Ферродинамическая система. Принцип работы такой же как и в электродинамических системах. Работа прибора основана на взаимодействии 2-- катушек, Одна из них неподвижная, а на другой подвижной расположена стрелка которая поворачивается при протекании по катушкам разных токов возникает электродинамическая сила, поворачивающая стрелку. Такая система повышает чувствительность, ослабляет влияние внешних магнитных полей и уменьшает мощность потребления электрической энергии.
Измерительные трансформаторы применяют для уменьшения первичных токов или напряжений до необходимого уровня для подключения измерительных приборов, устройств автоматики. Каждый трансформатор имеет коэффициент трансформации. 0,2; 0,5; 1; 3 классы точности
2) Международная система единиц была принята в 1960 году. В её основе лежат 7 основных единиц, классифицирующих физич. величины: длина(метр), время(секунда), кол. вещества(моль), сила. света(кандела), масса(кг), температура(кельвин), эл. ток(ампер) Также система Си содержит приставки.
Принцип действия инд. системы основан на взаимодействии магнитных потоков, создаваемых токов и напряжением с вихревыми токами, наводимыми магнитным полем в диске.
При эксплуатации энергетических систем часто возникает необходимость преобразования определенных электрических величин в подобные им аналоги с пропорционально измененными значениями. Это позволяет моделировать определенные процессы в электроустановках, безопасно выполнять измерения. Работа трансформатора тока (ТТ) основана на законе электромагнитной индукции, действующего в электрических и магнитных полях, изменяющихся по форме гармоник переменных синусоидальных величин. Он преобразует первичную величину вектора тока, протекающего в силовой цепи, во вторичное пониженное значение с соблюдением пропорциональности по модулю и точной передачей угла.
3) Методы измерений бывают: прямые, косвенные, контактный, бесконтактный, Также нулевой метод - метод сравнения с мерой, в котором результирующий эффект воздействия величин на прибор сравнения доводят до нуля, например, измерения электрического сопротивления мостом с полным его уравновешиванием; метод замещения - основан на сравнении с мерой, при котором измеряемую величину замещают известной величиной, воспроизводимой мерой, сохраняя все условия неизменными, например взвешивание с поочередным помещением измеряемой массы и гирь на одну и ту же чашку весов;
Электростатическая система. Принцип работы основам на том, что при взаимодействии 2-х разнозаряженных пластин возникает сила Кулона. Одна из пластин подвижная, другая нет. Поворот стрелки в таких механизмах зависит от разности потенциалов между подвижной и неподвижной пластиной.
4) Шкалы измерений существует следующие: порядковая(больше меньше)(оценки), шкалы интервалов(больше меньше и также интервал.): (температура), шкала наименований(цвета, марки автомобилей), шкала отношений(имеет точку нулевого отсчёта)(длина, масса тела).
Схемы включения амперметров и вольтметров. Амперметр последовательно, вольтметр- параллельно.
Омметры первой группы содержат однорамочный магнитоэлектрический механизм (миллиамперметр), а второй группы – логометр магнитоэлектрической системы, подвижная часть которого обычно содержит две рамки (катушки). Омметры однорамочные представляют собой практически обычные микро или мили амперметры. Имеют добавочные сопротивления.
Логометр - прибор, магнитоэлектрический прибор , измеряющий отношения токов в 2-х ветвях
5) Погрешность измерений - Отклонение полученной величины от действительной по разным причинам. Погрешности могут быть абсолютными и относительными(как абсолютная, но в процентах Инструментальная погрешность, Субъективная погрешность , Основная погрешность(дополнительная).
Шунт — устройство, которое позволяет электрическому току (либо магнитному потоку) протекать в обход какого-либо участка схемы, обычно представляет собой низкоомный резистор, катушку или проводник. Шунтирование — процесс параллельного подсоединения электрического элемента к другому элементу, обычно с целью уменьшения итогового сопротивления цепи. Например, шунты применяются для изменения верхнего предела измерения у амперметров магнитно-электрической системы.
Метод вольтметра - амперметра применяется для измерения сравнительно больших индуктивностей при питании измерительной схемы от источника низкой частоты F = 50...1000 Гц. Lx ≈ U/(2*π*F*I).
6) Поверка — процесс определения органами государственной метрологической службы (или любыми другими уполномоченными организациями) пригодности измерительных устройств к использованию, осуществляемый на основании экспериментально устанавливаемых метрологических характеристик. Калибровка — это совокупность некоторых операций, определяющих соотношение между значениями величин, полученных при помощи данного измерительного прибора, и соответствующими значениям величин, установленных при помощи эталона. Поверочная схема для средств измерений – это нормативный документ, определяющий систему передачи размера единицы величины к рабочим СИ от исходного или государственного эталона.
