Меню

Средства измерения постоянного напряжения

Средства измерений постоянных токов и напряжений

Лекция. Средства измерений силы токов и напряжений

— средства измерений постоянных и переменных токов и напряжений; измерение действующих, амплитудных, средневыпрямленных, средних и мгновенных значений переменных токов и напряжений.

— изучить классификацию средств измерений постоянных и переменных токов и напряжений, источники погрешностей измерения силы токов и напряжений в различных поддиапазонах.

Наивысшая точностьизмерений постоянных токов и напряжений определяется точностью государственных первичных эталонов единицы силы постоянного электрического тока (ГОСТ 8.022—75) и единицы электродвижущей силы (ГОСТ 8.027—81). Государственные пер­вичные эталоны обеспечивают воспроизведение соответствующей единицы со среднеквадратическим отклонением результата измерений (So), не превышающим 4 10 для силы постоянного тока и 5 10 для ЭДС, при неисключенной систематической погрешности ( ), не превышающей, соответственно, 8 10 и 1 10 . Из рабочих средств измерений постоянных токов и на­пряжений наименьшую погрешность измерений дают компенса­торы постоянного тока. Например, компенсатор (потенциометр) типа Р332 имеет класс точности 0,0005 и позволяет измерять постоянные ЭДС и напряжения в диапазоне от 10 нВ до 2,1211111 В. Постоянные токи измеряют с помощью компенсато­ров косвенно с использованием катушек электрического сопро­тивления. При использовании катушек электрического сопротив­ления типа Р324 класса точности 0,002 и компенсатора типа Р332 можно измерять токи с погрешностью не более ±0,0025 %. Компенсаторы используют при точных измерениях постоянных токов, ЭДС и напряжений и для поверки менее точных средств измерений.

Наиболее распространенными средствами измерений посто­янных токов и напряжений являются амперметры (микро-, милли-, килоамперметры) и вольтметры (микро-, милли-, киловольтметры), а также универсальные и комбинированные приборы (например, микровольтнаноамперметры, нановольтамперметры и т. п.). Широко используемые средства измерений постоянных токов и напряжений представлены в приложении Е (таблицы Е1 и Е2).

При измерении малых и средних значений постоянных токов и напряжений наибольшее распространение получили цифровые и магнитоэлектрические приборы. Измерения больших постоянных токов осуществляют, как правило, магнитоэлектрическими килоамперметрами с использованием наружных шунтов, а весьма больших токов — с использованием трансформаторов постоянно­го тока. Для измерений больших постоянных напряжений исполь­зуют магнитоэлектрические и электростатические киловольтметры. Следует иметь в виду, что электродинамические амперметры и вольтметры редко используют для технических измерений токов и напряжений в цепях постоянного тока. Их чаще применяют (наряду с цифровыми и магнитоэлектрическими приборами высоких классов точности) в качестве образцовых приборов при поверке средств измерений более низкого класса точности. В таблицах Е1 и Е2 не указаны термоэлектрические приборы, так как применять их в цепях по­стоянного тока нецелесообразно из-за относительно большой мощности, потребляемой ими из цепи измерения.

Источник

Методы и средства измерения напряжения

date image2015-06-26
views image2471

Читайте также:  Чистка изоляции под напряжением

facebook icon vkontakte icon twitter icon odnoklasniki icon

Для измерения постоянного напряжения используется или метод непосредственной

оценки, или методы сравнения, в частности нулевой и дифференциальный. Разные

методики измерения напряжения требуют различных принципов построения вольтметров.

Различают измерительные приборы прямого действия и приборы сравнения. Обобщенные

структурные схемы этих приборов представлены соответственно на рис. 1 и 2. На

рисунках приняты следующие обозначения: n П , П , . П 1 2 — измерительные

преобразователи; ОУ – отсчетное (регистрирующие) устройство; УС – устройство

сравнения; УУМ – устройство управления мерой; М – управляемая мера; x u — измеряемое

значения напряжения; M u — значение напряжения, воспроизводимое мерой.

