Mjerenje napona u lancu. Mjerenja udaljenih struja i napona
Iz mjernih medija stalne struje i napona Najmanja greška mjerenja daje kompenzatore (potenciometri) direktna struja. Na primjer, kompenzator P332 ima tačnost od 0,0005 i omogućava vam da izmjerite konstante EDC-a i napona u rasponu od 10 HB do 2.12111 V. Konstantne struje se mjere pomoću kompenzatora zavojnice. Kada koristite zavojnice električne otpornosti tipa P324 klase tačnosti 0,002 i R332 kompenzatora, možete izmjeriti struje s pogreškom od ne više od ± 0,0025%. Kompenzatori se koriste s preciznim mjerenjima stalnih struja, EMF-a i napona i za provjeru manje preciznih mjernih alata.
Najčešće sredstvo za mjerenje stalnih struja i napona su ammetri (mikro, mili-, kilogram) i voltmetri (mikro, mili- kilovolt-metal), kao i univerzalni i kombinirani uređaji (na primjer, mikrovoltamoamametri, nanovoltammermetri itd. ).
Za mjerenje male i prosječne konstantne tekuće i naponske vrijednosti, digitalni i magnetoelektrični uređaji imaju najveću distribuciju. Mjerenja velikih stalnih struja obično se izvode magnetoelektričnim kilometarima koristeći vanjske shuntove i vrlo velike struje - pomoću DC transformatora. Za mjerenja velikih stalnih naprezanja koriste se magnetoelektrični i elektrostatički kilovoltmetri. Elektrodinamička ammetri i voltmetri se retko koriste za tehničko mjerenje struja i napona u DC sklopovima. Često se koriste kao uzorni instrumenti prilikom kalibracije sredstava za mjerenje tačnosti niže klase, zajedno s digitalnim i magnetoelektričnim uređajima visokih preciznih klasa.
Mjerenje struje i napona.
Mjerenja varijabilnih i napona i napona i napona zasnivaju se na državnom posebnom standardu, koji reproducira struju trenutne 0.01-10 a u frekvencijskom rasponu od 40-1 10 5 Hz, te državnom posebnom standardu, reproducirajući napon od 0,1-10 V u frekvencijskom rasponu 20¸3 × 10 7 Hz.
Radno sredstvo za mjerenje varijabilnih struja i napona su ammetri (mikro, mili- kilometarski), voltmetri (mikro, mili-, kilovatori), kompenzatori naizmjenična struja, Univerzalni i kombinirani uređaji, kao i registriranje uređaja i elektronički osciloskopi. Pri mjernim varijablama i napona mogu se mjeriti njihova valjana, amplituda, srednja ispravna, srednja i trenutne vrijednosti. U praksi električnih mjerenja, najčešće se mora mjeriti sinusoidnim varijablama i naponima, koji karakteriziraju valjana vrijednost. Stoga se ogromna većina mjernih instrumenata varijabilnih i napona ocjenjuje u aktivnim vrijednostima za sinusoidni oblik trenutne ili naponske krivulje.
Male promjenjive struje mjere se digitalnim, elektroničkim i ispravljačkim uređajima, malim varijablama napona - elektronski voltmeri.
Promjenjive struje iznad kilograma i napona varijable preko Kilovolta mjere se vanjskim mjernim strujnim transformatorima ili naponom elektromagnetskim, ispravljačem i elektrodinamičkim uređajima. Mjerenje varijable visokog napona (do 75 kV) s direktnim uključivanjem mjernih alata omogućavaju elektrostatičke kilovoltmere, poput C100 Kilovoltmeter. .
Na najširi način frekvencijski raspon Pri mjerenju varijabilnih struja, termoelektrični i elektronički uređaji rade, a prilikom mjerenja varijabli napona - elektronički i elektrostatički uređaji. Termoelektrični voltmeri imaju ograničenu upotrebu zbog velike snage koje ih konzumiraju iz mjernog kruga. U najnižem rasponu frekvencije, rade elektrodinamički i elektromagnetski uređaji. Gornja granica njihovog frekvencijskog opsega obično ne prelazi kilohertz jedinice. Odnos između raspona izmjerenih vrijednosti i frekvencijskim rasponom za različite mjerne instrumente različit je. Međutim, možete odrediti opći obrazac: s povećanjem vrijednosti izmjerene vrijednosti, gornja granica frekvencijskog pojasa je smanjena. U ovom se slučaju primijeti drugi obrazac: s povećanjem frekvencije, grešku mjerenja se povećava.
Kada mjerite aktivne vrijednosti trenutnih i naponskih vrijednosti, oblik krivulje se razlikuje od sinusoidnog, dođe do dodatne pogreške. Najmanje osjetljivi na promjenu oblika trenutne i naponske krivulje, termoelektričnih, elektrostatičkih i elektroničkih uređaja.
Najtačnija mjerenja aktivnih vrijednosti sinusoidnih struja i stresa mogu se izvesti elektrodinamičkim instrumentima, digitalnim uređajima i naizmjeničnim trenutnim kompenzatorima. Međutim, greška mjerenja varijable i napona veća je od konstante.
