Меню

Измерительные прибора различных систем

Электроизмерительные приборы

Электроизмерительные приборы — класс устройств, применяемых для измерения различных электрических величин. В группу электроизмерительных приборов входят также кроме собственно измерительных приборов и другие средства измерений — меры, преобразователи, комплексные установки.

Измерительные прибора различных систем

Амперметр переменного тока

Измерительные прибора различных систем

Вольтметр переменного тока

Измерительные прибора различных систем

Измерительные прибора различных систем

Содержание

Применение

Средства электрических измерений широко применяются в энергетике, связи, промышленности, на транспорте, в научных исследованиях, медицине, а также в быту — для учёта потребляемой электроэнергии. Используя специальные датчики для преобразования неэлектрических величин в электрические, электроизмерительные приборы можно использовать для измерения самых разных физических величин, что ещё больше расширяет диапазон их применения.

Классификация

  • Наиболее существенным признаком для классификации электроизмерительной аппаратуры является измеряемая или воспроизводимая физическая величина, в соответствии с этим приборы подразделяются на ряд видов:
    • амперметры — для измерения силы электрического тока;
    • вольтметры — для измерения электрического напряжения;
    • омметры — для измерения электрического сопротивления;
    • мультиметры (иначе тестеры, авометры) — комбинированные приборы
    • частотомеры — для измерения частоты колебаний электрического тока;
    • магазины сопротивлений — для воспроизведения заданных сопротивлений;
    • ваттметры и варметры — для измерения мощности электрического тока;
    • электрические счётчики — для измерения потреблённой электроэнергии
    • и множество других видов
  • Кроме этого существуют классификации по другим признакам:
    • по назначению — измерительные приборы, меры, измерительные преобразователи, измерительные установки и системы, вспомогательные устройства;
    • по способу представления результатов измерений — показывающие и регистрирующие ( в виде графика на бумаге или фотоплёнке, распечатки, либо в электронном виде);
    • по методу измерения — приборы непосредственной оценки и приборы сравнения;
    • по способу применения и по конструкции — щитовые (закрепляемые на щите или панели), переносные и стационарные;
    • по принципу действия:
      • электромеханические:
        • магнитоэлектрические;
        • электромагнитные;
        • электродинамические;
        • электростатические;
        • ферродинамические;
        • индукционные;
        • магнитодинамические;
      • электронные;
      • термоэлектрические;
      • электрохимические.

Измерительные прибора различных систем

Измерительные прибора различных систем

Обозначения

В зарубежных странах обозначения средств измерений устанавливаются предприятиями-изготовителями, в России (и частично в других странах СНГ) традиционно принята унифицированная система обозначений, основанная на принципах действия электроизмерительных приборов. В состав обозначения входит прописная русская буква, соответствующая принципу действия прибора, и число — условный номер модели. Например: С197 — киловольтметр электростатический. К обозначению могут добавляться буквы М (модернизированный), К (контактный) и другие, отмечающие конструктивные особенности или модификации приборов.

  • В — приборы вибрационного типа (язычковые)
  • Д — электродинамические приборы
  • Е — измерительные преобразователи
  • И — индукционные приборы
  • К — многоканальные и комплексные измерительные установки и системы
  • Л — логометры
  • М — магнитоэлектрические приборы
  • Н — самопишущие приборы
  • П — вспомогательные измерительные устройства
  • Р — меры, измерительные преобразователи, приборы для измерения параметров элементов электрических цепей
  • С — электростатические приборы
  • Т — термоэлектрические приборы
  • У — измерительные установки
  • Ф — электронные приборы
  • Х — нормальные элементы
  • Ц — приборы выпрямительного типа
  • Ш — измерительные преобразователи
  • Щ — ?
  • Э — электромагнитные приборы

Электрические измерительные приборы — виды и классификация с примерами

Электрические измерительные приборы:

В зависимости от физических закономерностей, лежащих в основе действия измерительного механизма, различают электроизмерительные приборы магнитоэлектрической, электромагнитной, электродинамической и электростатической систем.

