Yoga-mgn.ru

Строительный журнал
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Тема: Электроизмерительные приборы и измерения электрических величин

Тема: Электроизмерительные приборы и измерения электрических величин

Для оценки работы электротехнических устройств необходимо измерять такие электрические величины, как ток, напряжение, сопротивление, мощность, энергия. Наиболее предпочтительно пользоваться для этих целей методом непосредственного измерения, когда измеряемая величина определяется путем непосредственного отсчета показания измерительного прибора (измерения напряжения — вольтметром, тока — амперметром, сопротивления — омметром, мощности — ваттметром); такое измерение называется прямым.

Если же измеряемую величину можно найти на основании прямых измерений других величин, с которыми измеряемая связана зависимостью, такое измерение считается косвенным. Косвенным считается измерение, например, сопротивления элемента электрической цепи, когда замерам подвергаются напряжение и сила тока. Совершенно очевидно, что косвенное измерение менее точно, чем прямое.

Любой прибор непосредственного измерения состоит из Двух частей: измерительного механизма, предназначенного для преобразования подводимой к нему электрической энергии в механическую энергию перемещения подвижной части с указателем, и измерительной цепи, предназначенной для преобразования измеряемой электрической величины (напряжения, тока и т. д.) в пропорциональную ей величину воздействия на измерительный механизм. Один и тот же измерительный механизм в соединении с различными измерительными цепями может использоваться при измерениях различных величин. Различают несколько систем выполнения измерительных механизмов: магнитоэлектрическая, электромагнитная, электродинамическая, индукционная, электростатическая, тепловая.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Магнитоэлектрическая система включает постоянный магнит и катушку (рамку). Применяется неподвижный магнит и подвижная катушка (рамка) либо наоборот. Пример механизма с магнитом, расположенным внутри рамки, показан на рис. 2.8. Эта система хороша для гальванометров, а при подвижном магните используется в приборах на щитках транспортных средств.

Электромагнитная система содержит неподвижную катушку, создающую магнитное поле, и подвижный ферромагнитный якорь с указателем, причем катушка выполняется круглой и плоской. Эти приборы требуют защиты от внешнего магнитного поля. Они допускают перегрузки, просты и дешевы в изготовлении. С этой системой изготавливаются амперметры и вольтметры в основном переменного тока.

Электродинамическая система использует принцип взаимодействия проводников с токами, для чего используются неподвижная катушка и внутри нее — подвижная с указателем. Данная система применяется в амперметрах, вольтметрах и ваттметрах.

Индукционная система использует вращающееся магнитное поле, создаваемое двумя электромагнитами переменного тока и воздействующее на подвижный алюминиевый диск. Такая система используется в ваттметрах.

Рис. 2.8. Магнитоэлектрический механизм:
1 — магнит; 2 — рамка со стрелкой; 3 — магни- топровод

Электростатическая система использует электростатические силы взаимодействия заряженных электродов для вращения заряженных подвижных пластин относительно заряженных неподвижных. Система пригодна для вольтметров постоянного и переменного тока при измерениях в цепях высоких напряжений при малой мощности.

Тепловая система использует удлинение металлической нити, нагреваемой током. Приборы с данной системой неустойчивы к перегрузкам, чувствительны к температурам извне. Применяются для измерения токов высокой частоты.

Механическая часть всех приборов имеет много общего. По конструкции отсчетного устройства они разделяются на две группы: со стрелочными и световыми указателями. Общей их особенностью является установка подвижной части на растяжках из упругих лент берил- лиевой и оловянно-цинковой бронзы, на осях из алюминиевой трубки с кольцевыми стальными кернами, устанавливаемых в выточках полудрагоценных камней (корунд, агат и др.), и на подвесе из металлической или кварцевой нити.

Для успокоения подвижной части приборов применяются пружинные, магнитоиндукционные и воздушные успокоители.

мтомд.инфо

Электроизмерительные приборы и их классификация. Классификация электроизмерительных приборов. Cистемы измерительных приборов.

Раздел:Электротехника

Измерение — это процесс определения физической величины с помощью технических средств.

Мера — это средство измерения физической величины заданного размера.

Измерительный прибор — это средство измерения, в котором вырабатывается сигнал, доступный для восприятия наблюдателем.

Меры и приборы подразделяются на образцовые и рабочие. Образцовые меры и приборы служат для поверки по ним рабочих средств измерений. Рабочие меры и приборы служат для практических измерений.

Классификация электроизмерительных приборов

Электроизмерительные приборы можно классифицировать по следующим признакам:

  • методу измерения;
  • роду измеряемой величины;
  • роду тока;
  • степени точности;
  • принципу действия.

Существует два метода измерения. Классификация электроизмерительных приборов по методу измерения:

  1. Метод непосредственной оценки, заключающийся в том, что в процессе измерения сразу оценивается измеряемая величин.
  2. Метод сравнения, или нулевой метод, служащий основой действия приборов сравнения: мостов, компенсаторов.