Если данным вольтметром требуется измерить напряжение, превышающее наибольшее напряжение, которое можно им измерять, т. е. превышающее верхний предел измерения прибора, то последовательно с вольтметром включается так называемое добавочное сопротивление. В этом случае вольтметр V с добавочным сопротивлением подключают параллельно к тем точкам цепи, напряжение между которыми необходимо измерить (см. рис. 1). Добавочное сопротивление необходимо, чтобы ток, проходящий через прибор, не превышал допустимой величины. Величина добавочного сопротивления определяется по формуле RД=RB(m-1),
7) Средство измерения - это техническое устройство, используемое при измерениях и имеющее нормированные метрологические свойства. По метрологическому назначению средства измерений делятся на образцовые и рабочие. Образцовые предназначены для поверки по ним других средств измерений как рабочих, так и образцовых менее высокой точности.
Рабочие средства измерений предназначены для измерения размеров величин, необходимых в разнообразной деятельности человека. Мера физ. величины- средство измерения, хранящее определённую велчину. Измерительные преобразователи- средства измерения, преобраз. измер. информ. в удобную величину. Измерительные приборы- средства измерения, предназн. для получения удобной для восприятия величины.
Магнитоэлектрическая система - система состоящая из постоянных магнитов и катушки по которой идёт ток. При взаимодействии тока и пост. магнита появляется крутящий момент, который и поворачивает стрелку
Для измерения мощности в цепях постоянного и однофазного переменного тока применяют приборы, называемые ваттметрами, для которых используют электродинамические и ферродинамические измерительные механизмы. Неподвижная катушка 1, включаемая в цепь нагрузки последовательно, называется последовательной цепью ваттметра, подвижная катушка 2 (с добавочным резистором), включаемая параллельно нагрузке — параллельной цепью.
8) Основные характеристики средств измерений. Это характеристики, влияющие на результат измерений или на его погрешность. Это: цена деления шкалы, диапазон измерений, порог чувствительности,
Амперметры и вольтметры выпрямительной системы состоят из ИМ(Магнитоэлектрический) и выпрямительной системы, включающей в себя полупроводниковые диоды. Выпрямительные вольтметры представляют собой сочетание магнитоэлектрического измерительного механизма с полупроводниковым выпрямителем и добавочным сопротивлением. Угол поворота подвижной части, как и у амперметра, при синусоидальной измеряемой величине пропорционален действующему значению тока, а при постоянном сопротивлении вольтметра — действующему значению напряжения.
Когда можно пренебречь активными потерями в конденсаторе или катушке индуктивности, используют схему рис. 4. В этом случае
9) Сила тока – количественная мера электрического тока, протекающего через поперечное сечение проводника. Мерой тока является токовые весы, воспроизводящие ток в 1 Ампер. Их также называют ампер-весы и используются с целью поверки токовых измерительных приборов . Получается сила взаимодействия между проводниками и она уравновешивается силой тяжести гири.
Магнитоэлектрический гальванометр[10] представляет собой проводящую рамку (обычно намотана тонким проводом), закреплённую на оси в магнитном поле постоянного магнита. При отсутствии тока в рамке рамка удерживается пружиной в некотором нулевом положении. Если же по рамке протекает ток, то рамка отклоняется на угол, пропорциональный силе тока, зависящий от жёсткости пружины и индукции магнитного поля.
Наибольшее распространение в электроизмерительной технике полечили одинарные (четырехплечие) мосты для измерения средних сопротивлений
10) Мера эдс- обратимые гальванические элементы, прошедшие поверку и имеющие высокостабильные значения эдс, применяемые для измерительных целей. Нормальные элементы применяются в качестве образцовых и рабочих мер электродвижущей силы и используются в следующих целях:
· При поверке, калибровке и градуировке электроизмерительных приборов в лабораторных и цеховых условиях.
· При точных измерениях ЭДС и напряжения постоянного тока в измерительных аналоговых и цифровых приборах. В настоящее время наиболее распространенным является элемент Вестона на основе растворов сульфата кадмия
термоэлектрическая система - система основанная на возникновении термо эдс. в цепи с разностью температур Когда по нити 1 проходит ток, сама нить и место опая ее с проводниками 2 (точка 5) нагреваются. Точка 5 представляет собой горячий спай термопары. Металлические колодки 3 являются холодными спаями термопары. Вследствие разности температур в замкнутом контуре возникает термо-э. д. с, которая создает в этой цепи ток. Направление термотока будет всегда одно и то же, независимо от направления измеряемого гока.