Измерительные прибора различных систем

Действие электрических измерительных приборов магнитоэлектрической системы основано на магнитном действии электрического тока. Основной частью этих приборов является гальванометр, в котором сила Ампера действует на катушку проволоки, намотанной на железный каркас, по которой проходит ток. Как видно из рисунка 200, катушка (обычно прямоугольной формы), содержащая N витков проволоки, размещена в поле

Измерительные прибора различных систем

Силы упругости, возникающие при закручивании пружины, препятствуют повороту рамки. Они прямо пропорциональны углу закручивания пружины. Катушка с прикрепленной к ней стрелкой поворачивается до тех пор, пока вращающий момент, создаваемый пружиной, не скомпенсирует вращающий момент, создаваемый магнитными силами.

Отклонение стрелки гальванометра пропорционально силе тока, проходящего через катушку. Это дает возможность на шкале прибора нанести значения силы тока, соответствующие различным углам поворота рамки, т. е. проградуировать прибор. Сила тока, соответствующая отклонению стрелки гальванометра на всю шкалу, характеризует чувствительность прибора. Согласно закону Ома для участка цепи сила тока прямо пропорциональна напряжению, поэтому шкала прибора может быть проградуирована и в единицах напряжения. Таким образом, измерительные приборы, применяемые в цепях постоянного тока, представляют собой гальванометры, включенные по схеме амперметров или вольтметров.

Вследствие малого сопротивления катушки гальванометра (R

10 Ом) им можно измерить максимальную силу тока

Измерительные прибора различных систем

и максимальное напряжение

Измерительные прибора различных систем

Для использования гальванометра в качестве амперметра параллельно катушке подключается шунт, сопротивление которого значительно меньше сопротивления катушки. А для использования гальванометра в качестве вольтметра последовательно с ним присоединяют добавочное сопротивление, сопротивление которого значительно больше сопротивления катушки.

На основе магнитоэлектрического измерительного механизма выпускается большое количество разнообразных амперметров и вольтметров постоянного и переменного тока (в цепях переменного тока к гальванометру, кроме шунта или добавочного сопротивления, подключают диод).

Измерительные прибора различных систем

Действие приборов электромагнитной системы основано на явлении втягивания железного сердечника в катушку с током (рис. 201). Они обладают меньшей чувствительностью по сравнению с приборами
других систем.

В приборах электромагнитной системы измеряемый ток пропускается по неподвижной катушке, а поворот подвижной системы вызывается втягиванием в эту катушку стального сердечника, связанного с подвижной системой. Обмотка катушки амперметра состоит из нескольких витков или нескольких десятков витков. В вольтметре обмотка катушки имеет несколько тысяч витков и добавочное сопротивление.

Приборы этой системы применяются в основном в качестве щитовых амперметров и вольтметров для измерений в цепях переменного тока промышленной частоты.

Приборы электромагнитной системы можно использовать для измерений в цепях как постоянного, так и переменного тока.

Действие приборов электродинамической системы основано на взаимодействии проводников с током (рис. 202).

Измерительные прибора различных систем

В отличие от приборов магнитоэлектрической системы в приборах электродинамической системы нет постоянного магнита. Внутри неподвижной катушки расположена подвижная катушка. Поворот подвижной части происходит в результате притяжения или отталкивания двух катушек, когда по ним проходит ток. В амперметре и вольтметре катушки включены последовательно, и по ним проходит одинаковый ток. В данном случае возникающий вращающий момент пропорционален квадрату силы тока.
Приборы электродинамической системы могут применяться для измерения мощности, т. е. служить ваттметрами. Для этого неподвижную катушку включают в цепь последовательно с потребителем, а подвижную через дополнительный резистор включают параллельно с ним. Вращающий момент, действующий на подвижную катушку, пропорционален произведению сил токов в обеих катушках. Сила тока в первой катушке равна силе тока в рабочей цепи, а сила тока во второй пропорциональна напряжению на рабочем участке цепи. Их произведение пропорционально мощности.