Классификация электроизмерительных приборов по роду измеряемой величины:

  • для измерения напряжения (вольтметры, милливольтметры, гальванометры);
  • для измерения тока (амперметры, миллиамперметры, гальванометры);
  • для измерения мощности (ваттметры);
  • для измерения энергии (электрические счетчики);
  • для измерения угла сдвига фаз (фазометры);
  • для измерения частоты тока (частотомеры);
  • для измерения сопротивлений (омметры).

Классификация электроизмерительных приборов по роду тока:

Классификация электроизмерительных приборов по степени точности: по степени точности приборы подразделяются на следующие классы точности: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; и 4,0. Класс точности не должен превышать приведенной относительной погрешности прибора, которая определяется по формуле:

где А — показания поверяемого прибора; А — показания образцового прибора; Amax — максимальное значение измеряемой величины (предел измерения).

Системы измерительных приборов

Классификация электроизмерительных приборов по принципу действия: различают системы электроизмерительных приборов. Приборы одной системы обладают одинаковым принципом действия. Существуют следующие основные системы измерительных приборов:

Глава 3. Электрические измерения и приборы

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ И ПРИБОРЫ

3.1. Роль измерений в электротехнике

В любой области знаний измерения имеют исключительно боль­шое значение, но особенно важны они в электротехнике.

Механические, тепловые, световые явления человек ощущает при помощи своих органов чувств. Мы, хотя и приблизительно, можем оценить размеры предметов, скорость их движения, яркость светящихся тел. Долгое время именно так люди изучали звездное небо.

Но мы с вами совершенно одинаково реагируем на проводник, ток которого равен 10 мА или 1 А (т. е. в 100 раз больше).

Мы видим форму проводника, его цвет, но наши органы чувств не позволяют оценить величину тока. Точно так же мы совершенно равнодушны к магнитному полю, созданному катушкой, электри­ческому полю между обкладками конденсатора. Медицина устано­вила определенное влияние электрических и магнитных полей на организм человека, но это влияние мы не ощущаем, и величину электромагнитного поля оценить не можем.

Исключение составляют только очень сильные поля. Но и здесь неприятное покалывание, которое можно заметить, гуляя око высоковольтной линии передачи, не позволит нам даже приблизительно оценить величину электрического напряжения в линии.

Все это заставило физиков и инженеров с первых шагов исследования и применения электричества пользоваться электроизмерительными приборами.

Приборы — глаза и уши инженера-электрика. Без них он глух и слеп и совершенно беспомощен. Миллионы электроизмерительных приборов установлены на заводах, в научно-исследовательских ла­бораториях. В каждой квартире тоже есть измерительный прибор — электрический счетчик.

Показания (сигналы) электроизмерительных приборов исполь­зуют для оценки работы различных электротехнических устройств и состояния электрооборудования, в частности состояния изоляции. Электроизмерительные приборы отличаются высокой чувствительностью, точностью измерений, надежностью и простотой исполне­ния.

Успехи электроприборостроения привели к тому что его услугами стали пользоваться и другие отрасли. Электрические методы стали при­менять для определения размеров, скоростей, массы, температуры. Появилась даже самостоятельная дисциплина “Электрические изме­рения неэлектрических величин”.

Показания электроизмерительных приборов можно передавать на дальние расстояния (телеизмерение), они могут использоваться для непосредственного воздействия на производственные процессы (ав­томатическое регулирование); с их помощью регистрируют ход кон­тролируемых процессов, например путем записи на ленте и т.д.

Применение полупроводниковой техники существенно расши­рило применение электроизмерительных приборов.

Измерить какую-либо физическую величину — значит найти ее значение опытным путем с помощью специальных технических средств.

Стендовые испытания новейшего оборудования немыслимы без электрических измерений.Так, при испытании турбогенератора мощностью 1200 МВт на заводе “Электросила” измерения производились в 1500 его точках.

Развитие электроизмерительных приборов привело к использо­ванию в них микроэлектроники, что позволяет измерять физичес­кие величины с погрешностью не более 0,005-0,0005 %.

3.2. Основные понятия, термины и определения

Результаты теоретической деятельности без проверки экспери­ментом недостоверны. Измерительная техника при эксперименте дает результаты, которые указывают на качество и количество про­дукции, правильность ведения технологических процессов, распре­деления, потребления и изготовления. При этом электрические из­мерения за счет малого потребления энергии, возможности передачи измерительных величин на расстояние, большой скорости измере­ний и передачи, а также высокой точности и чувствительности ока­зались предпочтительнее.

Электрические измерения и приборы, методы и средства обес­печения их единства, способы достижения требуемой точности — все это относится к метрологии, а принципы и методы установления оптимальных норм и правил взаимодействия — к стандартизации.

В Российской Федерации стандартизация и метрология объедине­ны в единой государственной службе — Государственном комитете стандартов. В 1963 г. ГОСТ 9867-61 ввел Международную систему единиц (СИ) на базе метра (м), килограмма (кг), секунды (с), ам­пера (А), кельвина (К) и канделы (кд).

Вопросы электрических измерений и приборов проще воспри­нимаются, если известны содержание терминов и определений.

Метрология — наука об измерениях, методах и средствах обеспе­чения их единства, способах достижения требуемой точности.

