§ 15-1]

Системы стрелочных приборов

ГЛАВА ПЯТНАДЦАТАЯ ИЗМЕРЕНИЯ 15-1. СИСТЕМЫ СТРЕЛОЧНЫХ ПРИБОРОВ

Схематическое устройство и обозначение прибора

Принцип работы, свойства н применение

Схематическое устройство и обозначение прибора

Принцип работы, свойства и применение

Магнитоэлектрическая система

В поле постоянного магнита М находится врацающаяся катушка К, по которой проходит измеряемый ток. Угол поворота катушки, преодолевающей противодействие спиральной пружинки П, прямо пропорционален току. Нулевое положение стрелки устанавливается при помощи той же пружинки П.

Прибор дает большую точность измерения. Шкала прибора линейная равномерная. Потребляемый ток обычных вольтметров 1-10 ма, высокочувствительных образцов 25-250 мка и амперметров 5-30 ма. Внутреннее сопротивление вольтметров 100-1 ООО ом на 1 е, а у специальных типов - до 20 ООО ом на I в шкалы.

Применяется для измерения постоянного тока и напряжения. С детектором используется для измерения переменных токов и напряжений низкой частоты, а с термопреобразователем - для измерения токов высокой частоты.

3 t

Электродинамическая система

Прибор состоит из неподвижной катушки Ki и подвижной Ка. Ток проходит по обеим катушкам, причем Ki вращается внутри Ki. Угол поворота катушки К2 зависит от величины тока, проходящего по катушкам.

Шкала прибора неравномерная, квадратичная. Потребляемый ток и внутреннее сопротивление зависят от конструкции прибора.

Применяется для измерения постоянного и переменного тока и напряжения низкой частоты, а также для измерения мощности.

Электромагнитная система

Ток проходит по обмотке плоской неподвижной катушки К, внутри кото-, рой вращается эксцентрично укрепленная пластинка Я из мягкой гтали. Пластинку втягивает внутрь катушки магнитное поле, создаваемое измеряемым током.

Шкала прибора неравномерная, квадратичная. Потребляемый ток 10- 50 ма. Внутреннее сопротивление вольтметров около 30 ом на I в шкалы.

Применяется для измерения постоянного и переменного тока и напряжения промышленной частоты.

Тепловая система

Туго натянутая тонкая платино-иридиевая нить Н нагревается проходящим через нее измеряемым током. Вызываемое этим удлинение нити влечет за собой вращение оси стрелки.

Шкала прибора неравномерная, квадратичная. .Сопротивление нити - порядка 0,1 ом. Система невосприимчива к внешним мешающим полям. Показания зависят от окружающей температуры.

Применяется для грубых измерений переменных токов высокой частоты.

Продолжение'

Схематическое устройство и обозначение прибора

Принцип рабеты, свойства н применение

Схематическое устройство н обозначение прибора

Принцип работы, свойства и применение

Электростатическая система

Прибор состоит из неподвижных А и подвижных Б пластин. Измеряемое напряжение подводится одним полюсом к неподвижным пластинам, а другим - к подвижным, которые втягиваются при этом внутрь неподвижных. Угол поворота стрелки зависит от величины приложенного напряжения.

Прибор практически не потребляет мощности. Шкала сжата в начале и почти равномерна в остальной части.

Применяется для измерения высоких напряжений в цепях постоянного и переменного тока

Термоэлектрическая система

Измеряемый ток проходит через нить Н и подогревает место спая термопары, состоящей из стальной С и константановой К проволок. Между этими проволоками возникает термо-э. д. с, которая создает постоянный ток через магнитоэлектрический прибор П. Прибор градуируется на

значения переменного тока, протекающего через нить Я.

Шкала прибора неравномерная, близкая к квадратичной. Точность невысокая: порядка 2,5% на технической частоте и порядка 5% на высокой частоте.

Применяется для измерения переменных токов низкой и высокой частоты.

-84-

Детекторная система

Измеряемое переменное напряжение (или ток) выпрямляется при помощи выпрямителя В (обычно купроксного типа) и затем подводится к магнитоэлектрическому прибору П. Выпрямление производится по одно-полупериодной (рис. А) или мостовой (рис. Б) схеме.

