Приборы для измерения параметров электрического тока.

Для измерения силы тока используют амперметры. На принципиальных электрических схемах их изображают в виде кружка с буквой А внутри. Характерной особенностью амперметра является малое внутреннее сопротивление для того, чтобы его включение не π ι меняло значения силы измеряемого тока. Если измеряемая сила тока не превышает допустимую для данного амперметра, то ею включают в цепь последовательно с нагрузкой (рис. 6, а).
Если сила тока в цепи превышает допустимое для данного амперметра значение, то при измерениях постоянного тока применяют шунты RS (рис. 6, б), а переменного тока — трансформатора тока ТА (рис. 6, в).

Рис. 6. Измерение силы тока:
а — общая схема; б — с применением шунта; в — с использованием трансформатора тока

Трансформатор тока состоит из замкнутого магнитопровода, набранного из тонких листов электротехнической стали, на котором намотаны две обмотки: первичная (зажимы 3 и 4) с небольшим числом витков из толстого провода и вторичная (зажимы 1 и 2) с большим числом витков тонкого провода.
При протекании по первичной обмотке трансформатора тока, амперметр, включенный во вторичную обмотку по схеме на рисунке 6, в, будет показывать значение тока, (здесь к — коэффициент трансформации трансформатора тока, который указан на его щитке: 5/80,5/100 и т. д.).
Напряжение измеряют с помощью вольтметров. Чтобы не вносить существенную погрешность в измерительную цепь, внутреннее сопротивление вольтметров делают достаточно большим (1000 Ом и более).

Рис. 7. Измерение напряжения:

а — общая схема; б — с добавочным сопротивлением; в — с трансформатором напряжения

Вольтметр включают параллельно нагрузке (рис. 7, а). Если измеряемое напряжение превышает допустимое для данного вольтметра значение, то для расширения предела его измерения используют либо добавочное сопротивление (рис. 7, б) на постоянном токе, либо трансформатор напряжения ТН (рис. 7, в) на переменном токе. У трансформатора напряжения показание вольтметра во вторичной обмотке U2~ к U1.
Мощность в цепях постоянного и переменного токов измеряют с помощью ваттметра. Ваттметр имеет две обмотки: токовую с малым сопротивлением и напряжения (зажимы U* и U). Звездочка в обозначении зажима означает начало обмотки.
Токовая обмотка включается, как амперметр, последовательно с нагрузкой (рис. 7), а обмотка напряжения — как вольтметр, параллельно. В цепях постоянного тока ваттметр измеряет полную мощность, а в цепях переменного тока — активную составляющую мощности P — UIcos φ (здесь φ — угол сдвига фаз между силой тока и напряжением).

Приборы для измерения расхода электрической энергии.

Как было показано ранее, расход электрической энергии равен произведению мощности потребителя (нагрузки) Р на время его работы W= Pt [кВт · ч] Существует несколько способов определения количества израсходованной электроэнергии. Наиболее простейших является косвенный способ, для которого необходимо знать мощность всех нагрузок и время их работы. Прямой метод подразумевает использование специальных счетчиков расхода электрической энергии. Наиболее распространены индукционные счетчики, принцип действия которых показан на рисунке 8. Алюминиевый диск 1 счетчика закреплен на вращающейся оси. С двух сторон диска размещены электромагниты 2 и 3. Диск находится в зазоре постоянного магнита 4.
При подключении катушки электромагнита 2 как вольтметра, т. е. параллельно нагрузке, а катушки электромагнита 3 как амперметра (последовательно с нагрузкой) они создают за счет вихревых токов электромагнитную вращающую силу FэM.

Рис.  8. Измерение мощности
Рис. 9. Принцип действия индукционного счетчика:
—
1 — диск; 2,3 — электромагниты; 4 — постоянный магнит

Из- за особенностей конструкции электромагнитная сила прямо пропорциональна мощности нагрузки Р. Под действием этой силы диск начинает вращаться с ускорением. Постоянный магнит 4 также создает электромагнитную силу, пропорциональную скорости вращения диска, но направленную в обратную сторону по отношению к силе.
По мере увеличения скорости вращения диска увеличивается тормозящая сила от постоянного магнита, при определенном значении которой силы уравновешивают друг друга. Диск начинает вращаться с постоянной частотой п, пропорциональной мощности нагрузки. Произведение скорости (или числа оборотов диска) на время будет соответствовать количеству расходуемой электроэнергии. Для подсчета числа оборотов используют шестеренным счетный механизм.

Рис. 10. Схема подключения счетчика
На рисунке  10  показана стандартная схема подключения однофазного индукционного счетчика расхода электроэнергии. Линейный провод от питающей сети подключен к клемме 1 счетчика, а нулевой провод — к клемме 3.
Провода от нагрузки соединены соответственно с клеммами 2 и 4.
Кроме однофазных существуют и трехфазные индукционные счетчики расхода электроэнергии, позволяющие выполнять измерения непосредственно в трехфазных цепях. Для измерения расхода электроэнергии в одно- и трехфазных сетях начинают применять электронные счетчики, выполненные на базе микропроцессора. Их преимущества: высокая точность измерения, надежность, многофункциональность и возможность передачи информации на компьютер.