Измерение — нахождение значения физической величины опыт­ным путем с помощью специальных технических средств.

Результат измерения — значение физической величины, найден­ной путем измерения.

Мера — средство измерений, предназначенное для воспроизве­дения физической величины заданного размера (например, едини­цы измерения света — кд).

Читать еще:  Сверление каленой стали, бетона и цены себистоимости на это

Измерительный преобразователь — средство измерений для выра­ботки сигнала измерительной информации в форме, удобной для передачи, дальнейшего преобразования, обработки (или хранения), но не поддающейся непосредственному восприятию наблюдателем. Первичный измерительный преобразователь — датчик.

Измерительный прибор — средство измерений, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, дос­тупной для непосредственного восприятия наблюдателем.

3.3. Методы измерений. Погрешность измерений

Для различных измеряемых электрических величин существуют свои средства измерений, так называемые меры. Например, мерами ЭДС служат нормальные элементы, мерами электрического сопротивления — измерительные резисторы, мерами индуктивности измерительные катушки индуктивности, мерами электрической емкости — конденсаторы постоянной емкости и т. д.

На практике для измерения различных физических величин применяют различные методы. Последние в зависимости от способа получения результата делятся на прямые и косвенные. При прямом измерении значение величины получают непосредственно из опыт­ных данных. При косвенном измерении искомое значение величины находят путем подсчета с использованием известной зависимости между этой величиной и величинами, получаемыми на основании прямых измерений. Так, определить сопротивление участка цепи можно путем измерения протекающего по нему тока и приложенно­го напряжения с последующим подсчетом этого сопротивления из закона Ома. Наибольшее распространение в электроизмерительной технике получили методы прямого измерения, так как они обычно проще и требуют меньших затрат времени.

В электроизмерительной технике используют также метод срав­нения, в основе которого лежит сравнение измеряемой величины с воспроизводимой мерой. Метод сравнения может быть компенса­ционным и мостовым. Примером применения компенсационного метода служит измерение напряжения путем сравнения его значе­ния со значением ЭДС нормального элемента. Примером мостово­го метода является измерение сопротивления с помощью четырех-плечной мостовой схемы. Измерения компенсационным и мостовым методами очень точные, но для их проведения требуется более сложная измерительная техника.

При любом измерении неизбежны погрешности, т. е. отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величи­ны, которые обусловливаются, с одной стороны, непостоянством параметров элементов измерительного прибора, несовершенством измерительного механизма (например, наличием трения и т. д.), влиянием внешних факторов (наличием магнитных и электричес­ких полей), изменением температуры окружающей среды и т. д., а с другой стороны — несовершенством органов чувств человека и другими случайными факторами. Разность между показанием при­бора АП и действительным значением измеряемой величины AD выражается в единицах измеряемой величины и называется абсолютной погрешностью измерения:

Величина, обратная по знаку абсолютной погрешности, носит название поправки:

Для получения истинного значения измеряемой величины необходимо к измеренному значению величины прибавить поправку:

Для оценки точности произведенного измерения служит относительная погрешность δ, которая представляет собой отношение абсолютной погрешности к истинному значению измеряемой величины, выраженное обычно в процентах:

  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • Следующая »

Лабораторная работа 1 по электротехнике Тема: Электроизмерительные приборы и измерения.

Полный текст работы с формулами и таблицами

Лабораторная работа 1

Тема: Электроизмерительные приборы и измерения.

Цель работы: Изучение электроизмерительных приборов, используемых в лабораторных работах, выполняемых на стенде.

Ход работы:

1.1 Изучение паспортных характеристик стрелочных экспериментальных приборов.
Таблица 1 — Характеристика электроизмерительных приборов.
Наименование приборов Мультиметр
Система измерительного механизма Электромагнитная
Предел измерения 100
Число делений шкалы 100
Цена деления 1
Минимальное значение измеренной величины 1
Класс точности 1
Допускаемая максимальная абсолютная погрешность 1%
Род тока Постоянный и переменный
Нормальное положение шкалы Горизонтальное
Прочие характеристики Переносной

1.2 Ознакомится с лицевой панелью мультиметра. При проведение измерений в электрических цепях широкое применение получили цифровые мультиметры –комбинированные цифровые измерительные приборы, позволяющие измерять постоянное и переменное напряжение, постоянный переменный ток, сопротивления, поверять диоды и транзисторы. Для проведения конкретного измерения необходимо установить переключателем предлагаемый предел измерений измеряемой величины (ток, напряжение, сопротивление) с учетом рода тока (постоянный или переменный). Представления результата измерения происходит на цифровом отсчетном устройстве в виде обычных удобных для считывания десятичных чисел. Наибольшее распространение в цифровых отсчетных устройствах мультиметров получили жидкокристаллические, газоразрядные и светодиодные индикаторы. На передней панели такого прибора находится переключатель функций и диапазонов. Этот переключатель используется как для вы-бора функций и желаемого предела измерений, так для выключения прибора. Для продления срока службы источника электропитания прибора переключатель должен находится в положение “OFF” в тех случаях, когда прибор не использует-ся.
К основным техническим характеристикам цифровых приборов, которые необходимо учитывать при выборе относятся:
— диапазон измерений (обычно прибор имеет несколько поддиапазонов)
— разрешающая способность, под которой часто понимают значение измеряемой величины, приходящееся на единицу дискретности, то есть один квант;
— входное сопротивление, характеризующее собственное потребление прибором энергии от источника измерительной информации;
— погрешность измерения, часто определяемая как +,- (% от считываемых данных + количество единиц разряда).
Мультиметр часто имеет батарейное питание 9В, по-этому перед использованием прибора необходимо проверить батарею электропитания путем включения прибора. Если батарея разряжена, то на дисплее возникает условное изображение батареи. Используемые в стенде «Электротехника» мультиметры питаются от выпрямительного устройства, вмонтированного в модуль.
1.3 Подготовить мультиметр для измерения постоянного напряжения.