Основным различием структурных схем является наличие в схеме приборов

сравнения цепи обратной связи. Структура подобных приборов является замкнутой, при

этом в цепи обратной связи должна формироваться физическая величина, однородная с

измеряемой. В качестве измерительных преобразователей могут применяться делители

напряжения, катодные, эмиттерные или истоковые повторители, усилительные схемы,

преобразователи средневыпрямленных, среднеквадратических и амплитудных значений

напряжения, преобразователи напряжений аналог – цифра и цифра – аналог и др.

При использовании приборов непосредственной оценки значение измеряемой

величины определяют по отсчётному устройству. Прибор предварительно градуируется с

помощью образцовых мер или образцовых измерительных приборов. При нулевом методе

воспроизводимого мерой, добиваются их равенства. Измеряемая величина определяется

значением напряжения меры. Таким образом, величина меры должна иметь возможность

плавной регулировки. В вольтметрах, использующих дифференциальный метод, в общем

случае задача достижения равенства значений измеряемого напряжения и напряжения

меры не ставиться. В этом случае прибор измеряет разность значений этих напряжений и

имеет градуировку в единицах измеряемой величины. Величина меры может быть

постоянной или изменяться дискретно.

Согласно ГОСТ 22261-82 средства измерения напряжений относятся к подгруппе В.

подгруппа в свою очередь на следующие виды:

В1 – приборы для установки или проверки вольтметров;

В2 – вольтметры постоянного напряжения;

В3 – вольтметры переменного напряжения;

В4 – вольтметры импульсного напряжения;

В6 – селективные вольтметры;

В7 – универсальные вольтметры;

В8 – измерители отношения напряжений и (или) разности напряжений;

В9 – преобразователи напряжения.

Помимо деления на виды, вольтметры принято делить на аналоговые и цифровые. В

дальнейшем будут рассмотрены вольтметры постоянного и переменного напряжения,

Источник



Методы и средства измерений электрических величин. Измерение постоянного тока и напряжения. Измерение переменного тока и напряжения.

Измерение постоянного тока и напряжения.

Измерения постоянного тока и напряжения производятся в основном с помощью магнитоэлектрических амперметров и вольтметров с пределами измерений 0,1 мкА. 6 кА и 0,3 мВ. 1,5 кВ. Возможно применение также аналоговых электромагнитных, электродинамических, ферродинамических, электростатических, цифровых приборов, потенциометров (компенсаторов) постоянного тока. Для определения малых количеств электричества быстропротекающих импульсов тока используются баллистические гальванометры, для больших количеств электричества – кулонометры.

Читайте также:  Какими средствами можно тушить электроустановки под напряжением

Выбор измерителя обусловлен мощностью объекта измерения и необходимой точностью. При включении прибора в измерительную цепь он изменяет ее параметры. Для уменьшения величины методической погрешности при измерении напряжения сопротивление используемого вольтметра должно быть как можно большим, а при измерении тока сопротивление амперметра как можно меньшим, тогда и потребление мощности от объекта измерения будет малым.

Измерительный механизм магнитоэлектрических амперметров и вольтметров принципиально не различаются, а в зависимости от назначения прибора меняется его измерительная цепь. В амперметрах измерительный механизм непосредственно или с помощью шунта включается в цепь последовательно с нагрузкой. В вольтметрах последовательно с измерительным механизмом включается добавочный резистор, и прибор подключается к тем точкам схемы, между которыми необходимо измерить напряжение. Характер измерительной цепи также определяется допустимой температурной погрешностью и пределом измерения прибора. Для компенсации температурной погрешности необходимо применять специальные схемы температурной компенсации.

Измерение малых токов и напряжений. Прямое измерение этих физических величин выполняют с помощью гальванометров магнитоэлектрической системы (от 0,1 нА и от 1 нВ), цифровых пикоамперметров (от 1 нА), микровольтметров (от 10 мкВ), нановольтметров (от 10 нВ), компенсаторов (от 1 мкВ). Косвенное измерение выполняется с помощью компенсаторов (до 10 нА); по величине заряда конденсатора (до 1 нА); с использованием электрометра (до 10 нА).

Измерение больших постоянных токов.Для токов более 10 кА использование шунтов уже не целесообразно. Наиболее простым способом измерения в этом случае является параллельное включение шунтов и использование магнитных преобразователей. Для более точных измерений (порядка 0,01 %) больших токов используются преобразователи из меди в виде стержня с определенным диаметром, имеющим приспособление для включения в разрыв шины с током.

