерительные приборы согласно ГОСТ 22261—76 наносят условные обозначения принципа действия (табл. 3), класса точности, вида преобразователя тока, рода тока, защищенности от внешних магнитных полей, рабочего положения. Шкалы приборов обычно градуируют пропорционально действующему значению измеряемой электрической величины. В приборах, предназначенных для измерения средних и амплитудных значений, на шкалу наносится соответствующее обозначение.
3. Условные обозначения принципа действия приборов
Основным элементом электроизмерительного прибора является измерительный механизм (ИМ), преобразующий подводимую к нему электрическую энергию в механическую энергию перемещения подвижной части прибора и связанного с ней указателя (стрелки).
Электроизмерительные приборы классифицируют (табл. 4) в зависимости от используемого в них принципа действия. Наибольшее распространение получили магнитоэлектрические, электромагнитные, электродинамические и ферродинамические приборы.
4. Основные характеристики электроизмерительных приборов
Примечание, М — величина магнитного поля; Э — величина электрического поля; Ф — фазометр; Сч — счётчик; Лог — логометр.
В приборах магнитоэлектрической системы вращающий момент создается взаимодействием тока, проходящего по катушке, с полем постоянного магнита. Приборы используют для измерения на постоянном токе. Для измерения на переменном токе применяют преобразователь. Магнитоэлектрические приборы весьма чувствительны, собственное потребление энергии незначительное, внешние магнитные поля мало влияют на их показания.
В приборах электромагнитной- системы вращающий момент создастся за счет взаимодействия магнитного поля неподвижной катушки, по которой протекает измеряемый ток, с подвижным стальным сердечником. Создаваемый момент пропорционален квадрату измеряемого тока и не изменяет своего направления при изменении направления тока в катушке. Поэтому эти приборы пригодны для измерения на постоянном и переменном токах. Измерительный механизм обладает малой чувствительностью при сравнительно, большом потреблении энергии. Требуется его защита от внешних магнитных полей. Эти приборы просты в устройстве, недорогие, выдерживают значительные перегрузки, широко применяются в промышленных установках для измерения переменных токов, напряжений.
В электродинамических приборах используется принцип взаимодействия проводников с током. Прибор состоит из подвижной и неподвижной катушек, которые соединяют последовательно. Подвижная катушка стремится занять такое положение, чтобы направление се магнитного поля совпало с направлением поля неподвижной катушки. Вращающий момент пропорционален произведению токов в катушках. Электродинамические приборы имеют слабое собственное магнитное поле, поэтому они мало чувствительны и значительно зависят от внешних магнитных полей. При одновременном изменении токов в катушках направление вращающего момента остается неизменным, т. е. приборы пригодны для постоянного и переменного токов. Применяются в основном как лабораторные приборы для измерения мощности.
Ферродинамические приборы отличаются от электродинамических тем, что внутрь неподвижной катушки введен стальной сердечник. Наличие стали уменьшает точность прибора, усложняет его конструкцию, по увеличивает вращающий момент. Эти приборы применяют в основном как регистрирующие и щитовые приборы.