Таблица 2 — Измерения постоянного напряжения.
Классы +5 В +12 В -12 В АN ВN CN А-В В-С С-А
Номинальная +4,5 +12,4 -12,1 218 219 220 376 377 377
Измеренное +5 +12 -12 220 220 220 380 380 380
Абс. погр. 0,1 0,4 0,1 1 1 0 4 3 3
Относ. погр. (%) 2 1 0,8 0,9 0,4 0 1,1 1,1 0,8

1.4 Подготовить мульимтер для измерения переменного напряжения. Измерить значения сопротивлений резисторов, указанных преподавателем. Результаты занести в таблицу 3.
Таблица 3 — Измерение сопротивления.
Резистор R1 R2 R3 R4
Номинальное значение сопротивления, (Ом) 10 20 30 40
Измерено, (Ом) 12 21 30 38
Абсолютная погрешность 2 1 0 2
Относительная погрешность, (%) 0,001 4,7 0 5,2

Вывод: изучили электроизмерительные приборы, используемые в лабораторных работах, выполняемых на стен-де. Получили представление о пределе измерения, абсолют-ной и относительной погрешностях и других характеристиках стрелочных электроизмерительных приборов, получение навыков работы с цифровыми измерительными приборами.
Контрольные вопросы.
1. Принцип действия прибора магнитоэлектрической системы основан на явлении взаимодействия магнитного по-ля, созданного в этом приборе постоянным магнитом, и ка-тушки с током. В результате взаимодействия угол альфа поворота стрелки (катушки, жестко связанной со стрелкой) пропорционален величине тока ( J).
Прибор электромагнитной системы состоит из катушки с током и ферримагнитного диска, жестко связанного со стрелкой, который может входить во внутреннюю полость катушки. Так в катушке создается магнитное поле, величина энергии которого пропорционально квадрату тока (J). Угол альфа поворота диска в приборах пропорционален квадрату действующего значения тока(J)
2. Предел измерения –это определение физической вели-чины опытным путем с помощью измерительных приборов.
3. Предел измерения прибора делится на количество штрихов на шкале.
4. Абсолютная погрешность измерения равна разности между результатом измерения и истинным значением измеряемой велечины.
А=Ах – А
Относительная погрешность измерения представляет собой отношение абсолютной погрешности измерения к истинному значению измеряемой величины выраженной в %.
бА = А/А*100%
5. Измерительные приборы подразделяются на 8 классов точности : 0,05; 0,1; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0. Цифра определяющая класс точности указывает на наиболее допустимое для данного прибора значение приведенной основной погрешности (в%)
6. Погрешность при измерении какой-либо величины данным прибором. Чем меньше, тем ближе значения этой величины к верхнему пределу измерения прибора следовательно для лучшего использования точности прибора им следует измерять величины значения к/э соответствует второй половине шкалы прибора.
А= А-Ах
7. Цифровые электроизмерительные приборы имеют высокую точность (погрешность от 0,1 до 1%), больше быстродействие, широкие пределы измерений, легко комплектуются с ЦВМ, которые передают результаты без искажений на неограниченные расстояния.
приборы, измерения, электричество, значения

Конспект урока: «Электрические измерения и электроизмерительные приборы»

Тема урока: Электрические измерения и электроизмерительные приборы.

Образовательная: Дать общее представление об электроизмерительных приборах: классификация, класс точности, группы эксплуатации, электроизмерительные системы: магнитоэлектрическая, электродинамическая, электромагнитная, электростатическая, индукционная, ферромагнитная, термоэлектрическая, детекторная, вибрационная. Достоинства, недостатки и область применения

Развивающая: развивать техническое мышление учащихся, умение анализировать, сопоставлять полученные результаты, делать соответствующие выводы.

Воспитательная: воспитывать познавательную потребность и интерес к предмету.

Организация начала урока

Какие измерительные приборы вы знаете? (амперметр, вольтметр, мультиметр и др.)

Для измерения, каких величин предназначены эти приборы?

Электроизмерительные приборы — класс устройств, применяемых для измерения различных электрических величин. Классификация электроизмерительных приборов. Электроизмерительные приборы разнообразны по назначению, конструктивному оформлению, принципу действия и техническим характеристикам. Чтобы получить необходимую и достаточную характеристику каждого электроизмерительного прибора, установлена специальная система их маркировки.