Измерение высоких напряжений. Измерение напряжений до 1,5 кВ осуществляется магнитоэлектрическими вольтметрами с добавочными резисторами. При более высоких напряжениях (до 300 кВ) целесообразно включать электростатические вольтметры или обычные вольтметры через измерительные трансформаторы напряжения.

Измерение переменного тока и напряжения. Для оценки величины переменного тока и напряжения используют понятия действующего, амплитудного и среднего значений. Если сигнал синусоидален, то эти значения жестко связаны между собой через коэффициент формы кривой и коэффициент амплитуды . Значения этих коэффициентов зависят от формы кривой используемого сигнала. Чем острее форма исследуемого сигнала, тем больше будут значения и .

Для измерения переменного тока и напряжения могут быть использованы измерительные механизмы всех систем.

В этом случае магнитоэлектрические приборы используются с преобразователями переменного тока в постоянный. Это выпрямительные, термоэлектрические и электронные приборы. Обычно они градуируются в действующих значениях тока или напряжения. В приборах, предназначенных для измерения среднего и амплитудного значений, делается соответствующая отметка на шкале.

Читайте также:  Что такое максимально допустимое обратное напряжение диода

Электромагнитные амперметры и вольтметры.Амперметры на токи 250. 300 А непосредственно в цепь не включаются из-за сильного влияния на показания приборов магнитного поля токопроводящих проводов и значительного нагрева шины. Изменение предела измерения производится путем секционирования обмотки катушки и включения секций последовательно или параллельно. Для переключения секций используются штепсельные и рычажные переключающие устройства. Расширение пределов измерения на переменном токе производится при помощи измерительных трансформаторов тока.

Для расширения пределов измерения электромагнитных вольтметров применяется включение добавочных сопротивлений и секционирование; для измерения больших напряжений (свыше 500 В) на переменном токе – измерительные трансформаторы напряжения.

Собственное магнитное поле электромагнитных приборов невелико и внешние магнитные поля влияют на показания приборов. Для защиты от внешних магнитных полей применяется астазирование и экранирование.

Электродинамические амперметры и вольтметры.Уамперметров на токи до 0,5 А неподвижные и подвижные катушки соединяются последовательно. При таком соединении катушек компенсация частотной и температурной погрешностей не требуется, так как изменения температуры t и частоты ƒ (до 2000. 3000 Гц) не оказывают значительного влияния на показания приборов.

При токах более 0,5 А подвижная катушка соединяется параллельно с неподвижной (так как последовательное соединение вызвало бы перегрев и изменение свойств токоподводящих пружин). В этом случае необходима компенсация температурной и частотной погрешностей, которые возникают в результате перераспределения токов в катушках при изменении времени t и частоты ƒ. Для компенсации температурной погрешности необходимо, чтобы температурные коэффициенты сопротивления параллельных ветвей были одинаковые. Для исключения частотной погрешности необходимо, чтобы постоянные времени обеих катушек были бы равны между собой.

У вольтметров неподвижная и подвижная катушки включаются последовательно. Для расширения пределов измерения применяют секционирование и измерительные трансформаторы напряжения.

Электростатические вольтметры. Схемы включения электростатических вольтметров (ЭВ)обладают некоторыми особенностями. У ЭВна малые пределы измерения воздушный зазор между пластинами очень мал, поэтому возникает опасность короткого замыкания пластин, а, следовательно, и сети при случайных ударах, трясках, вибрациях. Для исключения этой опасности внутрь ЭВвстраивается защитный резистор и прибор включается в сеть через этот резистор. При повышении частоты до нескольких сотен герц защитный резистор во избежание дополнительной погрешности выключается. Номинальная область частот – 20 Гц. 10 МГц.

Расширение пределов измерения ЭВна переменном токе осуществляется включением последовательно с ЭВдобавочных конденсаторов или емкостных делителей. Применение делителей значительно снижает точность электростатических вольтметров. Источником погрешности является собственная емкость прибора на повышенных частотах. Электростатические вольтметры применяются в основном в качестве лабораторных вольтметров.

Источник