Электроизмерительные приборы

Электроизмерительные приборы классифицируются по различным признакам.

По роду измеряемой величины различают: вольтметры - для измерения напряжения и электродвижущей силы; амперметры - измеряют силу тока; ваттметры - для измерения активной мощности; счётчики электрической энергии - для измерения количества электрической энергии; омметры и мегомметры - для измерения электрического сопротивления; частотомеры - для измерения частоты переменного тока; фазометры - для измерения угла сдвига фаз и др.

По роду тока различают следующие приборы: постоянного тока; переменного тока; комбинированные.

По способу установки приборы бывают: щитовые, стационарные и переносные.

В зависимости от принципа действия существуют различные системы приборов.

Рис.1.13 – Магнитоэлектрическая система

Магнитоэлектрическая система. Её работа основана на взаимодействии между магнитным полем, создаваемым постоянным магнитом, и подвижной рамкой с током, установленной между полюсами постоянного магнита (Рис. 1.13). Ток к обмотке рамки подводится по спиральным пружинкам. Когда по обмотке рамки течет ток, то она поворачивается на угол α, соответствующий измеряемому току (напряжению). Направление поворота рамки, значит, и стрелки прибора зависит от направления тока в обмотке рамки. Достоинства прибора – это высокая точность показаний и линейность шкалы.

Электромагнитная система (Рис. 1.14). Её работа основана на свойстве катушки 1 с током I взаимодействовать с железным сердечником 2. Вследствие этого (когда по катушке проходит ток) ферромагнитный сердечник втягивается внутрь катушки, и стрелка 3 отклоняется на угол, соответствующий значению тока.

Противодействие силе втягивания сердечника создается пружиной 4. При измерении направления тока в катушке одновременно меняется и полярность намагничивающегося сердечника. Поэтому при любом направлении тока в обмотке катушки сердечник втягивается внутрь её, а стрелка отклоняется в одну и ту же сторону. Успокоение колебаний подвижной части обеспечивается демпфирующим устройством 5,6.

Основные достоинства систем: простота устройства, невысокая стоимость, пригодность для измерения переменного и постоянного токов, устойчивость к перегрузкам. Недостатки: невысокая точность, нелинейность шкалы.

Электродинамическая система. Принцип действия основан на взаимодействии токов, протекающих по двум катушкам, одна из которых установлена неподвижно, а вторая подвижная и может вращаться вместе с осью и указательной стрелкой (Рис. 1.15). По этому принципу действуют ваттметры, вольтметры и амперметры.

Рис. 1.14 –Электромагнитная система	Рис. 1.15 – Электродинамическая система

Ферродинамическая система. Принцип действия приборов этой системы тот же, что и у приборов электродинамической системы. Отличие состоит в том, что внутрь неподвижной и подвижной катушек введены ферромагнитные сердечники (у подвижной катушки сердечник имеет вид цилиндрика), в результате значительно повышается чувствительность прибора. Однако присутствие металла в приборе снижает его класс точности.

Индукционная система. Принцип действия основан на взаимодействии переменных магнитных потоков, создаваемых обмотками неподвижной системы приборов, с вихревыми токами, индуктируемыми в лёгком алюминиевом диске, представляющем собой подвижную систему прибора.

Применяют также приборы вибрационной, тепловой, электростатической, электронной и других систем.

В настоящее время всё большее распространение получают электронные цифровые измерительные приборы (Рис. 1.16). В своем составе они имеют аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) измеряемой физической величины и цифровой индикатор. В аналогово-цифровом преобразователе измеряемая величина А (напряжение, ток) преобразуется в цифровой код (А_Ц) и в таком виде поступает на обработку в процессор (если требуется) и на цифровой индикатор.

Достоинством таких приборов является их высокая точность. Они легко вписываются в различные схемы обработки и отображения информации, в том числе и с использованием ЭВМ.

Рис. 1.16 – Структурная схема цифрового измерительного прибора