Предмет Електротехніка

В цьому розділі буде розглянуто класифікацію електровимірювальних приладів за всіма ознаками; будова та принцип дії електровимірювальних приладів; похибки вимірювань; позначення на шкалі електровимірювальних приладів; вимірювання струму та напруги. ЕЛЕКТРОВИМІРЮВАННЯУкладач: Нестюркіна Катерина Вікторівна, викладач електротехніки Краматорського вищого професійного училища (№14)

Електровимірювальні прилади. Для нормальної роботи електричних установок необхідний постійний контроль. Однак про якість їх роботи, про відхилення від запропонованого режиму лише тільки в деяких випадках можна судити на підставі зовнішнього огляду. В більшості випадків необхідно періодично чи безупинно вимірювати величини, що характеризують стани і режими роботи установки в цілому чи її елементах. Для цього застосовують різні електровимірювальні прилади, якими вимірюють струм, напруга, потужність, витрата енергії, електричний опір і інші величини.

Що таке вимірювання?Вимірювання - це визначення розмірів фізичної величини дослідницьким шляхом за допомогою вимірювальних приладів. У процесі експлуатації апаратури вимірюють силу струму, напругу, опір, потужність, частоту й витрату електричної енергії. Для цього використовують різні електровимірювальні прилади. За допомогою електровимірювальних приладів і приєднаних до них додаткових пристроїв вимірюють також і неелектричні величини, наприклад температуру, тиск тощо.

Види вимірювань. Розрізняють виміри прямі і непрямі. Прямі виміри дають результат (вимірювану величину) безпосередньо з досвіду. Для прикладу можна назвати вимір маси на вагах, температури термометром, електричного опору омметром.

Види вимірювань. Непрямі виміри безпосередньо вимірюваної величини не дають. Її знаходять обчисленням, використовуючи результати прямих вимірів допоміжних величин, з якими шукана величина зв’язана відомою залежністю. Наприклад, потужність в електричному ланцюзі постійного струму можна знайти за показниками амперметра і вольтметра (P=UI).

Похибки вимірювань. Похибки вимірювань - це відхилення результату вимірювання від істинного значення вимірюваної величини. Основними видами похибок є: Абсолютна - це різниця між виміряним значенням і дійсним (істинним) значенням фізичної величини:∆ А = Авим – Ад . Значення абсолютної похибки може бути як позитивним, так і негативним.

Похибки вимірювань2. Відносна - це відношення абсолютної похибки до дійсного значення вимірюваної величини, вираженої в відсотках. 𝛄=∆ А Ад∗𝟏𝟎𝟎% . Відносна похибка повинна бути строго позитивної, тому якщо при розрахунках абсолютна похибка вийшла негативною, її необхідно брати по модулю.3. Систематична. Залишається постійною при повторних вимірах або закономірно змінюється. 4. Груба. Істотно перевищує по числовому значенню очікувану похибка, що є наслідком зміни, будь - якого зовнішнього фактора. 

Похибки вимірювань5. Випадкова. Змінюється випадковим чином при повторних вимірах однієї і тієї ж фізичної величини. Її не можна заздалегідь передбачити. Вплив такої похибки можна зменшити шляхом багаторазових вимірювань. Точність вимірювань в цьому випадку оцінюється средньоквадратичною похибкою:а) визначаємо середнє значення: n - кількість вимірювань. б) визначаємо залишкову похибку: в) визначаємо середньоквадратичне похибка: г) записуємо інтервал вимірювання:;;;.;

Класифікація електровимірювальних приладів. Вимірювальні прилади розрізняють за призначенням, родом вимірюваного струму, принципом дії, класом точності, а також за формою корпусу, положенням під час вимірювання та характерам застосування. За призначенням прилади поділяються на амперметри, вольтметри, омметри, ватметри, лічильники, частотоміри тощо. Вимірювальні прилади можна застосовувати в колах змінного або постійного струму. Але є прилади, призначені для вмикання в кола і змінного, і постійного струмів. За принципом дії електровимірювальні прилади належать до таких найпоширеніших систем: електромагнітної, магнітоелектричної, електродинамічної, індукційної, електростатичної, термоелектричної та вібраційної.

Класифікація електровимірювальних приладів. За ступенем точності вимірювальні прилади поділяються на вісім класів: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1; 1,5; 2,5; 4. Цифри означають основну похибку у відсотках. Прилади класів точності :0,05 та 0,1 вважаються контрольними; 0,2 і 0,5 - лабораторними; 1, 1,5 і 2,5 - технічними; 4 - навчальними. За формою корпусу прилади, бувають круглі, квадратні, прямокутні та сектороподібні. За характером застосування - стаціонарні (жорстко закріплені на місці встановлення) та переносні.

Класифікація електровимірювальних приладів. За положенням під час вимірювання - вертикальні, горизонтальні або такі, що встановлюються під певним кутом. Промисловість випускає електровимірювальні прилади трьох експлуатаційних груп (А,Б і В), що характеризують допустиму температуру навколишнього середовища, за якої можна експлуатувати. Допустима температура навколишнього середовища для:групи А - 0...+35 °С; групи Б - 30...+40 °С; групи В1 - 40...+50 °С; групи В2 - 50...+60 °С. Належність приладу до експлуатаційних груп Б і В зазначається на шкалі. Прилади експлуатаційної групи А позначок на шкалі не мають.

