Измерение методом амперметра и вольтметра

при отсутствии приборов непосредсвенной оценки или измерения сопротивлений при определенном режиме их работы

Этот метод основан на раздельном измерении тока I в цепи измеряемого сопротивления Rxи падении напряжения V на его зажимах с последующим вычислением Rxна основе закона Ома: Rx=V/I.

На рис изображены схемы для измерения малых (а) и больших (б) сопротивлений методом вольтметра - амперметра. Недостатком метода являются сравнительно невысокая точность результата измерения, которая ограничена классом точности приборов и методической погрешностью. Последняя обусловлена влиянием мощности, потребляемой приборами в процессе измерения, другими словами - конечным значением собственных сопротивлений вольтметра Rvи амперметра Ra. Поэтому точное значение будет определяться формулами:

-для измерения малых Rx(схема а) Rx' =V/(I-V/Rv),

- для измерения больших Rx(схема б) Rx" =(V-IRa)/I,

где Rv- входное сопротивление вольтметра; Ra- входное сопротивление амперметра; V,I- показания вольтметра и амперметра;

Погрешность измерения данным методом в основном определяется суммой погрешностей обоих приборов и вычисляется по формуле: δRx=Kv(Vн/Vx)+Kа(Iн/Ix), где δRx- относительная погрешность измерения,%; Kv, Ка- класс точности вольтметра и амперметра; Vн, Iн- пределы измерения вольтметра и амперметра; Vx, Ix- показания приборов.

Относительная методическая погрешность при определении сопротивления Rxопределяется по формуле:

δ=-Rx/(Rx+Rv) ( для 1а),δ=-Rа/Rx( для 1б),

Одинаковая погрешность обеих схем будет в случае выполнения условия Rx ≈ . При Rx< меньшая погрешность будет у схемы рис.1а), если Rx> - у схемы рис.1б). Применение данного метода на переменном токе позволяет определить полное сопротивление исследуемого объекта по формуле: Z= =V/I.

Метод измерения сопротивления с помощью одного вольтметра.

Выполнение измерения Zx для схемы на рис производится в следующем порядке: вольтметр подключается к источнику питания Vген - фиксируется результат измерения V1;вольтметр подключается последовательно с измеряемым сопротивлением Zx - фиксируется результат V2. Тогда Zxопределяется по формуле: Zx=Rv(V1/V2-1), где Rv- сопротивление вольтметра.

Контроль за состоянием изоляции в двух проводной сети с помощью двух вольтметров.

Разные сопротивления – разные напряжения. В трехфазной ветке. Измерения производятся на холостом ходу (отключен потребитель тока)

Веберметры.

Нет возвратной пружины. Флюксметр (от лат. fluxus – течение и ...метр), веберметр, прибор для измерения магнитных потоков. Наиболее распространены Ф. магнитоэлектрических и фотоэлектрических систем. Магнитоэлектрический Ф. представляет собой измерительный магнитоэлектрический прибор, у которого подвижная часть – лёгкая бескаркасная рамка – находится в равновесии в любом положении (противодействующий вращающий момент очень мал). Отклонение подвижной части Ф. пропорционально изменению потокосцепления ДФ индукционной измерительной катушки, подключенной к зажимам Ф., с измеряемым магнитным потоком: ∆Ф = (C/W)(к₂ – к₁), где W – число витков измерительной катушки, С – постоянная Ф. (вб/дел), к₁ и к₂ – начальное и конечное положения стрелки прибора в делениях его шкалы. Потокосцепление изменяется при включении (выключении) измеряемого магнитного поля или при изменении положения измерительной катушки в магнитном поле. В отличие от баллистического гальванометра, показания Ф. в определённых пределах не зависят от времени изменения магнитного потока (до нескольких сек) и от сопротивления внешней цепи. Фотоэлектрический Ф. представляет собой магнитоэлектрический гальванометр с зеркальцем на подвижной рамке, к которой подключается измерительная катушка. Световой зайчик, отражённый от зеркальца, освещает два одинаковых включенных встречно фотоэлемента. При нейтральном положении рамки токи фотоэлементов компенсируются. При повороте рамки гальванометра (из-за появления эдс в измерительной катушке) компенсация нарушается и возникающее напряжение, связанное с разбалансировкой электрической схемы, подаётся на вход усилителя. В усилителе оно компенсируется напряжением обратной связи, пропорц-ым току в измерителе. При этом наблюдаемое изменение тока в измерителе пропорционально изменению потокосцепления. Фотоэлектрические компенсационные Ф. обладают более широким частотным диапазоном и более высокой чувствительностью, чем магнитоэлектрические. Например, у микровеберметра Ф. 190 постоянная прибора С = 4*10^-8 вб/дел, этот прибор имеет выход на самописец и может вести запись и регистрацию низкочастотных переменных магнитных потоков.

31. Приборы магнитоэлектрической системы с преобразователями переменного тока в постоянный.Вход величины – перемен ток и напряжение, на выходе – постоян ток и напряжение. С целью применения магнитоэлектрич ИМов с их достоинствами в качестве средств измерения. В качестве преобразователе используются диоды, термопреобразователи, электронные лампы, транзистор. Достоинства диода: больш срок службы, малые габариты, компактность, простота, надёжность, высокая чувствительность, малое потребление мощности. Недостатки: нелинейность харак-к, их температурные и частотные зависимости, нестабильность во времени.