По наименованию единицы измеряемой величины. Слайд 6

На шкале прибора пишут полное его наименование или начальную латинскую букву единицы измеряемой величины, например: амперметр — А, вольтметр — V, ваттметр — W и т. д.

По принципу действия прибора Слайд 7

По классу точности. Слайд 8

Положение прибора Слайд 9

По степени защищенности от внешних магнитных полей. Слайд 10

Испытательное напряжение Слайд 11

По роду тока. Слайд 12

Эта классификация позволяет определить, в цепях какого тока можно применять данный прибор. На приборах переменного тока указывают номинальное значение частоты или диапазон частот, при которых их применяют, например, 20-50-120 Гц; 45-550 Гц; при этом подчеркнутое значение является номинальным для данного прибора.

Читать еще:  Как правильно варить сваркой: инструкция и видео урок

По исполнению в зависимости от условий эксплуатации. Класс прибора определяется пятью группами по диапазону рабочих температур и относительной влажности. Год выпуска и заводской номер. Закрепление

Назовите прибор и измеряемую величину.

Назовите единицу измеряемой величины, цену деления прибора и максимальное значение шкалы.

В цепь какого тока включается прибор?

Назовите класс точности прибора.

Назовите систему прибора.

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.

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).

Основные системы электромеханических приборов.

Принцип работы приборов зависит от вида действия электрического тока или напряжения. В

соответствии с этим электроизмерительные приборы различают по системам. (При работе с

прибором необходимо знание его системы, так как от этого зависят способы его применения.)

Магнитоэлектрическая система. Слайд 16

В электроизмерительных приборах магнитоэлектрической системы используется действие магнитного поля на проводник с током.

Принцип работы приборов данной системы основан на взаимодействии контура с током и магнитного поля постоянного магнита.

Он состоит из постоянного магнита М с полюсными наконечниками и подвижной рамки 2, содержащей определенное количество витков тонкого провода. С рамкой скреплена стрелка 4.

Ток к рамке подводится через две спиральные пружины 3, создающие противодействующий момент.

При протекании тока по обмотке рамки возникает вращающий момент, под действием которого стрелка будет отклоняться до тех пор, пока вращающий момент не уравновесится противодей-ствующим моментом спиральных пружин 3. Таким образом, угол отклонения будет зависеть отсилы тока в рамке. Значение измеряемого тока можно отсчитывать по шкале, предварительнопроградуировав прибор.

Приборы магнитоэлектрической системы используются для измерения постоянных токов и напряжений. Их достоинства высокая чувствительность, большая

точность, равномерность шкалы, малое собственное потребление электрической энергии.

Недостатки: сложность их устройства, невозможность измерения переменных токов, чувствительность к перегрузкам.

Электромагнитная система. Слайд 17

Работа приборов этой системы основана на взаимодействии магнитного поля катушки, по которой проходит измеряемый ток, с магнитомягким сердечником.

Сердечник имеет вид тонкой пластины, жестко скрепленной с осью, на которой расположена стрелка. Спиральная пружина создает противодействующий момент. Для успокоения колебаний стрелки используется воздушный демпфер, представляющий собой замкнутую полость, в которой перемещается поршень, связанный с осью. Между поршнем и поверхностью полости имеется небольшой зазор. Трение выходящего через зазор воздуха создает тормозящий момент, приводящий к затуханию колебаний стрелки.

Достоинства: просты по конструкции, дешевы, способны выдерживать большие перегрузки.

Недостатки: неравномерность шкалы (квадратичная, сжатая в начале), низкая чувствительность, невысокая точность (класс точности приборов 1,0; 1,5; 2,5), большое собственное потребление.

В электромагнитных приборах шкала неравномерная, чувствительность малая, поэтому они применяются в основном для измерений в цепях переменного тока промышленной частоты (50 Гц). По конструкции данные приборы проще и дешевле других, надежны в работе и из-за отсутствия токопроводов к подвижной части способны выдерживать большие перегрузки. Однако на их работу могут влиять внешние магнитные поля, что создает дополнительные погрешности измерений.

Электродинамическая система. Слайд 18

Принцип работы этих приборов заключается во взаимодействии двух контуров с токами.

Контуры изготовляются в виде катушек круглой или прямоугольной формы. Внутри неподвижной катушки 2 расположена бескаркасная катушка 1, закрепленная на оси. Ток к катушке 1 подводится через пружинки 4, которые создают противодействующий момент. Стрелка жестко скреплена с осью. При протекании токов по неподвижной и подвижной катушкам последняя будет поворачиваться относительно неподвижной. В приборах этой системы применяют воздушные успокоители.

Приборы электродинамической системы пригодны как для постоянного, так и для переменного тока, обладают высокой точностью, имеют достаточно равномерную шкалу (в рабочей части).

Недостатки: они подвержены влияниям внешних магнитных полей (магнитный поток замыкается через воздух); имеют относительно большое собственное потребление энергии и сравнительно дороги.

Индукционная система Слайд 19

Принцип работы заключается в явлении взаимодействия нескольких переменных магнитных потоков с токами, наведенными ими в подвижной части.