На основе электродинамического измерительного механизма выпускаются лабораторные многопредельные амперметры, вольтметры и ваттметры. Эти приборы применяются .для измерений в цепях как постоянного, так и переменного тока. В последнем случае они дают наиболее падежные показания.

Действие приборов электростатической системы основано на электростатическом взаимодействии разноименно заряженных проводников, один из которых является подвижным АВ (рис. 203).

Измерительные прибора различных систем

Такие приборы позволяют измерять только напряжение.
Основная область применения приборов электростатической системы — измерение больших напряжений в цепях переменного и постоянного тока. Верхний предел измерений — до 100 кВ, диапазон частот — до 20 МГц.

Иногда действие измерительного механизма электроизмерительных приборов основано на тепловом действии тока. Главной частью измерительного механизма в этом случае является тонкая платиноиридиевая проволока АВ, натянутая между двумя зажимами (рис. 204).

Измерительные прибора различных систем

При прохождении по ней тока проволока нагревается и становится длиннее. Удлинение проволоки вызывает вращение блока с укрепленной на той же оси стрелкой. Таким образом, каждому значению силы тока соответствует определенный угол поворота стрелки.

Следует отметить, что любой электроизмерительный прибор должен иметь такое устройство, чтобы его включение в цепь заметно не изменяло ни тока, ни напряжения в цепи, иначе измерить истинные значения этих величин будет невозможно.

В настоящее время широко применяются цифровые амперметры и вольтметры.
Условные обозначения электроизмерительных приборов и их назначения при-
ведены в таблице 5.

Таблица 5
Условные обозначения электроизмерительных приборов

Измерительные прибора различных систем

Рекомендую подробно изучить предметы:
  1. Физика
  2. Атомная физика
  3. Ядерная физика
  4. Квантовая физика
  5. Молекулярная физика
Ещё лекции с примерами решения и объяснением:
  • Электрическое поле Земли
  • Ускорители заряженных частиц
  • Генератор электрического тока в физике
  • Электродвигатель в физике
  • Сила Лоренца
  • Правило Буравчика в физике
  • Шунт и добавочное сопротивление
  • Электродвижущая сила

При копировании любых материалов с сайта evkova.org обязательна активная ссылка на сайт www.evkova.org

Сайт создан коллективом преподавателей на некоммерческой основе для дополнительного образования молодежи

Сайт пишется, поддерживается и управляется коллективом преподавателей

Whatsapp и логотип whatsapp являются товарными знаками корпорации WhatsApp LLC.

Cайт носит информационный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой, которая определяется положениями статьи 437 Гражданского кодекса РФ. Анна Евкова не оказывает никаких услуг.

Основные системы электроизмерительных приборов

Измерительные прибора различных систем

Измерительные прибора различных систем

Измерительные прибора различных систем

Измерительные прибора различных систем

Измерительные прибора различных систем

По принципу действия электроизмерительных приборов выделяют следующие основные системы: магнитоэлектрическая, электромагнитная, электродинамическая, ферродинамическая, индукционная, вибрационная, электростатическая, термоэлектрическая, электронная.

В таблице 6.2 и 6.3 приведены условные обозначения наиболее широко применяемых систем электроприборов и некоторые дополнительные обозначения обозначения, указываемые на приборах. Эти обозначения и другие важнейшие характеристики приборов указываются на лицевой панели электрических измерительных приборов (рисунок 6.2).

