Klasyfikacja elektrycznych przyrządów pomiarowych, oznaczenia podziałek przyrządów

W celu kontroli poprawności działania instalacji elektrycznych, ich testowania, określania parametrów obwodów elektrycznych, rejestrowania zużytej energii elektrycznej itp. wykonuje się różne pomiary elektryczne. W technice komunikacyjnej, podobnie jak w nowoczesnej technice, niezbędne są pomiary elektryczne. Urządzenia, za pomocą których mierzy się różne wielkości elektryczne: prąd, napięcie, rezystancję, moc itp., Nazywa się elektrycznymi przyrządami pomiarowymi.

Amperomierz panelowy:

Istnieje wiele różnych liczników energii elektrycznej. Do produkcji pomiarów elektrycznych najczęściej wykorzystywane są: amperomierze, woltomierze, galwanometry, watomierze, elektryczne przyrządy pomiarowe, mierniki faz, wskaźniki fazy, synchroskopy, częstościomierze, omomierze, megaomomierze, rezystancje uziemienia, mierniki pojemności i indukcyjności, oscyloskopy, mostki pomiarowe, narzędzia kombinowane i zestawy pomiarowe.

Oscyloskop:

Elektryczny zestaw pomiarowy K540 (zawiera woltomierz, amperomierz i watomierz):

Klasyfikacja elektronarzędzi ze względu na zasadę działania

Zgodnie z zasadą działania elektryczne urządzenia pomiarowe dzielą się na następujące główne typy:

1. Urządzenia układu magnetoelektrycznego oparte na zasadzie oddziaływania cewki z prądem i zewnętrznym polem magnetycznym wytwarzanym przez magnes trwały.

2. Stołki do układu elektrodynamicznego opartego na zasadzie oddziaływania elektrodynamicznego dwóch cewek z prądami, z których jedna jest nieruchoma, a druga ruchoma.

3. Urządzenia układu elektromagnetycznego, w których wykorzystuje się zasadę oddziaływania pola magnetycznego nieruchomej cewki z prądem i ruchomej płyty żelaznej namagnesowanej tym polem.

4. Przyrządy termopomiarowe wykorzystujące efekt cieplny prądu elektrycznego. Drut nagrzany prądem rozciąga się, zwisa, w wyniku czego ruchoma część urządzenia może się obracać pod działaniem sprężyny, która usuwa powstały luz drutu.

5. Urządzenia układu indukcyjnego, oparte na zasadzie oddziaływania wirującego pola magnetycznego z prądami indukowanymi przez to pole w ruchomym metalowym cylindrze.

6. Urządzenia układu elektrostatycznego oparte na zasadzie oddziaływania ruchomych i nieruchomych metalowych płyt naładowanych przeciwstawnymi ładunkami elektrycznymi.

7. Urządzenia systemu termoelektrycznego, które są połączeniem termopary z jakimś czułym urządzeniem, takim jak układ magnetoelektryczny. Zmierzony prąd przepływający przez termoparę przyczynia się do pojawienia się prądu termicznego działającego na urządzenie magnetoelektryczne.

8.Urządzenia układu wibracyjnego oparte na zasadzie rezonansu mechanicznego drgających ciał. Przy danej częstotliwości prądu najsilniej wibruje jeden ze zworników elektromagnesu, którego okres drgań własnych pokrywa się z okresem drgań wymuszonych.

9. Elektroniczne przyrządy pomiarowe – przyrządy, których obwody pomiarowe zawierają elementy elektroniczne. Służą do pomiaru prawie wszystkich wielkości elektrycznych, a także wielkości nieelektrycznych, które zostały zamienione na elektryczne.

Ze względu na rodzaj czytnika rozróżnia się urządzenia analogowe i cyfrowe. W przyrządach analogowych wartość mierzona lub proporcjonalna wpływa bezpośrednio na położenie części ruchomej, na której znajduje się urządzenie odczytujące. W urządzeniach cyfrowych nie ma części ruchomej, a wartość mierzona lub proporcjonalna jest przetwarzana na odpowiednik liczbowy rejestrowany za pomocą wskaźnika cyfrowego.

