Класифікація електровимірювальних приладів. Шкали приладів. Чутливість приладів. Клас точності приладів.

Перерахуйте відомі вам електровимірювальні прилади.

Електровимірювальні прилади призначені для перетворення різних електричних величин (сили струму, напруги, активних і реактивних потужностей та енергій, коефіцієнта потужності, опору, індуктивності, ємності та інших) у візуальну форму, зручну для сприйняття.

Електровимірювальний прилад складається з вимірювального механізму, який поміщений у корпус, та допоміжних частин (затиски для підключення, перемикачі меж вимірювань, блок живлення, коректор та інші). Вимірювальний механізм складається з рухомої і нерухомої частин, та має шкалу з певною кількістю поділок.

Принцип дії вимірювального механізму може бути заснований на явищі електромагнетизму, електромагнітної сили або теплової дії струму. В результаті цих явищ виникає обертаючий момент, який повертає рухому частину вимірювального механізму разом з покажчиком (стрілкою). Стрілка відхиляється на кут, прямо пропорційний значенню вимірюваної фізичної величини. В протидію обертаючому моменту (електромагнітним або механічним шляхом) створюється рівний та протидіючий момент, тому що інакше стрілка буде відхилятися до кінця шкали при будь-якому значенні вимірюваної величини (відмінної від нуля).

Для вимірювання електричних величин найбільш частіше застосовуються наступні прилади:

сили струму – амперметр;

напруги – вольтметр;

потужності – ватметр;

електроенергії – електричний лічильник;

коефіцієнта потужності – фазометр;

опору – омметр, вимірювальний міст;

частоти – частотомір.

Електровимірювальні прилади розрізняються за наступними ознаками: вимірювана фізична величина; рід струму; клас точності; принцип дії; спосіб відліку та характер шкали; характер застосування й установки, та іншим.

За родом струму прилади поділяються так:

прилади, призначені для вимірювання на постійному струмі;

прилади, призначені для вимірювання на змінному струмі;

прилади, призначені для вимірювання на постійному і змінному струмі.

Існують вісім класів точності приладів:

0,05 ; 0,1 ; 0,2 ; 0,5 ; 1,0 ; 1,5 ; 2,5 ; 4,0 .

За принципом дії прилади підрозділяються так: магнітоелектричні, електромагнітні, електродинамічні, індукційні, термоелектричні, випрямні та інші.

За способом відліку прилади можуть бути такими, що показують (з безпосереднім відліком по шкалі) та такими, що реєструють (самописи, осцилографи). Шкала приладів, що показують, може бути рівномірною (всі поділки однакові) та нерівномірною (не всі поділки однакові); більш точне вимірювання здійснюється за допомогою рівномірної шкали.

За характером застосування прилади підрозділяються так: стаціонарні (встановлювані на одному місці), переносні, транспортні (для мобільних установок). Встановлювати прилади можна вертикально (як правило, щитові прилади), горизонтально та під кутом до горизонталі.

Електровимірювальні прилади характеризуються наступними величинами:

2. Межа вимірювання – найбільше значення фізичної величини, яке можна виміряти приладом.

3. Ціна поділки – кількість одиниць вимірюваної фізичної величини в одній поділці шкали приладу.

4. Чутливість – кількість поділок шкали, на яку відхиляється стрілка приладу при зміні вимірюваної фізичної величини на одну одиницю.

5. Показання приладу – значення фізичної величини, яке вимірює прилад (визначається як добуток ціни поділки приладу на кількість поділок, на яке відхилилася стрілка приладу при вимірюванні).

6. Абсолютна похибка – різниця між показанням приладу та дійсним значенням вимірюваної фізичної величини.

7. Відносна похибка – відношення абсолютної похибки до дійсного значення вимірюваної фізичної величини (виражене у відсотках).

8. Приведена похибка – відношення абсолютної похибки до межі вимірювання приладу (виражене у відсотках).

9. Клас точності – відношення максимальної абсолютної похибки (встановлюваної при проектуванні приладу) до межі вимірювання приладу (виражене у відсотках).

Для зменшення похибки вимірювання необхідно вибирати межу вимірювання приладу так, щоб його показання знаходилося на останній третині шкали приладу.

При роботі електровимірювальний прилад повинний споживати мінімально можливу потужність, щоб не змінювати режим роботи контрольованого об'єкта.

Для чого призначені електровимірювальні прилади?

Що розуміється під показанням приладу?

Збільшення межі вимірювання приладів

Силу струму вимірюють амперметром, який вмикають у коло послідовно. Для розширення меж вимірювання амперметра використовують шунти і трансформатори струму.

Шунти можна використовувати у колах постійного та змінного струму.

Шунт — це невеликий опір, який вмикається паралельно амперметру. Щоб розрахувати опір шунта, необхідно опір амперметра R_а розділити на n— 1. Число n показує, у скільки разів струм, який потрібно виміряти I, більший за струм, на який розрахований амперметр I_а.

R_ш=R_a/(n-1)

n=I/Iа

Наприклад: амперметром з номінальним струмом I_а=25мА і внутрішнім опором R_а=10 Ом треба виміряти струм величина якого складає I=50A. Підібрати опір шунта. В даному випадку шунтуючий множник буде дорівнювати n=50/25•10^-3=2000. Тоді величина опору шунта становить:

R_ш=10/(2000-1)=0,005Ом

Шунти виготовляють з манганіну; вони бувають внутрішніми (вмонтованими в прилад) або зовнішніми (окремими від приладу), Внутрішні шунти роблять на невеликі струми - до десятків ампер, а зовнішні — на струми до десятків тисяч ампер.

Трансформатор струму призначений для розширення меж вимірювання амперметра у колах змінного струму.

Трансформатор струму великий вимірюваний струм зменшує до струму I₂ = 5А. Помноживши струм I₃ на коефіцієнт трансформації, знайдемо вимірюваний струм I₁.

Напругу вимірюють вольтметром, який вмикається паралельно тієї ділянки кола, на якій потрібно виміряти спад напруги. Щоб розширити межі вимірювання вольтметра, використовують додаткові опори і трансформатори напруги.

Додаткові опори у колах постійного і змінного струму вмикають послідовно з вольтметром. Щоб розрахувати додатковий опір, необхідно опір вольтметра R_в помножити на n — 1. Число n показує, у скільки разів напруга, яку потрібно виміряти U, більша за напругу, на яку розрахований вольтметр U_в.

R_д=R_в•(n-1)

n=U/Uв

Додаткові опори, як і шунти можуть бути зовнішніми або внутрішніми.

Трансформатори напруги використовують для розширення межі вимірювання вольтметром тільки у колах змінного струму. Трансформатор напруги в ціле число разів зменшує високу напругу, яку потрібно виміряти U₁, до більш низької напруги U₂=100В. Помноживши U₂ на коефіцієнт трансформації трансформатора, знайдемо вимірювану напругу.

Вибір електровимірювального приладу здійснюється в такий спосіб:

визначається вимірювана фізична величина та прилад для вимірювань (сила струму – амперметр, напруга – вольтметр, потужність – ватметр і так далі);

визначається рід струму в колі (постійний, змінний);

визначається необхідний клас точності приладу;

визначається характер застосування й установки;

визначається система приладу (магнітоелектрична, електромагнітна і так далі);

визначається межа вимірювання приладу;

визначається ціна поділки приладу.

Перелічіть основні прилади, які найбільш частіше застосовуються для електричних вимірювань.

Для чого збільшують межі вимірювання струму чи напруги?