Различают схемы однополупериодные и двухполуполупериодные диоды:

Однополуп.: Двухполуп.:

Иногда в схемах двухполуп-ого выпрямителя используется лишь два диода, а остальные заменяются резисторами. Это ведёт к снижению температур погрешности, но и к понижению чувс-сти. Основными параметрами являются их амплитудное значение (I_M,U_M), среднеквадратичное или действующее (I,U), средне выпрямительное (I_СВ, U_СВ).

- коэффициент формы., - Коэффициент амплитуды.

Выпрямительные приборы обычно градуируются в среднеквадратичных (действительных) значениях синусоидал тока или напряжения. При градуировке прибора его включают в цепь синусоидал тока, полученный результат измеряют по шкале магнитоизмерительного механизма и умножают на 2,22 для однополупер-ой схемы и на 1,11 для двухполупер-ой и наносят на шкалу выпрямительного прибора.

Термоэлектрические приборы.

измерительный, прибор для измерения силы переменного тока, реже электрического напряжения, мощности. Представляет собой сочетание магнитоэлектрического измерителя с одним или несколькими термопреобразователями. Термопреобразователь состоит из термопары-датчик температуры, состоящий из двух соединённых между собой разнородных электропроводящих элементов (обычно металлических проводников, реже полупроводников)](или нескольких термопар) и нагревателя, по которому протекает измеряемый ток (рис.). Под действием тепла, выделяемого нагревателем, между свободными концами термопары возникает термоэдс, измеряемая магнитоэлектрическим измерителем. Для расширения пределов измерения термопреобразоватслей (по току от 1 а и выше) используют высокочастотные измерительные трансформаторы тока[электрический трансформатор, на первичную обмотку которого воздействует измеряемый ток или напряжение, а вторичная, понижающая, включена на измерительные приборы и реле защиты].

Т. п. обеспечивают сравнительно большую точность измерений в широком диапазоне частот и независимость показаний от формы кривой тока, протекающего через нагреватель. Их основные недостатки — зависимость показаний от температуры окружающей среды, значительное собственное потребление мощности, недопустимость больших перегрузок (не более чем в 1,5 раза). Применяются преимущественно для измерения действующего значения силы переменного тока (от единиц мкА до нескольких десятков А) в диапазоне частот от нескольких десятков гц до нескольких сотен Мгц с погрешностью 1—5%.

Схемы термоэлектрических приборов для измерения тока: а — контактная, с одной термопарой; б, в — бесконтактные, с одной и с несколькими включенными последовательно термопарами; г — с включением через высокочастотный трансформатор тока ТТ; Ix — измеряемый ток; rн — нагреватель; rt — термопара; ИМ — магнитоэлектрический измеритель.

Так жеслужат для измерения температур в различных средах. При Т<600 градусов применяются стальные трубки, при Т<1100 градусов трубки из легированной стали, а при Т<1400 градусов трубки из кварца и фарфора. Инерционность термопар характеризуется постоянной времени определяемой как время необходимое для того, чтобы вых величина датчика, перенесенного из среды с Т=30-35 градусов в среду с интенсивно перемешиваемой водой с Т=15-20 градусов, достигла 63% от установленного значения периода.

- малоинерционные Т<40 с., - среднеинерционные Т<60 с., - большой инерционности Т<3.5 мин.

Достоинства:высокая чувствительность 2. очень широкий диапазон частот (сотни МГц), 3.произвольная форма.

Недостатки:неравномерная шкала, 2. зависимость тока от температуры окр.ср.,3. большая инерционность, 4.чувствительность к перегрузкам.

Электромагнитные ИМ.

Принцип действия приборов электромаг системы заключается во взаимодействии магнит поля катушки с подвижным ферромагнитным сердечником. (рисунок в след вопросе)

Дел на 3 группы 1)с плоской катушкой(наиб распространен) 2)с круглой кат 3)с замкнутым магнитопроводом Энергия, запасенная в катушке, .Индуктивность катушки при движении сердечника меняется, следовательно, выражение для вращающего момента будет иметь следующий вид: . Из условия равенства вращающего и противодействующего моментов получаем: Из этого уравнения следует, что отклонение указателя пропорц-но квадрату измеряемого тока. Прибор пригоден для измерения как пост, так и перемен тока. Градуировка шкалы на постоян токе соответствует среднеквадратич (действующим) значениям переменного тока. Достоинства электромагнитных приборов — простота конструкции и надежность. Недостатки: малая чувствительность; значительное потребление мощности от измеряемой цепи (до 1 Вт); значительная погрешность; много влияющих величин: температура окружающей среды, внешнее магнитное поле, частота измеряемого переменного тока. Электромагнитные приборы благодаря простоте, дешевизне и надежности широко применяются для измерения токов и напряжений в сильноточных цепях постоянного и переменного тока промышлен частоты E0 и 400 Гц).