Шкала сжата в начале и почти равномерна в остальной части. Прибор обладает высокой чувствительностью и отличается малым собственным потреблением тока.

Применяется для измерения токов и напряжений с частотой до нескольких килогерц.

15-2. УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК НА ШКАЛАХ ПРИБОРОВ

§ 15-4]

Измерение тока, напряокения и мощности

15-3. КЛАССЫ ТОЧНОСТИ

По степени точности измерения электроизмерительные приборы делятся на семь классов: 0,1; 0,2; 0,5; 1; 1,5; 2,5 и 4 (ГОСТ 1845-52).

Показатель класса характеризует наибольшую допустимую погрешность измерения и выражает эту погрешность в процентах от наибольшего показания шкалы. Погрешность может быть положительной или отрицательной, т. е. прибор может давать как преувеличенные, так и преуменьшенные значения.

Например, вольтметр класса 1,5 со шкалой на 300 в может давать в любом месте рабочей части шкалы погрешность до ±1,5% от-300 е, т. е. до ±4,5 в. Погрешность вольтметра класса 0,2 с такой же шкалой не должна превышать ±0?2% от 300 е, т. е. ±0,6 в.

Приборы с погрешностью более 4% считаются вне-классныш.

15-4. ИЗМЕРЕНИЕ ТОКА, НАПРЯЖЕНИЯ И МОЩНОСТИ

Принципы измерения токов и напряжений одинаковы для постоянного и переменного тока любой частоты. Однако при измерениях на звуковой и высокой частоте необходимо принимать меры для устранения ошибок, вносимых собственной емкостью измерительной цепи и ее элементов.

Измерение тока

Измерительный прибор (амперметр или миллиамперметр) включается последовательно с нагрузкой в любое место исследуемой цепи (схема А на рис. 15-1).

Рис. 15-1. Схемы измерения тока и напряжения.

При измерении в параллельных ветвях цепи прибор включается в соответствующую ветвь (схема Б на рис. 15-1)..

Внутреннее сопротивление прибора должно быть-малым по сравнению с сопротивлением измеряемой цепи, чтобы избежать ошибки из-за недопустимого уменьшения измеряемого тока при включении прибора.

Величину тока можно определить и путем измерения падения напряжения на сопротивлении, величина кото-

Рис. 15-2. Схема измерения переменного напряжения при наличии в цепи составляющей постоянного напряжения.

рого известна (схема В на рис. 15-1). В этом случае неизвестный ток

Измерение напряжения

Измерительный прибор (вольтметр) включается параллельно участку цепи, на котором производится измерение (схема В на рис. 15-1).

Наиболее употребительные способы измерения напряжения (при помощи магнитоэлектрических, электромагнитных, электродинамических и тепловых приборов) представляют по существу измерения величины тока, причем через прибор течет небольшой ток, являющийся мерой напряжения, существующего между точками, к которым подключен прибор. Шкала прибора градуируется в вольтах. Лишь электростатические и ламповые вольтметры реагируют непосредственно на напряжение, а не на ток.

Внутреннее сопротивление вольтметра должно быть возможно большим по сравнению с сопротивлением участка цепи, на котором производится измерение, чтобы избежать ошибки из-за уменьшения этого сопротивления при включении прибора.

При измерении переменного напряжения на участке цепи, в которой содержится постоянная составляющая напряжения, вольтметр переменного тока присоединяется к нужным точкам цепи через конденсатор (рис. 15-2). Реактивное сопротивление конденсатора

У 10°

С(о )-2д/,С , .

должно быть значительно меньше сопротивления прибора, т. е.

где /?п - сопротивление прибора вместе с добавочным сопротивлением для данной шкалы. Пример. / = 1 ООО гц; = 250 ООО ом; С = 0.1 мкф. При этом

2OTtW ° °-1 500 <С 250 ООО, т. е. условие удовлетворено.

Измерение мощности

Наиболее распространенным способом является косвенное измерение, при котором измеряются ток и напряжение, а мощность определяется расчетом:

(вт)=(й)(в) i

Если напряжение известно, то достаточно измерить только ток, а если известен ток, то измеряется только напряжение.

Если известно сопротивление нагрузки, мощность определяется по измеренному току

(em) =-(c)(o ) или по измеренному напряжению

Uem) - д