Таблица 6.2 – Системы электрических измерительных приборов и их условные обозначения

Система прибораОбозначение
Биметаллический

Измерительные прибора различных систем

Вибрационный

Измерительные прибора различных систем

Индукционный

Измерительные прибора различных систем

Магнитоиндукционный

Измерительные прибора различных систем

Магнитоэлектрический с подвижной рамкой

Измерительные прибора различных систем

Магнитоэлектрический с подвижным магнитом

Измерительные прибора различных систем

Ферродинамический

Измерительные прибора различных систем

Электродинамический

Измерительные прибора различных систем

Электромагнитный

Измерительные прибора различных систем

Электростатический

Измерительные прибора различных систем

Тепловой

Измерительные прибора различных систем

Таблица 6.3 – Дополнительные обозначения, указываемые на приборах

НаименованиеХарактеристика ХарактеристикаОбозначение
Род токаПостоянный

Измерительные прибора различных систем

Переменный

Измерительные прибора различных систем

Постоянный и переменный

Измерительные прибора различных систем

Трехфазный

Измерительные прибора различных систем

Трехфазный при неравномерной нагрузке фаз

Измерительные прибора различных систем

Измерительные прибора различных систем

В таблице 6.4 приведены достоинства, недостатки и область применения электроизмерительных приборов.

Таблица 6.4 – Достоинства, недостатки и область применения электроизмерительных приборов

СистемаДостоинстваНедостаткиОбласть применения
МагнитоэлектрическаяВысокая чувствительность и точность. Относительно небольшое влияние внешних полей. Малое потребление электроэнергии. Малое влияние температуры.Пригодны только для постоянного тока. Чувствительны к перегрузкам.Измерение силы тока и напряжения в цепях постоянного тока
ЭлектромагнитнаяМогут изготовляться на большой ток для непосредственного включения, устойчивы при перегрузках. Пригодны для постоянного и переменного тока, просты по конструкции.Низкая точность, зависимость показаний от внеш-них магнитных полей. Неравномерность шкалы.Измерение силы тока и напряжения в цепях постоянного и переменного тока. Рекомендуется применять преимущественно для измерений в цепях переменного тока.
СистемаДостоинстваНедостаткиОбласть применения
ЭлектродинамическаяВысокая точность. Пригодны для постоянного и переменного тока.Зависимость по-казаний от внеш-них магнитных полей и чувствительность к перегрузкам. Неравноменость шкалы.Измерение тока, мощности, напряжения, частоты, угла сдвига фаз в цепях переменного тока, а также напряжения, тока и мощности в цепях постоянного тока.
ТепловаяНезависимость показаний от частоты и формы кривой переменного тока и внешних магнитных полей. Пригодны для постоянного и переменного тока. Высокая чувствительность. Малое потребление электроэнергии.Высокая чувствительность к перегрузкам.Измерение силы тока в цепях переменного тока промышленной и высокой частоты.
ЭлектростатическаяМалое потребление электроэнергии. Малая зависимость показаний от частоты, температуры и магнитных полей.Зависимость от внешнего электрического поля и от влажности воздуха.Измерение напряжения в цепях постоянного и переменного тока.
ВибрационнаяПросты по конструкции и надежны в работе. Возможность включения прибора в цепи с разным напряжением.Вибрация пластин от внешних толчков. Прерывистость шкалы.Измерение частоты переменного тока.

Измерительный прибор необходимо защищать от ударов и сотрясений. С течением времени точность электроизмерительных приборов снижается, вследствие износа отдельных деталей и узлов, неправильного обращения с ними при измерениях. Поэтому для поддержания приборов в хорошем состоянии их необходимо регулярно осматривать, очищать от пыли, своевременно ремонтировать и периодически поверять.

Контрольные вопросы

1 Укажите классификацию погрешностей измерений.

2 Дайте определения систематическим погрешностям измерительных приборов.

3 Укажите достоинства, недостатки и область применения магнитоэлектрического измерительного механизма.

4 Укажите достоинства, недостатки и область применения электромагнитного измерительного механизма.

5 Укажите достоинства, недостатки и область применения электродинамического измерительного механизма.

6 По каким параметрам производится подбор измерительных приборов для измерений?

Источник