Выполнил Карлов Р П Мамонтов Д А

Выполнил: Карлов Р. П. , Мамонтов Д. А. Группа: Аи. Б-232

Электроизмерительные приборы — класс устройств, применяемых для измерения различных электрических величин.

КЛАССИФИКАЦИЯ Вольтметры Амперметры – для измерения силы тока – для измерения напряжения Омметрыдля измерения электрического сопротивления Электрические счётчики — для измерения потреблённой электроэнергии Ваттметры и варметры – для измерения мощности электрического тока; Мультиметры (иначе тестеры, авометры) — комбинированные приборы

Электроизмерительные приборы устроены на основе взаимодействия магнитных полей.

Берут лёгкую алюминиевую рамку 2 прямоугольной формы, наматывают на неё катушку из тонкого провода. Рамку крепят на двух полуосях О и О', к которым прикреплена также стрелка прибора 4. Ось удерживается двумя тонкими спиральными пружинами 3. Силы упругости пружин, возвращающие рамку к положению равновесия в отсутствие тока, подобраны такими, чтобы были пропорциональными углу отклонения стрелки от положения равновесия. Катушку помещают между полюсами постоянного магнита М с наконечниками формы полого цилиндра. Внутри катушки располагают цилиндр 1 из мягкого железа. Такая конструкция обеспечивает радиальное направление линий магнитной индукции в области нахождения витков катушки (см рисунок). В результате при любом положении катушки силы, действующие на неё со стороны магнитного поля, максимальны и при неизменной силе тока постоянны.

Увеличивая силу тока в рамке в 2 раза можно заметить, что рамка повернётся на угол, вдвое больший. Силы, действующие на рамку с током прямо пропорциональны силе тока, то есть можно, проградуировав прибор, измерять силу тока в рамке. Точно так же можно прибор настроить на измерение напряжения в цепи, если проградуировать шкалу в вольтах, причём сопротивление рамки с током должно быть выбрано очень большим по сравнению с сопротивлением участка цепи, на котором измеряем напряжение, так как вольтметр подсоединяют параллельно к потребителю тока и вольтметр не должен отводить большой ток, чтобы не нарушить условия прохождения тока по потребителю тока и не исказить показания напряжения на изучаемом участке электрической цепи.

Вольтметр: стрелка поворачивается в магнитном поле магнита

ВОЛЬТМЕТР – прибор для измерения напряжения на участке электрической цепи. Для уменьшения влияния включенного вольтметра на режим цепи он должен обладать большим входным сопротивлением. Вольтметр имеет чувствительный элемент, называемый гальванометром. Для увеличения сопротивления вольтметра последовательно с его чувствительным элементом включают добавочное сопротивление.

АМПЕРМЕТР – прибор для измерения тока, протекающего по участку цепи. Для уменьшения искажающего влияния на электрическую цепь должен обладать малым входным сопротивлением. Имеет чувствительный элемент, называемый гальванометром. Для уменьшения сопротивления амперметра параллельно его чувствительному элементу включают шунтирующее сопротивление (шунт).

ОММЕТР – прибор для измерения электрического сопротивления, позволяющий производить отсчёт измеряемого сопротивления непосредственно по шкале. В современных приборах для измерения сопротивления и других электрических величин используются другие принципы и выдаются результаты в цифровом виде.

Счетчики - это электроизмерительные приборы для учёта электроэнергии, отдаваемой станцией в сеть или получаемой потребителем от сети за определённый промежуток времени.

ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ И ЦЕНА ДЕЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ПРИБОРА Цена деления (С) прибора равна значению измеряемой величины, которое вызывает отклонение указателя на одно деление шкалы прибора. Пусть, например, вольтметр имеет два предела измерений: 10 и 30 В. Шкала имеет 100 делений. Цена деления для предела 10 В равна 0, 1 В, для предела 30 В она составляет 0, 3 В.

Чувствительностью (S) электроизмерительного прибора называется отношение линейного или углового перемещения указателя (стрелки) прибора к измеряемой величине, вызвавшей это перемещение: где - линейное или угловое перемещение, Х - измеряемая величина

ПОГРЕШНОСТИ ПРИБОРОВ Погрешность измерительного прибора — разность между показаниями прибора и истинным значением измеряемой величины. Точность измерения — качество измерения, отражающее близость его результатов к истинному значению измеряемой величины. Высокая точность измерений соответствует малой погрешности. Результат измерения — значение величины, найденное путем ее измерения.