Количество тепла, выделенного в горячем спае термопары, согласно закону Джоуля — Ленца, пропорционально квадрату тока. Поэтому шкала применяемого в этой системе магнитоэлектрического прибора неравномерна
11) Мерами электрического сопротивления называют образцовые резисторы, если они для этой цели сконструированы, изготовлены и прошли государственную поверку.[1] Подразделяются на 2 группы:
· меры электрического сопротивления однозначные (ОМЭС) — катушки сопротивления;
· меры электрического сопротивления многозначные (ММЭС) — магазины сопротивлений.
- катушки сопротивления — от 10−4 до 1012 Ом
Вольтметр электромагнитной системы отличается от амперметра большим числом витков катушки ( 2000 - 8000 Притоке 100 - 25 МО) и наличием добавочного активного сопротивления. В приборах с плоской катушкой сердечник установлен на оси, несущей стрелку. При прохождении тока по катушке 1 сердечник 3 будет намагничиваться и втягиваться в катушку, поворачивая ось и стрелку. Повороту оси препятствует спиральная пружина 2. Когда усилие, создаваемое пружиной, уравновесит усилие, созданное катушкой, подвижная система прибора остановится и стрелка зафиксирует на шкале определенный ток.
12) Погрешность измерений - Отклонение полученной величины от действительной по разным причинам. Погрешности могут быть абсолютными и относительными(как абсолютная, но в процентах Инструментальная погрешность, Субъективная погрешность , Основная погрешность(дополнительная).
Мера индуктивности и взаимной индуктивности. Образцовые и рабочие меры индуктивности и взаимной индуктивности выполняют в виде катушек или магазинов. Основные требования, предъявляемые к мерам – неизменность индуктивности во времени и минимальное активное сопротивление в цепи переменного тока, а также минимальное влияние тока цепи и температуры на воспроизводимую индуктивность. Меры индуктивности изготовляют на номинальные значения: 0,0001; 0,001; 0,01; 0,1 и 1,0 Гн.
Принцип работы электродинамической системы. Работа прибора основана на взаимодействии 2-- катушек, Одна из них неподвижная, а на другой подвижной расположена стрелка которая поворачивается при протекании по катушкам разных токов возникает электродинамическая сила, поворачивающая стрелку. Такая система повышает чувствительность, ослабляет влияние внешних
13) Поверочная схема для средств измерений – это нормативный документ, определяющий систему передачи размера единицы величины к рабочим СИ от исходного или государственного эталона. Поверка- признание, Калибровка- изменение получаемых данных и приближение их к эталонным.
Мера емкости. Образцовыми и рабочими мерами емкости являются конденсаторы переменной и постоянной емкости с воздушным или слюдяным диэлектриком. Основные требования, предъявляемые к мерам емкости: минимальные изменения воспроизводимой емкости от колебаний частоты и температуры, а также минимальные диэлектрические потери, во многом определяемые видом и состоянием диэлектрика. Широкое распространение получили многозначные меры емкости, выполненные в виде магазинов и позволяющие воспроизводить емкость в пределах от 0,0001 до 1000 и более микрофарад.
Ферродинамические системы-2 катушки 1 подвижная, 2 нет.
14) Си - моль, кандела, секунда, килограмм, ампер, кельвин, метр. 1960 (год)
Приборами непосредственной оценки, или показывающими, называются такие, которые позволяют производить отсчет измеряемой величины непосредственно на шкале. К ним относятся амперметры, вольтметры, ваттметры и др. Основной частью каждого такого прибора является измерительный механизм. При воздействии измеряемой электрической величины (тока, напряжения, мощности и др.) на измерительный механизм прибора подается соответствующий сигнал на отсчетное устройство, по которому определяют значение измеряемой величины.
По конструкции отсчетного устройства показывающие приборы делятся на приборы с механическим указателем (стрелочные), со световым указателем (зеркальные), с пишущим устройством (самопишущие) и электронные приборы со стрелочным или цифровым указателем отсчета. В стрелочных приборах измерительный механизм поворачивает стрелку на некоторый угол, который определяет значение измеряемой величины (шкала прибора проградуирована в соответствующих единицах: амперах, вольтах, ваттах и пр.).