Индукционный прибор состоит из двух неподвижных электромагнитов и подвижного алюминиевого диска.

При прохождении переменных токов по катушкам электромагнитов создаются два магнитных потока, сдвинутых один относительно другого по фазе, которые пронизывают диск. Эти потоки при своем изменении индуцируют в диске вихревые токи. В результате взаимодействия вихревых токов с магнитными полями обоих электромагнитов возникает вращающий момент, под влияние которого происходит поворот подвижной части прибора.

Индукционные приборы применяются лишь в цепях переменного тока промышленной частоты. Они применяются в качестве амперметров, вольтметров, ваттметров, но в настоящее время более распространены как счетчики электрической энергии.

Основными преимуществами приборов индукционной системы являются: сильное собственное магнитное поле, нечувствительность к внешним магнитным полям. К их недостаткам относятся: пригодность только для переменного тока, сравнительно низкая точность, чувствительность к колебаниям напряжения, температуры и частоты; большая масса, сложность конструкции; значительное собственное потребление.

Электроизмерительные приборы Слайды 20-28

Электроизмерительные приборы (1)

Главная > Курсовая работа >Физика

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

Учреждение образования «Брестский государственный университет

имени А.С. Пушкина»

Курсовая работа на тему:

Детали электроизмерительных приборов

В 1733 – 1737 г французский ученый Ш. Дюфе создал электроскоп. В 1752-1754 г его работы продолжили М. В. Ломоносов и Г. В. Рихман в процессе исследований атмосферного электричества. В середине восьмидесятых годов 18 века Ш. Кулон изобрёл крутильные весы- электростатический измерительный прибор.

В первой половине 19 века, когда уже были заложены основы электродинамики(законы Био-Савара и Фарадея, принцип Ленца), построены гальванометры и некоторые другие приборы, изобретены основные методы электрических измерений – баллистический (Э. Ленц 1832 г.), мостовой(Кристи, 1833 г.), компенсационный(И. Поггендорф, 1841 г.). В середине 19 века отдельные ученые в разных странах создают меры электрических величин, принимаемые ими в качестве эталонов, производят измерения в единицах , воспроизводимых этими мерами, и даже проводят сличение мер в разных лабораториях. В России в 1848 г. Академик Б. С. Якоби предложил в качестве эталона единицы сопротивления применять медную проволоку длиной 25 футов(7,61975 м) и весом 345 гран(22,4932 г), навитую спирально на цилиндр из изолирующего метала. Во Франции эталоном единицы сопротивления служила железная проволока диаметром в 4 мм и длиной в 1 км(единица Бреге). В Германии таким эталоном являлся столб ртути длиной 1 м и сечением 1 при 0˚С. Вторая половина 19 века была периодом роста новой отрасли знаний- электротехники. Создание генераторов электрической энергии и применение их для различных практических целей побудили крупнейших электротехников второй половины XIXв. заняться изобретением и разработкой различных электроизмерительных приборов, без которых стало немыслимо дальнейшее развитие теоретической и практической электротехники. В 1871 году А. Г. Столетов впервые применил баллистический для магнитных измерений и исследовал зависимость магнитной восприимчивости ферромагнетиков от напряженности магнитного поля, создав этим основы правильного подхода к расчету магнитных цепей. Это метод используется в магнитных измерениях и в настоящее время. В 1880 – 1881 гг. французские инженер Депре и физиолог д’Арсонваль построили ряд высокочувствительных гальванометров с зеркальным отсчетом. В 1881 г. Немецкий инженер Ф. Уппенборн изобрёл электромагнитный прибор с эллиптическим сердечником, а в 1886 г. Он же предложил электромагнитный прибор с круглой катушкой и двумя цилиндрическими сердечниками. В 1894 г. Немецкий инженер Т. Бругер изобрел логометр.

В развитии электроизмерительной техники конца второй половины XIX и начала XX ст. значительные заслуги принадлежат М.О. Доливо — Добровольскому. Он разработал электромагнитные амперметры и вольтметры, индукционные приборы с вращающимся магнитным полем (ваттметр, фазометр) и ферродинамический ваттметр .

Принцип измерения электрических величин был впервые предложен основоположником русской науки М.В. Ломоносовым. Который экспериментально пришёл к выводу, что » Электричество взвешено быть может «. Первый электроизмерительный прибор был построен в России современником Ломоносова Г. В. Рихманом. Это был электрометр со шкалой и стрелкой, принцип действия которого положен в основу устройства большинства современных приборов.

Электроизмерительные приборы – техническое устройство с помощью которого происходит измерение электрических величин.

Электроизмерительные приборы классифицируют по следующим признакам:

По роду измеряемой величины: для измерения тока-амперметры, миллиамперметры, гальванометры; для измерения напряжения – вольтметры, милливольтметры, гальванометры; для измерения мощности – ваттметры, киловаттметры; для измерения энергии – счётчики; для измерения сдвига фаз и коэффициента мощности – фазометры; для измерения частоты – частотометры; для измерения сопротивлений – омметры и мегомметры.

По роду измеряемого тока: для измерения в цепях постоянного, переменного, постоянного и переменного токов, а также в трёхфазных цепях.