Абсолютная погрешность ΔА — разность между показанием прибора А и действительным значением измеряемой величины А. Относительная погрешность — отношение абсолютной погрешности ΔА к значению измеряемой величины А, выраженное в процентах:

Приведенная погрешность (в процентах) — отношение абсолютной погрешности ЛА к нормирующему значению :

КЛАССИФИКАЦИЯ ПРИБОРОВ ПО ПРИНЦИПУ ДЕЙСТВИЯ. МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СИСТЕМА. Принцип действия магнитоэлектрических приборов (рис. 1) основан на взаимодействии поля постоянного магнита 1 и проводников в виде рамки 2, расположенных на стальном сердечнике 4, по которым протекает измеряемый ток I. Сила F, с которой магнитное поле постоянного магнита (N-S) действует на рамку с током I, зависит от величины тока I и магнитной индукции поля B = S , где S – площадь рамки, а - магнитный поток. В результате силового воздействия постоянного магнитного поля на рамку с током создается вращающийся момент Мвр = с I, (с – коэффициент пропорциональности), который заставляет рамку 2 вращаться. Поскольку стрелка 3 измерительного прибора жестко связана с осью рамки, стрелка прибора начинает перемещаться. Момент Мвр при определенном угле поворота уравновешивается противодействующим моментом Мпр, создаваемым пружиной 5. Стрелка устанавливается на определенном делении шкалы при равенстве моментов Мвр = Мпр. Угол поворота стрелки: = с·I прямо пропорционален величине измеряемого тока I, следовательно, шкала магнитоэлектрического прибора равномерная. Направление вращающегося момента, определяемое по правилу левой руки, изменяется, если ток меняет свое направление, поэтому на клеммах прибора обязательно указывается полярность (+ и -) для правильного включения прибора (отклонение стрелки от нуля слева направо (см. рис. 1)).

ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СИСТЕМА Приборы этой системы имеют наиболее простую конструкцию (рис. 2). Для создания вращающегося момента используется силовое действие магнитного поля неподвижной катушки 1 на подвижный ферромагнитный сердечник 2. Под влиянием магнитного поля, созданного измеряемым током I, магнитный сердечник 2 втягивается в катушку, поворачивая ось 3 с указательной стрелкой 4. Сила F, с которой сердечник втягивается в катушку, зависит от величины тока I и магнитной индукции в самом сердечнике. Приближенно принимают, что сила F и обусловленный ею момент Мвр пропорционален квадрату измеряемого тока, проходящего через катушку. Момент Мвр при определенном угле поворота уравновешивается противодействующим моментом Мпр, создаваемым пружиной 5. Стрелка устанавливается на определенном делении шкалы при равенстве моментов Мвр = Мпр. Угол отклонения стрелки прибора: = с·I 2 прямо пропорционален квадрату величины измеряемого тока I, (где с – коэффициент пропорциональности). Шкала прибора из-за квадратичного характера зависимости между углом отклонения подвижной части и током I неравномерная (см. рис. 2). Поскольку шкала неравномерная, измерения, проводимые в начале шкалы имеют либо очень большую погрешность, либо вообще невозможны (сектор [0 0, 3] - так называемая “зона нечувствительности” данного прибора).

ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКАЯ СИСТЕМА Принцип действия приборов электродинамической системы (рис. 3) основан на взаимодействии двух катушек 1 и 2, по которым протекают измеряемые токи i 1 и i 2. Измерительный механизм состоит из двух катушек: неподвижной 1 и подвижной 2. Подвижная катушка 2, находящаяся внутри неподвижной 1, закреплена на оси 3. Ток i 2 к подвижной катушке подходит через спиральные пружины 4, которые также предназначены для создания противодействующего момента Мпр. Угол отклонения стрелки электродинамического прибора в цепи постоянного тока: = с1·I 2 прямо пропорционален произведению токов в неподвижной и подвижной катушках, (где с1 -коэффициент пропорциональности). При переменном токе вращающий момент в любой момент времени пропорционален произведению мгновенных значений токов: i 1 = I'1 m sin t i 2 = I'2 m sin ( t+ ), где - угол сдвига фаз между векторами токов. Показания приборов в этом случае определяются средним значением вращающего момента за период: где I'1 и I'2 - действующие значения переменных синусоидальных токов, соответственно i 1 и i 2.

Таким образом, угол отклонения стрелки электродинамического прибора в цепи переменного тока прямо пропорционален произведению трех величин: тока в неподвижной катушке, тока в подвижной катушке и косинуса угла сдвига фаз между векторами этих токов. Следовательно, шкала электродинамического прибора неравномерная, но здесь надо помнить, что электродинамический ваттметр имеет равномерную шкалу (см. 2. 1. 6).

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