Весь измерительный механизм представляет собой подобие конденсатора переменной емкости. Один зажим соединяется с подвижными пластинами, расположенными на оси подвижной части, а другой — с неподвижными. При подключении прибора к измеряемому напряжению подвижные и неподвижные пластины оказываются заряженными разноименно и притягиваются друг к другу. Подвижная часть стремится занять такое положение, при котором емкость системы будет наибольшей. Момент вращения, действующий на подвижную часть, пропорционален скорости изменения емкости с углом поворота и квадрату напряжения, приложенного к пластинам.
15) В электроизмерительных приборах сравнения измерения осуществляются путем сравнения измеряемой величины с какой-либо образцовой мерой или эталоном. К ним относятся различные мосты для измерения сопротивлении и компенсационные измерительные устройства (потенциометры).
16) Средство измерения - это техническое устройство, используемое при измерениях и имеющее нормированные метрологические свойства. По метрологическому назначению средства измерений делятся на образцовые и рабочие. Образцовые предназначены для поверки по ним других средств измерений как рабочих, так и образцовых менее высокой точности.
Рабочие средства измерений предназначены для измерения размеров величин, необходимых в разнообразной деятельности человека. Мера физ. величины- средство измерения, хранящее определённую велчину. Измерительные преобразователи- средства измерения, преобраз. измер. информ. в удобную величину. Измерительные приборы- средства измерения, предназн. для получения удобной для восприятия величины.
Основная - это погрешность средств измерения, которое находятся в нормальных условиях эксплуатации, возникает из-за неидеальности функции преобразования и вообще неидеальности свойств средств измерений и отражает отличие действительной функции преобразования средств измерения в н.у. от номинальной нормированной документами на средства измерений (стандарты, тех. условия). Нормативными документами предусматриваются следующие н.у.:
Температура окружающей среды (20±5)°С;
Относительная влажность (65±15)%;
напряжение питания сети (220±4,4)В;
частота питания сети (50±1)Гц;
b) Дополнительная – это составляющая погрешности средств измерений, возникающая дополнительно к основной, вследствие отклонения какой-либо из влияющих величин от нормы её значения или вследствие её выхода за пределы нормированной области значений. Обычно нормируется наибольшее значение дополнительной погрешности.
17) Потенциометр (от лат. potentia — сила и ...метр), 1) электроизмерительный компенсатор, прибор для определения эдс или напряжений компенсационным методом измерений. С использованием мер сопротивления потенциометр может применяться для измерения тока, мощности и др. электрических величин, а с использованием соответствующих измерительных преобразователей — для измерения различных неэлектрических величин (например, температуры, давления, состава газов). Различают потенциометры постоянного и переменного тока.
На рис. 5.1 показана упрощенная схема потенциометра постоянного тока. Измерение напряжения (э.д.с.) ЕХ осуществляется в два этапа. Сначала устанавливается рабочий ток I в цепи UП, Rп, RH, R, при этом переключатель SA должен быть поставлен в положение “1”. и, изменяя сопротивление резистора Rп, добиться нулевых показания нуль индикатора (НИ), в качестве которого обычно используется магнитоэлектрический гальванометр. При этом IрRн = Ен и и Iр = Eн /Rн. ( Ен - источник напряжения, э.д.с. которого точно известна. Обычно в качестве источника Ен выбирается нормальный элемент. Rн – образцовый резистор, сопротивление которого выбирается в зависимости от рабочего тока потенциометра).
Затем переключить SА в положение “2” и, изменяя сопротивление резистора RX, добиться равенства нулю показаний гальванометра. Тогда ЕX = IpRX ,
отсюда ЕX = EнRX / Rн.
При постепенном увеличении напряжения U между проводниками, разделенными диэлектриком (изоляцией), например пластинами конденсатора или проводящими жилами кабеля, увеличивается интенсивность (напряженность) электрического поля в диэлектрике. Напряженность электрического поля в диэлектрике увеличивается также при уменьшении расстояния между проводниками.При определенной напряженности поля в диэлектрике возникает пробой, образуется искра или дуга и в цепи появляется электрический ток. Напряженность электрического поля, при которой происходит пробой изоляции, называется электрической прочностью Eпр изоляции. Электрическая прочность изоляции определяется как напряжение, приходящееся на 1 мм толщины изоляции, и измеряется в В/мм (кВ/мм) или кВ/см. Например, электрическая прочность воздуха между гладкими пластинами равна 32 кВ/см. Проверка электрической прочности изоляции производится с помощью пробойной установки, представляющей собой, в основном, повышающий трансформатор, высокое напряжение которого можно плавно регулировать. Трансформаторы и дроссели должны выдерживать напряжение пробоя в соответствии с их паспортами. Проверка электрической прочности изоляции является одним из важнейших критериев, определяющих работоспособность проводов и кабелей в нормальных условиях и в условиях воздействия различных механических, тепловых и климатических факторов.
18) Основные характеристики средств измерений. Это характеристики, влияющие на результат измерений или на его погрешность. Это: цена деления шкалы, диапазон измерений, порог чувствительности, Цена деления шкалы - разность значений величин, соответствующих двум соседним отметкам шкалы. Диапазон измерений - область значений измеряемой величины, для которой нормированы допускаемые пределы погрешности средства измерений.
19) Методы измерений бывают: прямые, косвенные, контактный, бесконтактный, Также нулевой метод - метод сравнения с мерой, в котором результирующий эффект воздействия величин на прибор сравнения доводят до нуля, например, измерения электрического сопротивления мостом с полным его уравновешиванием; метод замещения - основан на сравнении с мерой, при котором измеряемую величину замещают известной величиной, воспроизводимой мерой, сохраняя все условия неизменными, например взвешивание с поочередным помещением измеряемой массы и гирь на одну и ту же чашку весов;
Устройство и принцип действия. Магнитоэлектрический измерительный механизм (рис. 321,а) выполнен в виде постоянного магнита 1, снабженного полюсными наконечниками 2, между которыми укреплен стальной сердечник 3. В кольцеобразном воздушном зазоре, образованном полюсными наконечниками и сердечником, помещена подвижная катушка 5, намотанная на алюминиевый каркас 6 (рис. 321,б). Катушка выполнена из очень тонкого провода и укреплена на оси, связанной со стрелкой спиральными пружинами 4 или растяжками. Через эти же пружины или растяжки осуществляется подвод тока к катушке.
При прохождении тока I по катушке на каждый из ее проводников будет действовать электромагнитная сила. Суммарное действие всех электромагнитных сил создает вращающий момент М, стремящийся повернуть катушку и связанную с ней стрелку при-
Автоматические компенсаторы постоянного тока применяются для измерения малых Э ДС и напряжений, а также неэлектрических величин функционально с ними связанных (температуры, давления и т.д.). Автоматические компенсаторы по роду измеряемой величины можно разделить на две группы: а) автоматические потенциометры для измерения напряжения и тока; б) автоматические потенциометры для измерения активных и комплексных сопротивлений. Выпускаются потенциометры для измерения напряжения и температуры (КСП) и миллиамперметры и вольтметры (КСУ). Класс точности автоматических потенциометров много ниже чем ручных и составляет значение 0,25 – 0,5. Время прохождения указателем всей шкалы (быстродействие): 1 – 10 с.
21) .В приборах с плоской катушкой сердечник установлен на оси, несущей стрелку. При прохождении тока по катушке 1 сердечник 3 будет намагничиваться и втягиваться в катушку, поворачивая ось и стрелку. Повороту оси препятствует спиральная пружина 2. Когда усилие, создаваемое пружиной, уравновесит усилие, созданное катушкой, подвижная система прибора остановится и стрелка зафиксирует на шкале определенный ток.
При измерении переменного напряжения приходится иметь дело с определением не одного, а двух параметров. Это связано с тем, что переменное напряжение определенной частоты характеризуется заданием его амплитуды и фазы либо при представлении в комплексном виде – заданием активной и реактивной частей.
Принцип действия потенциометров переменного тока заключается в том, что измеряемое напряжение (ЭДС) уравновешивается известным напряжением, создаваемым рабочим током на участке сопротивления рабочей цепи. Поэтому для компенсации одного синусоидального напряжения другим необходимо, чтобы их частоты и амплитуды были равны, а фазы различались на 1800: Um1 = Um2 ; φ1 = φ2 ± 1800 .
По другому условие компенсации: активная и реактивная части компенсирующего напряжения должны компенсировать активную и реактивную части измеряемого напряжения: UАК = UАХ; UРК = UРХ.
Потенциометры переменного тока применяются для измерения напряжения и ЭДС переменного тока и величины связанные с ними.
По точности измерений потенциометры переменного тока значительно уступают потенциометрам постоянного тока. Это объясняется главным образом тем, что не существует достаточно точной меры ЭДС переменного тока.
21) Эта система представляет собой две катушки, одна из которых неподвижная, а другая — подвижная. Обе катушки подключаются к сети, и взаимодействие их магнитных полей приводит к повороту подвижной катушки относительно неподвижной.
