Электрические измерения

После изучения данного раздела студенты должны:

1)знать устройство и области применения основных типов электроизмерительных, приборов непосредственной оценки; основные показатели этих приборов; способы расширения пределов измерения приборов;

2)понимать устройство и работу электрических схем при измерении неэлектрических величин; принципы мостового и компенсационного методов измерения электрических и неэлектрических величин; принцип работы электронных измерительных приборов;

3)уметь выбрать электроизмерительный прибор по пределу измерений и точности в соответствии с каталогом; пользоваться электронным осциллографом; представлять результаты измерений с учетом точности.

Рис. 31

Особое внимание следует обратить на измерение неэлектрическихвеличин (например, скорость, давление, температура, влажность, концентрации растворов, газовых смесей и т.п.) электрическими методами, так как в условиях современного производства, когда контроль и управление ходом технологических процессов осуществляется дистанционно или автоматически, электрические методы часто оказываются единственно возможными.

Рассмотрим несколько примеров решения задач.

Задача l. При измерении напряжения на выходе схемы (рис. 31) используют вольтметр магнитоэлектрической системы М366 с пределом измерения 150В, класса точности 1,0 и током потребления 1,1мА. Задано , , . Определить максимальную абсолютную погрешность измерения напряжения таким прибором и оценить точность измерения.

Решение. Максимальная абсолютная погрешность измерения ( ) определяется погрешностью метода ( ) и погрешностью прибора ( ), т.е.

.

Погрешность метода — это разность значений измеряемой величины без учета и с учетом влияния из мерительного прибора, т.е.

;

В;

В,

где кОм — внутреннее сопротивление прибора.

Таким образом,

В.

Погрешность прибора ( ) определяется классом точности и пределом измерения измерительного прибора:

В.

Погрешность метода может быть много больше, чем погрешность прибора. Максимальная абсолютная погрешность измерения составит:

Рис. 32

В.

Точность измерения определяется относительной погрешностью:

.

Задача 2. В трехфазную сеть, нагрузка которой симметрична, включено два ваттметра через измерительные трансформаторы тока и напряжения (рис. 32). Коэффициенты трансформации трансформаторов тока и напряжения: ; . Определить активную и реактивную мощности, коэффициент мощности и ток нагрузки при следующих показаниях ваттметров: , .

Решение. Как известно, активная мощность цепи, измеряемая по схеме двух ваттметров, равна . Учитывая, что измерительные приборы включены через измерительные трансформаторы, мощность, полученная по показаниям ваттметров, должна быть умножена на коэффициент трансформации измерительных трансформаторов:

.

Реактивная мощность для симметричной нагрузки, определяемая по показаниям двух ваттметров, равна .С учетом коэффициентов трансформации измерительных трансформаторов

.

Для определения коэффициента мощности найдем тангенс угла сдвига фаз:

; ,

что соответствует .

Ток нагрузки найдем из равенства :

А.

Можно определить ток и на равенства

.

Задача3. Вольтметр, номинальное напряжение которого , а сопротивление обмотки , необходимо включить в сеть постоянного тока для измерения напряжения до . Определить величину добавочного сопротивления, которое надо включить последовательно с вольтметром.

Решение. Определяем рабочий ток вольтметра:

А.

Определяем падение напряжения на добавочном сопротивлении:

В,

откуда величина добавочного сопротивления Ом.

Задача4. Для измерения тока имеются два амперметра: один класса точности 0,5 имеет предел измерения 20А, другой класса точности 1,5 имеет предел измерения 5А. Определить, у какого прибора меньше предел допускаемой основной относительной погрешности и какой прибор лучше использовать для измерения тока .

Решение. Наибольшие относительные погрешности прибора равны: при измерении заданного тока амперметром класса 0,5

;

при измерении заданного тока амперметром класса 1,5

.

Таким образом, при измерении тока лучше использовать прибор класса 1,5 с пределом измерения 5А.

Так как по теме «Электрические измерения» контрольной работы нет, приводим несколько задач для самоконтроля:

1. В сеть постоянного тока напряжением и включили последовательно два вольтметра, каждый из которых рассчитан на напряжение . Первый вольтметр дает полное отклонение стрелки при токе 10мА, второй — при токе 20мА; Определить показания вольтметров.

2. Для определения расхода энергии предприятия в трехфазную сеть через измерительные трансформаторы включены два счетчика. Коэффициент трансформации трансформатора тока равен , трансформатора напряжении — . Определить расход, энергии за месяц, если счетчики показали 400 и 300 кВт ч.

3.Для выявления внешней характеристики источника имеются два вольтметра магнитоэлектрической системы: а) М330, класса 1,5, ; б)М366, класс 1,0, . Определить, каким прибором следует воспользоваться для получения большей точности измерения.

4.Для измерения тока в последовательной цепи включается микроамперметр типа М95 класса точности 1,5, имеющий предел измерения 1,5мкА и внутреннее сопротивление . При и найти: а) относительную методическую погрешность измерения тока микроамперметром; б) наибольшую относительную погрешность результата измерения тока микроамперметром класса 1,5 с пределом измерения .

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