По степени точности: приборы делят не восемь классов точности – 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5;и 4,0.Класс точности – отношение предельной абсолютной погрешности к максимальному(номинальному) значению измеряемой величины, выраженное в процентах.

По принципу действия: магнитоэлектрические, электромагнитные, электродинамические, индукционные, тепловые, термоэлектрические, электростатические, электронные, электролитические, фотоэлектрические.

ДЕТАЛИ ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ

Устройство для создания противодействующего момента.

Принцип работы большинства электроизмерительных стрелочных приборов основан на повороте подвижной их части под действием вращающегося момента. Последний создается током, связанным определенной зависимостью с измеряемой электрической величиной.

Читать еще:  Базовые измерительные приборы. Осциллограф: «рисующий сигнал»

Если этому повороту ничем не противодействовать, то подвижная часть прибора либо повернется на наибольший возможный угол, либо придет в ускоренное движение.Противодействующий момент у большинства приборов создается закручивающейся упругой бронзовой пружиной 1 , концы которой прикреплены: один — к оси подвижной части прибора 2, а другой — к неподвижной части прибора ( к вилке пружинодержателя) 3. Очевидно, что чем больше ток, проходящий через прибор, тем больше вращающий момент, действующий на подвижную часть прибора. Под действием этого вращающего момента подвижная часть прибора поворачивается, закручивая спиральную пружину. Пружина, в свою очередь, препятствует этому повороту. Поворот будет происходить до тех пор, пока вращающий и противодействующий моменты не сравняются: . Кроме того, спиральная пружина возвращает подвижную часть прибора в первоначальное (нулевое) положение после того, как прибор выключен из цепи.

Для уравновешивания стрелки прибора иногда применяют грузики 4 (противовесы), навинченные на стержни с мелкой резьбой, посредством которой можно изменять расстояние грузиков от оси вращения.Для установки стрелки прибора против нулевого деления служит корректор, состоящий из поводка 5 и винта 6. Эксцентрично поворачивающийся выступ винта 6 изменяет положение пружино-держателя 3 и одного конца спиральной пружины 1, поворачивая тем самым стрелку 7 в нужную сторону. У многих приборов по две противодействующих пружины. Они помещаются либо рядом, либо у концов оси подвижной системы.

Шкалы приборов. Шкала прибора служит для отсчета значений измеряемой величины. Кроме того, на шкалу обычно наносят условные обозначения, соответствующие характеристикам данного прибора (род измеряемой величины, род тока, класс точности, принцип действия и т. д.).В многопредельных приборах шкала имеет определенное число условных делений, по которым путем пересчета определяют измеряемую величину в нужных единицах. Шкалы других приборов градуируют непосредственно в значениях измеряемой величины, — это шкалы непосредственного отсчета.Различают равномерные и неравномерные шкалы. Достоинством равномерной является постоянство масштаба вдоль всей шкалы, что обеспечивает простоту отсчета измеряемой величины в любой части шкалы.Обычно в стрелочных приборах стрелка находится на некотором расстоянии от шкалы, а для снятия показаний приборов приходится проецировать положение стрелки на шкалу. При этом положение проекции стрелки зависит от угла между лучом зрения на стрелку и плоскостью шкалы, т. е. от положения глаза относительно стрелки и шкалы. Этот угол должен быть прямым. На практике трудно добиться такого угла, поэтому получается так называемая погрешность от параллакса (параллакс — видимое смещение предмета из-за перемены места наблюдения). Для устранения этой параллактической погрешности на шкалах наиболее точных приборов укрепляют плоскую зеркальную пластину. Отсчет показаний снимают одним глазом, причем глаз располагают относительно стрелки и шкалы так, чтобы стрелка и ее изображение в зеркале сливались воедино.

Успокоители. Подвижную часть прибора с противодействующей спиральной пружиной можно рассматривать как некоторую колебательную систему. В самом деле, при включении прибора в цепь подвижная его часть под действием толчка, создаваемого быстро нарастающим вращающим моментом, поворачивается, но не сразу может остановиться в положении, в котором вращающий и противодействующий моменты равны (подобно тому, как маятник не в состоянии остановиться, проходя через положение равновесия). Подвижная часть прибора будет совершать затухающие колебания, и для снятия показаний необходимо некоторое время для полной остановки его стрелки.Для быстрой остановки подвижной части прибора применяют специальные устройства — успокоители. Наиболее распространенными успокоителями являюгся воздушные и магнитоиндукционные.

Воздушный успокоитель представляет собой дугообразный цилиндр 1 , запаянный с одного конца. Внутри цилиндра находится поршень 2. Он жестко связан с подвижной частью прибора и не касается стенок цилиндра. Зазор между поршнем и цилиндром невелик и при быстрых перемещениях поршня давление внутри цилиндра не успевает выровняться с атмосферным. В цилиндре создаются то сгущения, то разрежения воздуха, которые препятствуют движению поршня и тем самым быстро успокаивают подвижную систему. При медленном же движении поршня часть воздуха может свободно входить в цилиндр и выходить из него через зазор, не препятствуя поворотам подвижной части прибора.