Miernik indukcyjny:

Odchylenie części ruchomej w większości elektrycznych mechanizmów pomiarowych zależy od wartości prądów w ich uzwojeniach. Ale w przypadkach, gdy mechanizm musi służyć do pomiaru wielkości, która nie jest bezpośrednią funkcją prądu (rezystancja, indukcyjność, pojemność, przesunięcie fazowe, częstotliwość itp.), konieczne jest, aby wynikowy moment obrotowy zależał od mierzonej wielkości i niezależny od napięcia zasilania.

Do takich pomiarów stosuje się mechanizm, którego odchylenie części ruchomej jest określone jedynie stosunkiem prądów w jego dwóch uzwojeniach i nie zależy od ich wartości. Urządzenia zbudowane zgodnie z tą ogólną zasadą nazywane są przełożeniami.Możliwe jest zbudowanie mechanizmu ratiometrycznego dowolnego elektrycznego układu pomiarowego, którego cechą charakterystyczną jest brak mechanicznego momentu przeciwdziałającego, powstałego w wyniku skręcania sprężyn lub prążków.

Legenda woltomierza:

Na poniższych rysunkach przedstawiono symbole liczników elektrycznych zgodnie z zasadą ich działania.

Określenie zasady działania urządzenia

Aktualne oznaczenia typów

Oznaczenia klasy dokładności, położenia urządzenia, wytrzymałości izolacji, wielkości wpływających

Klasyfikacja elektrycznych przyrządów pomiarowych ze względu na rodzaj wielkości mierzonej

Liczniki elektryczne klasyfikuje się również ze względu na charakter mierzonej wielkości, ponieważ przyrządy o tej samej zasadzie działania, ale przeznaczone do pomiaru różnych wielkości, mogą znacznie różnić się od siebie budową, nie mówiąc już o skali na przyrządzie.

Tabela 1 przedstawia listę symboli najczęściej spotykanych mierników elektrycznych.

Tabela 1. Przykłady oznaczania jednostek miary, ich wielokrotności i podzbiorów

Nazwa Oznaczenie Nazwa Oznaczenie Kiloamper kA Współczynnik mocy cos φ Amper A Współczynnik mocy biernej sin φ Miliamper mA Teraom TΩ Mikroamper μA Megaom MΩ Kilowolt kV Kiloom kΩ Wolt V Om Ω Miliwolt mV Miliom mΩ Megawat MW Mikrom μΩ Kilowat Milliweber mWb Wat W Mikrofarad mF Megawar MVAR Pikofarad pF Kilowar kVAR Henry H Var VAR Milhenry mH Megaherc MHz Mikrohenr µH KHz kHz Skala temperatury stopnie Celsjusza o° C Herc Hz

Stopień kąta fazowego φo

Klasyfikacja elektrycznych przyrządów pomiarowych ze względu na stopień dokładności

Błąd bezwzględny przyrządu to różnica między odczytem przyrządu a prawdziwą wartością mierzonej wartości.

Na przykład błąd bezwzględny amperomierza wynosi

δ = I — aiH,

gdzie δ (czytaj „delta”) — błąd bezwzględny w amperach, Az — stan licznika w amperach, Azd — rzeczywista wartość mierzonego prądu w amperach.

Jeśli I > Azd, to błąd bezwzględny urządzenia jest dodatni, a jeśli I < I, to jest ujemny.

Korekta urządzenia to wartość, którą należy dodać do odczytu urządzenia, aby uzyskać prawdziwą wartość mierzonej wartości.

Aze = I — δ = Ja + (-δ)

Dlatego poprawka urządzenia jest wartością absolutnego błędu rabsolute urządzenia, ale przeciwnie do niego w znaku. Na przykład, jeśli amperomierz pokazuje 1 = 5 A, a błąd bezwzględny urządzenia wynosi δ = 0,1 a, to prawdziwa wartość zmierzonej wartości wynosi I = 5+ (-0,1) = 4,9 a.

Błąd zredukowany przyrządu to stosunek błędu bezwzględnego do największego możliwego odchylenia wskaźnika przyrządu (odczytu nominalnego przyrządu).

Na przykład dla amperomierza

β = (δ / In) 100% = ((I — INS) / In) 100%

gdzie β — błąd zredukowany w procentach, In to odczyt nominalny przyrządu.

Dokładność urządzenia charakteryzuje się wartością jego maksymalnego błędu zredukowanego. Według GOST 8.401-80 urządzenia są podzielone na 9 według stopnia ich klas dokładności: 0,02, 0,05, 0,1, 0,2, 0,5, 1,0, 1,5, 2,5 i 4 ,0. Na przykład, jeśli to urządzenie ma klasę dokładności 1,5, oznacza to, że jego maksymalny błąd zredukowany wynosi 1,5%.

Liczniki elektryczne o klasach dokładności 0,02, 0,05, 0,1 i 0,2, jako najdokładniejsze, stosowane są tam, gdzie wymagana jest bardzo duża dokładność pomiaru. Jeśli urządzenie ma zmniejszony błąd o więcej niż 4%, jest uważane za poza klasą.

Przyrząd do pomiaru kąta fazowego o klasie dokładności 2,5:

Czułość i stała urządzenia pomiarowego

Czułość urządzenia to stosunek kątowego lub liniowego ruchu wskaźnika urządzenia na jednostkę mierzonej wartości.Jeśli skala urządzenia jest taka sama, to jego czułość w całej skali jest taka sama.

Na przykład czułość amperomierza o tej samej skali jest określona przez wzór

S = Δα / ΔI,

gdzie C — czułość amperomierza w działkach amperowych, ΔAz — przyrost prądu w amperach lub miliamperach, Δα — przyrost przesunięcia kątowego wskaźnika urządzenia w stopniach lub milimetrach.

Jeśli skala urządzenia jest nierówna, wówczas czułość urządzenia w różnych obszarach skali jest różna, ponieważ ten sam wzrost (na przykład prądu) będzie odpowiadał różnym krokom przesunięcia kątowego lub liniowego wskaźnika instrument.

Wzajemna czułość instrumentu nazywana jest stałą instrumentu. Stała przyrządu jest zatem kosztem jednostkowym przyrządu, czyli innymi słowy wartością, przez którą należy pomnożyć odczyt wagi w działach, aby otrzymać wartość mierzoną.

Na przykład, jeśli stała urządzenia wynosi 10 mA / div (dziesięć miliamperów na działkę), to gdy jego wskazówka odbiega od α = 10 działek, zmierzona wartość prądu wynosi I = 10 · 10 = 100 mA.

Watomierz:

Schemat podłączenia watomierza i oznaczenia urządzenia (urządzenie ferrodynamiczne do pomiaru mocy zmiennej i stałej z poziomym położeniem skali, obwód pomiarowy jest odizolowany od obudowy, a badane napięcie wynosi 2 kV, klasa dokładności 0,5):

Wzorcowanie przyrządów pomiarowych — określanie błędów lub poprawek dla zbioru wartości skali przyrządu poprzez porównanie różnych kombinacji poszczególnych wartości skali ze sobą. Porównanie jest oparte na jednej z wartości skali.Kalibracja jest szeroko stosowana w praktyce prac metrologicznych precyzyjnych.

Najprostszym sposobem kalibracji jest porównanie każdego rozmiaru z nominalnie równym (w miarę poprawnym) rozmiarem. Pojęcia tego nie należy mylić (jak to się często robi) z podziałką (kalibracją) przyrządów pomiarowych, która jest operacją metrologiczną, za pomocą której działkom skali przyrządu pomiarowego nadawane są wartości wyrażone w określonych jednostkach miary.

Straty mocy w urządzeniach

Elektryczne urządzenia pomiarowe zużywają podczas pracy energię, która zazwyczaj zamieniana jest na energię cieplną. Straty mocy zależą od trybu w obwodzie oraz konstrukcji systemu i urządzenia.

Jeżeli mierzona moc jest stosunkowo mała, a zatem prąd lub napięcie w obwodzie są stosunkowo małe, to straty mocy w samych urządzeniach mogą znacząco wpłynąć na tryb badanego obwodu, a odczyty urządzeń mogą mieć dość duży błąd. Do dokładnych pomiarów w obwodach, w których rozwijane moce są stosunkowo małe, konieczna jest znajomość wielkości strat energii w urządzeniach.

W tabeli 2 przedstawiono średnie wartości strat mocy energii w różnych układach liczników energii elektrycznej.

System oprzyrządowania Woltomierze 100 V, W Amperomierze 5A, W Magnetoelektryczne 0,1 — 1,0 0,2 — 0,4 Elektromagnetyczne 2,0 — 5,0 2,0 — 8,0 Indukcyjne 2,0 — 5,0 1,0 — 4,0 Elektrodynamiczne 3,0 — 6,0 3,5 — 10 Termiczne 8,0 — 20,0 2,0 — 3.0