Будова електровимірювальних приладів. У багатьох приладів є спільні за призначенням частини. Це корпус, затискачі, шкала, вказівна стрілка, обмежувачі, гвинт коректора. На корпусі деяких приладів розміщені перемикач межі вимірювання. Усередині кожного приладу міститься його основна частина - вимірювальний механізм. Окремі прилади, наприклад омметри, мають камеру, в якій розміщують джерело електроживлення (гальванічний елемент). В інтегруючих приладах, наприклад, у електролічильниках, на відміну від показуючих приладів, немає стрілки-покажчика, але є лічильний механізм. До затискачів приладу приєднують проводи для вмикання його в електричне коло.

Шкали електровимірювальних приладів. По шкалі приладу відлічують значення вимірюваної величини. Зовнішній вигляд шкали і нанесені на ній умовні позначення залежать від призначення й конструкції приладу. Шкали приладів виготовляють із цинку, сталі або електроізоляційних матеріалів. На шкалу наносять риски (вертикальні, горизонтальні, похилі), які називають позначками. Позначку шкали, що відповідає нульовому значенню вимірюваної величини, називають нульовою. Інтервал між двома сусідніми позначками називають поділкою шкали, а значення електричної величини, котре відповідає одній поділці шкали - ціною поділки. Значення вимірюваної величини, яке відповідає початковій позначці шкали, називають початковим значенням шкали, а значення вимірюваної величини, що відповідає кінцевій позначці шкали - кінцевим значенням. Різниця між кінцевим і початковим значенням вимірюваної величини є робочим діапазоном вимірювань.

Умовні позначення на шкалі приладів. Позначення, які наносяться на кожний прилад:одиниці вимірюваної величини (для приладів з іменованою шкалою) або найменування приладу;номінальні значення вимірюваної величини;клас точності;рід струму та число фаз;система приладу та допоміжної частини, з якою прилад градуювався;ступені захисту від впливу магнітних та електричних полів;робоче положення приладу (якщо воно має значення);випробувальна напруга ізоляції вимірювального кола відносно корпуса;номер групи, до якої відноситься прилад по кліматичним та механічним умовам;тип приладу, рік випуску та заводський номер. Крім цього, прилади та допоміжні частини мають позначення:номінальні частоти (якщо вони відрізняються від 50 Hz) або нормальні (підкреслено) та робочі області частот;номінальні струм, напруга та коефіцієнт потужності (для окремих груп приладів);номінальні характеристики масштабових вимірювальних перетворювачів. Для переносних приладів класу точності 0.05-0.5 вказують:значення активного опору та індуктивності (для амперметрів змінного струму);падіння напруги (на амперметрах постійного струму);струм повного відхілення вказівника вольтметра.

Умовні позначення на шкалі приладів

Вимірювання струму. Для вимірювання величини струму в колах постійного і змінного струму використовують електровимірювальний прилад амперметр. Амперметр включається в ланцюг послідовно з джерелом струму. Оскільки струм - це впорядкований рух заряджених частинок вздовж провідника (через поперечний переріз провідника), то для вимірювання його величини необхідно пропустити вимірюваний струм ще й через амперметр. Тому амперметр включається саме в розрив досліджуваної ланцюга, коли потрібно виміряти струм, а ні в якому разі не паралельно їй.

Вимірювання струму. Амперметр ніколи не можна підключати паралельно джерела струму, бо в цьому випадку струм короткого замикання пройде через вимірювальний шунт всередині приладу і якщо струм виявиться більше гранично допустимого для приладу, то прилад миттєво згорить. Якщо джерелом струму є, наприклад, розетка або інше джерело з низьким внутрішнім опором, це може закінчитися трагедією з жертвами, а в найкращому разі - швидким виходом приладу з ладу. Амперметр включається завжди послідовно в ланцюг і тільки в той момент, коли цей ланцюг знеструмлена! Споживачі в справній ланцюга самі обмежать струм робочої величиною.

Вимірювання напруги. Для вимірювання змінного або постійної напруги в ланцюгах змінного і постійного струму використовують прилад, званий вольтметром. Оскільки напруга присутня між різними точками ланцюга або на полюсах джерела напруги, вольтметр підключається завжди паралельно досліджуваній ділянці ланцюга або паралельно клем джерела напруги. Можна, звичайно, включити вольтметр і послідовно, в розрив ланцюга, але тоді буде виміряна напруга джерела, а не на ділянці ланцюга, так як ланцюг буде розімкнути, а сам вольтметр має при цьому дуже великий внутрішній опір.

Вимірювання напруги. Якщо вимірюється постійна напруга, то, в залежності від його полярності і від правильності розташування щупів, на дисплеї може відобразитися цифра зі знаком мінус перед ним. Це означає, що червоний і чорний щупи варто поміняти місцями, оскільки червоний щуп призначений для установки на позитивний полюс, а чорний - на негативний полюс по відношенню до джерела постійної напруги, який встановлений в досліджуваній ланцюга. Схема підключення вольтметра для вимірювання падіння напруги на лампочці:

Контроль якості знань. Перевір, чи добре ти засвоїв цю тему. Для цього пройди за посиланням і дай відповідь на контрольні запитання.https://docs.google.com/forms/d/e/1 FAIp. QLSd. Sj. Ce. Hv. WQXRhamz. EHu. A8e. CUK5 Lm. Lgmoy. WZt8o_ESvz. ITv. Dt. A/viewform