Иногда воздушный успокоитель имеет форму замкнутой коробочки со щелью .Эта щель служит для перемещения рычага /, на котором укреплена пластинка 2. Последняя не касается стенок коробочки и выполняет ту же роль, что и поршень. При движении пластинки в коробочке одновременно действуют и сгущения (по одну сторону пластинки) и разрежения (по другую сторону), препятствующие колебаниям.

Магнитоиндукционный успокоитель представляет собой перемещающуюся между полюсами постоянного магнита М легкую алюминиевую пластину А, жестко связанную с подвижной системой прибора. При колебаниях пластинки в магнитном поле постоянного магнита в соответствии с законом Ленца в ней индуцируются токи, препятствующие этим колебаниям, поэтому колебания подвижной системы и стрелки быстро прекращаются. Астатические измерительные приборы применяют для устранения влияния внешних магнитных полей на показания электромагнитных и электродинамических приборов. Астатический прибор — это совокупность двух измерительных механизмов, подвижные системы которых объединены в одном приборе и воздействуют на одну и ту же ось со стрелкой. При этом измерительные механизмы расположены так, что под действием внешнего поля вращающий момент одного из них увеличивается, тогда как другого на столько же уменьшается, а общий вращающий момент, действующий на всю подвижную систему прибора, остается неизменным.

Условные обозначения на шкалах электроизмерительных приборов. Для правильного выбора приборов и их эксплуатации на шкалах изображают следующие обозначения:

Электроизмерительные приборы и их применение «Наука начинается с тех пор, когда начинают измерять». Д. И. Менделеев. — презентация

Презентация была опубликована 7 лет назад пользователемmoodle.edu.by

Похожие презентации

Презентация на тему: » Электроизмерительные приборы и их применение «Наука начинается с тех пор, когда начинают измерять». Д. И. Менделеев.» — Транскрипт:

1 Электроизмерительные приборы и их применение «Наука начинается с тех пор, когда начинают измерять». Д. И. Менделеев

2 Измерение силы тока Амперметр 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).

3 Амперметр демонстрационный Измерительный механизм магнитоэлектрической системы, снабжён набором шкал и шунтов. Пределы измерения : постоянный ток: 3 А, 10 А; Переменный ток: 3 А, 10 А. Чувствительность гальванометра 5х0,00001 А/дел

4 Измерение силы тока Амперметр включают в электрическую цепь ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО с потребителем, соблюдая полярность.

5 Повышение пределов измерения амперметра ШУНТ – проводник, подключаемый параллельно амперметру для расширения пределов его измерений. При таком включении шунта часть измеряемого тока ответвляется и через амперметр будет идти ток силой в n раз меньше измеряемого тока.

6 Гальванометр Д’Арсонваля ГАЛЬВАНОМЕТР Д’АРСОНВАЛЯ — высокочувствительный электроизмерительный прибор для измерения слабых токов или напряжений. Принцип его работы основан на магнитном действии тока.

7 Измерение электрического напряжения Вольтметр 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.

8 Регулирование силы тока и напряжения реостатом Регулирование силы тока реостатом Регулирование напряжения реостатом

9 Вольтметр демонстрационный Измерительный механизм магнитоэлектрической системы, снабжён набором шкал и дополнительных сопротивлений. Постоянный ток: 5 В, 15 В. Переменный ток: 15 В, 250 В. Чувствительность гальванометра 5х0,00001 В/дел

10 Измерение напряжения Вольтметр включают ПАРАЛЛЕЛЬНО участку цепи, на котором измеряют напряжение, соблюдая полярность.

11 Повышение пределов измерения вольтметра ДОБАВОЧНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ – дополнительный резистор, подключаемый последовательно с вольтметром для расширения его пределов измерения. При таком включении добавочного сопротивления напряжение на вольтметре будет в n раз меньше измеряемого.

12 Потенциометр Принцип действия потенциометра Схема питания лампы через потенциометр

13 Измерение сопротивления методом амперметра и вольтметра Схема I Схема II Варианты сборки измерительной схемы

14 Методы измерения сопротивления МОСТ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ (мост Уитстона) – измерительная цепь, применяемая для измерения методом сравнения с эталонным значением неизвестных значений сопротивления, индуктивности, ёмкости и др. величин. Измерительным мостом называют также измерительные приборы, содержащие эту цепь.

15 Измерение сопротивления Омметр 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.

16 Принцип действия омметра Простейший омметр состоит из источника тока, переменного резистора и чувствительного измерителя тока (микрометра), шкала которого проградуирована в омах. При подключении неизвестного сопротивления стрелка микроамперметра отклонится тем больше, чем меньше подключенное сопротивление. Поэтому на шкале омметра нулевое деление находится справа, а крайнее левое обозначено знаком «бесконечность». Принципиальная схема омметра

17 Заключение измерение электрических величин, таких, как напряжение, сопротивление, сила тока и др. производятся с помощью различных средств – измерительных приборов, схем и специальных устройств. Тип измерительного прибора зависит от вида и размера (диапазона значений) измеряемой величины, а также от требуемой точности измерения.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector