Электроизмерительные приборы

Назначение. Электроизмерительные приборы служат для контроля режима работы электрических установок, их испытания и учета расходуемой электрической энергии. В зависимости от назначения электроизмерительные приборы подразделяют на амперметры (измерители тока), вольтметры (измерители напряжения), ваттметры (измерители мощности), омметры (измерители сопротивления), частотомеры (измерители частоты переменного тока), счетчики электрической энергии и др. Различают две категории электроизмерительных приборов: рабочие — для контроля режима работы электрических установок в производственных условиях и образцовые — для градуировки и периодической проверки рабочих приборов. На железнодорожном транспорте электрические измерения получили широкое распространение при эксплуатации и ремонте ЭПС, тепловозов и устройств энергоснабжения железных дорог.

Типы приборов. В зависимости от способа отсчета электроизмерительные приборы разделяют на приборы непосредственной оценки и приборы сравнения.

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.).

В электроизмерительных приборах сравнения измерения осуществляются путем сравнения измеряемой величины с какой-либо образцовой мерой или эталоном. К ним относятся различные мосты для измерения сопротивлений и компенсационные измерительные устройства (потенциометры). Последние измеряют разность между измеряемым напряжением или ЭДС и компенсирующим образцовым напряжением. В качестве сравнивающего прибора обычно используют гальванометр.

Действие электроизмерительных приборов непосредственной оценки основано на различных проявлениях электрического тока (магнитном, тепловом, электродинамическом и пр.), используя которые можно при помощи различных измерительных механизмов вызвать перемещение стрелки.

В зависимости от принципа действия, положенного в основу устройства измерительного механизма, электроизмерительные приборы относятся к различным системам: магнитоэлектрической, электромагнитной, электродинамической, тепловой, индукционной и др. Приборы каждой из этих систем имеют свои условные обозначения.

Условные обозначения приборов в электрических схемах

Назначение прибора	Измеряемая величина	Условное обозначение
Амперметр	Сила тока
Вольтметр	Напряжение
Омметр	Эл. сопротивление
Ватметр	Мощность

Обозначение систем приборов

Система прибора	Условное обозначение
Магнитоэлектрическая
Индукционная
Термоэлектрическая
Выпрямительная
Электромагнитная
Электродинамическая
Феродинамическая
Виброционная
Электростатическая

Приборы могут выполняться с противодействующей возвратной пружиной и без пружины. В последнем случае они называются логометрами.

Точность приборов. Каждый электроизмерительный прибор имеет некоторую погрешность, которая определяется трением в его осях, технологическими допусками отдельных его деталей, гистерезисом в магнитной системе и т. д. Для оценки точности измерений используют понятие относительная погрешность Ах%. Она представляет собой отношение абсолютной погрешности Ах, которая имеет место при измерениях (разность между измеренной величиной и ее действительным значением), к действительному значению измеряемой величины в процентах.

Эта погрешность различна при разных значениях измеряемой величины, т. е. для различных делений шкалы прибора. Поэтому точность электроизмерительных приборов оценивают по основной приведенной погрешности у, которая равна отношению наибольшей абсолютной погрешности для данного прибора к наибольшему (номинальному) значению той величины (тока, напряжения, мощности и пр.), которую может измерять прибор.

Основной приведенной погрешностью считается погрешность прибора при нормальных условиях его работы. При отклонении от этих условий возникают дополнительные погрешности: температурная (от изменения окружающей температуры), от влияния внешних магнитных полей, от изменения частоты переменного

Вопросы для самоконтроля

1. Какими приборами измеряется сила тока, напряжение и сопротивление?

2. Назовите преимущества приборов электромагнитной системы.

3. На каком принципе основано действие приборов магнитоэлектрической системы?

4. Для чего амперметру подключают шунт?

5. Какими приборами измеряют расход электрической энергии?

6. Для чего служат датчики?

ИМПУЛЬСНЫЕ УСТОЙСТВА

Импульсные сигналы

Сигнал — физический процесс, несущий информацию. По природе физического процесса делятся на электромагнитные, в частности электрические (телефония, радио, телевидение, мобильная связь, ЛВС, Интернет), световые (оптоволоконный кабель), звуковые (общение людей), пневматические и гидравлические (определенные отрасли автоматики)и др.

Импульсные сигналы — сигналы, информацию в которых несут параметры импульсов. Импульс — кратковременное отклонение физического процесса от установленного значения. Кратковременное отклонение имеет не абсолютное, а относительное значение, т. е. длительность отклонения меньше или сопоставима с длительностью процесса.

Импульсные сигналы имеют преимущества перед непрерывными сигналами: средняя мощность импульсного сигнала значительно меньше средней мощности непрерывного сигнала при сопоставимой информационной емкости. Кроме того, в паузах между импульсами одного сигнала можно передавать импульсы другого сигнала и тем самым увеличить информационную вместимость канала. Одним из специальных видов импульсных сигналов есть сигналы цифровой и компьютерной техники.

Существуют два вида импульсов: видеоимпульсы и радиоимпульсы. Видеоимпульсы — это кратковременное отклонение физического параметра, несущего информацию, от установленного значения. Радиоимпульс — это отрезок высокочастотного колебания определенной формы. Радиоимпульсы широко используют для передачи информации каналами радиосвязи, в телевидении и радиолокации. На практике используют Последовательности импульсов, повторяющиеся через определенный интервал времени.

Импульсные сигналы бывают Периодичными и Непериодичными. Периодичными считаются сигналы, значения которых повторяются через определенный промежуток времени.

По форме импульсы делятся на: прямоугольные, треугольные, пилоподобные и др. Формы реальных импульсов отличаются от идеальных, вследствие искажений и помех, действующих в каналах импульсных устройств.

Параметры импульсов:

Фронт — начальная часть импульса, характеризующая нарастание информативного параметра.

Спад — информативный параметр падает до установленного значения.

Вершина— часть импульса, находящегося между передним и задним фронтами.

Амплитуда — наибольшее отклонение информативного параметра сигнала от установленного значения.

Длительность импульса Т1— отрезок времени, измеренный на уровне, соответствующему половине амплитуды.

Период повторения импульсов Т в импульсной последовательности — интервал времени между двумя соседними импульсами в импульсной последовательности.

Длительность фронта импульса — это время нарастания импульса от 0,1 до 0,9 амплитудного значения, или время спада от 0,9 до 0,1 амплитудного значения.

Среднее квадратичное значение импульса — значение постоянного напряжения, который за одинаковые промежутки времени при одинаковых значениях сопротивления выделяет такую же самую мощность.

Неравномерность вершины δ — разница значений в начале и в конце импульса.

Выброс на вершине b1— кратковременное отклонение сигнала на вершине импульса в начальной его части.

Выброс в паузе B2— кратковременное отклонение сигнала после завершения действия импульса.

Рисунок 35 – Параметры импульсных сигналов

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Учебное пособие предназначено для изучения слушателями Барановичского учебного центра дисциплины «Электротехнка».

В результате изучения данного пособия слушатели должны:

· приобрести представления, понятия и знания основных законов электротехники;

· знать природу электромагнетизма, постоянного и переменного тока;

· ознакомиться с устройством и принципом действия, использованием электрических машин, трансформаторов, полупроводниковых приборов.

Учебное пособие соответствует современным требованиям и доступно для изучения.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. А.Е. Зохорович, С.К.Крылов Основы электротехники для локомотивных бригад. – М.: Транспорт, 1987. – 416 с.

2. А.В.Грищенко, В.В.Стрекопытов. Электрические машины и преобразователи подвижного состава: Учебник для студентов учреждений сред. проф. образования. – М.: Издательский центр «Академия», 2005. – 320 с.

3. Ю.Г. Синдеев. Электротехника с основами электроники: Учебник для учащихся профессиональных училищ и колледжей. – Ростов н/Д: Феникс, 2000. – 384 с.

4. М.И. Кузнецов. Основы электротехники. Учебное пособие. Изд. 10-е, перераб. – М.: Высшая школа, 1970. – 368 с.

5. Л.А. Частоедов. Электротехника: Программир. учеб. пособие для техник4умов ж.-д. трансп. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 1989. – 352 с.

6. Ф.Г. Китунович. Общая электротехника (программированное пособие). – Мн.: Вышэйшая школа, 1975. – 288 с.

7. А.Е. Зохорович, В.К. Калинин. Электротехника с основами промышленной электроники. – М.: Высшая школа, 1975. 385 с.