Značajke mjerenja struja i napona u trofazni lanci. Općenito, u asimetričnim trofaznim krugovima, broj potrebnih mjernih instrumenata struje i napona odgovaraju broju izmjerenih vrijednosti ako se svaka izmjerena vrijednost mjeri njegov uređaj. Pri mjerenju u simetričnim trofaznim krugovima dovoljno je izmjeriti struju ili napon samo u jednoj liniji (fazi), jer su u ovom slučaju sve linearne (fazne) struje i naponi jednake jedna drugoj. Odnos između linearnih i faznih struja i napona ovisi o krugu prebacivanja opterećenja: u asimetričnim trofaznim krugovima, tijekom mjerenja struja i napona pomoću mjernih transformatora, moguće je uštedjeti na broju korištenih mjernih transformatora. Na primjer na slici. Prikazuje se dijagram mjerenja tri linearne struje koristeći dva mjerna struja transformatora i na slici. Sličan dijagram mjerenja linearnih naprezanja. Ove se sheme temelje na poznatim omjerima za trofazne lance: I a + i b + i c \u003d 0, stoga, -I c \u003d i i + i b; i U AB + U BC + U CA \u003d 0 Otuda, -U ca \u003d u AB + U BC.. Trebalo bi imati na umu da je za pravilan sumiranje struje potrebno nadgledati ispravnost uključivanja generirajuće stezaljke mjernih transformatora. Nepravilno uključivanje stezaljki generatora jednog od transformatora (u primarnom ili sekundarnom lancu) dovest će do promjene faze jedne od mogućih struja i rezultat će biti netačni.
Shema za mjerenje napona linije djeluje slično. Takve se sheme mogu koristiti za mjerenje faza struje i naprezanja. Za mjerenja struja i napona u trofaznim krugovima, možete koristiti mjerne alate za ove količine namijenjene jednofaznim lancima. Pored toga, posebni instrumenti za mjerenje u trofaznim krugovima, koji vam omogućavaju brzu i povoljno izvršavanje potrebnih mjerenja.
Mjerenja srednjih i amplitudnih vrijednosti sinusoidnih struja i naprezanja poteškoća ne uzrokuju, jer su ove vrijednosti jedinstveno povezane sa aktivnom vrijednošću sinusoida . Za mjerenja srednjeg oblikovanih struja i napona, čiji se oblik razlikuje od sinusoidne krivulje, morate koristiti mjerne alate s izlaznim signalom, koji se određuje srednjim oznakom vrijednosti ulazne vrijednosti. Ova sredstva uključuju ispravne uređaje i neke elektroničke i digitalne uređaje. Tokom diplome ovih sredstava u aktivnim vrijednostima sinusoida, izmjerena srednja žigovana vrijednost nalazi se dijeljenjem očitavanja instrumenta na koeficijentu 1,11 Pogreška promjene oblika trenutne krivulje i stresa na ovim uređajima je manje, širi njihov frekvencijski raspon. Za mjerenje vrijednosti amplitude struje i napona, čija se krivulja razlikuje od sinusoidnog, morate koristiti mjerni alat, od kojih se izlazni signal određuje vrijednosti amplitude vrijednosti ulazne vrijednosti. Ova sredstva uključuju neke elektroničke uređaje. Tijekom diplome ovih uređaja u aktivnim vrijednostima sinusoida, izmjerena vrijednost amplitude pronađena je množenjem očitavanja instrumenta na koeficijentu obrasca. Za mjerenja, pulsirani elektronički uređaji koriste se za mjerenje amplituda pulsa i stresova.
Prosječna naizmjenična struja ili napon karakterizira stalnu komponentu koja se nalazi u izmjerenoj struji ili naponu. Za mjerenje prosječnih vrijednosti promjenjivih i napona i napona, obično se koriste magnetoelektrični uređaji.
Instant vrijednosti promjenjivih struja i napona mjere se registracijskim uređajima i elektroničkim osciloskopima.
Mjerenja moći, energije i količine električne energije
Opći Inteligencija. Trenutno je potrebno izmjeriti moć i energiju DC-a, aktivnu snagu i energiju jednofaznog i trofazne izmjenične struje, reaktivnu snagu i energiju trofazne izmjenične vrijednosti, te trenutne vrijednosti snage i količinu električne energije u vrlo širokoj granicama. Potrebna tačnost mjerenja snage stalne i naizmjenične struje različita je za različite frekvencijske raspone. Za izravnu i naizmjeničnu jednofaznu i trofaznu trenutnu industrijsku frekvenciju, greška mora biti unutar: (0,01-0,1)%; Pod ultrahijem frekvencijama, greška može biti veća od ± (1-5%).
Mjera reaktivna snaga Ima praktični značaj samo u glavnim potrošačima električne energije, koji se uvijek napaja trofazna naizmjenična struja. Donja granica za mjerenje reaktivne snage trofazne izmjenične struje nalazi se na nivou nekoliko var, a gornja granica od oko 10 6 var. Pogreška mjerenja reaktivne snage treba biti unutar ± (0,1-0,5)%.
Raspon mjerenja električna energija Određeno rasponima promjena u nominalnim (maksimalnim) strujama i naponima. Za energiju koju konzumiraju razni električni uređaji, donja granica trenutnog raspona mjerenja iznosi otprilike 10 -9 a, a naponi - 10 -6 V. Međutim, mjerni alati za direktno mjerenje takvih malih energija ne postoje i mala energija Vrijednosti su određene indirektnim metodama (na primjer, određeni su snage i vrijeme). Gornja granica trenutnog raspona mjerenja doseže 10 4 A, a napon - 10 6 V. Dozvoljena greška u mjerenju energije mora biti unutar ± (0,1-5)%.
Mjerenje reaktivne energije potrebno je samo za industrijske trofazne lance. Stoga je donja granica trenutnog raspona mjerenja u ovom slučaju na nivou 1 A, a napon je 100 V. Gornja granica trenutnog raspona mjerenja s direktnim mjerenjem energije je 50 A i napon - 380 V. Dopušteno Greška mjerenja reaktivne energije treba biti na nivou ± (1-2,5)%.
U širokim granicama potrebno je izmeriti i količine električne energije: od mjerenja količine električne energije u kratkoročnim trenutnim pulsima (jedinice milikulona) prije mjerenja količine struje za dugo (do 10 11 CL ). Dozvoljena greška mjerenja iznosa električne energije trebala bi biti unutar ± (0,1-5)%.
Mjerenje snage i energije konstantne i naizmjenične jednofazne struje. Za mjerenje snage u krugovima konstantnih i naizmjeničnih jednofaznih struja, koriste se elektrodinamički i ferrodinamički vatmetri, princip rada i sheme inkluzije koji su prethodno razmotrili.
Za tačna mjerenja moći stalne i naizmjenične struje na frekvenciji (do 5000 Hz), elektrodinamički vatmetri proizvedeni su u obliku prenosnih instrumenata tačnosti 0,1-0,5.
Za mjerenja napajanja u proizvodni uslovi U naizmjeničnim strujnim krugovima industrijskih ili viših fiksnih frekvencija (400, 500 Hz) koriste se ploča Ferrodinamički vatmetri klase tačnosti 1,5--2.5.
Za visoke frekvencije koriste se termoelektrični i elektronički četverobionici.
Za mjerenja napajanja u visokim strujama i naponima, vatmetri su obično uključeni mjernim transformatorima struje i napona.
Također su pronađene i indirektne metode za mjerenje snage stalne i jednofazne naizmjenične struje. DC napajanje se može odrediti pomoću dva uređaja: ampermetar i voltmetar i jednofazna izmjenična snaga - koristeći tri uređaja: ampermetar, voltmetar i fazometar. Uz različite sheme za uključivanje uređaja, vrijednosti metodoloških grešaka mjerenja napajanja su različite, ovisno o omjeru otpornosti instrumenata i tereta. Uz indirektno mjerenje moći potrebno je napraviti istovremeno brojanje na dva ili tri instrumenta. Pored toga, tačnost mjerenja se smanjuje sakrivanjem instrumentalnih instrumentalnih grešaka. Na primjer, direktna mjerenja jednofazne izmjenične struje mogu se izvesti s najmanom greškom od ± 0,1%, dok je sa indirektnim mjerenjima napajanja mjerenje samo koeficijenta napajanja uz najmanju grešku od ± 0,5%, a samim tim, stoga Ukupna greška će preći ± 0,5%.
Za mjerenje snage AC-a, ponekad se koristi elektronski osciloskop, posebno kako bi se utvrdila moć gubitaka na histerezi u feromagnetskim materijalima. U ovom slučaju se područje histereze ispada da je proporcionalno moći gubitka.
DC mjerenje napajanja vrši se pomoću DC brojila.
Energija jednofaznih naizmjeničnih struja mjeri se indukcijskim mjerama električne energije.
Električna energija se može mjeriti i elektroničkim brojilom električne energije koji nemaju pokretne dijelove. Takvi brojili imaju bolje metrološke karakteristike i veću pouzdanost i obećavajuća sredstva za mjerenje električne energije.
Mjerenje struje i napona vrši se u konstantnim, naizmjeničnim strujama širokog frekvencijskog raspona i pulsnih krugova. U DC sklopovima, najveća tačnost mjerenja, u naizmjeničnim strujnim krugovima, smanjuje se s povećanjem frekvencije.
Izbor uređaja koji obavljaju trenutne mjerenja i napon određuje se skup mnogim faktorima, najvažnije od čega: generirana struja; Uzorni frekvencijski raspon odmerene vrijednosti i amplitude; Oblik izmjerenog napona (struje) krivulje; snaga lanca u kojem se mjerenje vrši; Potrošnja energije uređaja; Moguća greška mjerenja.
Mjerenje napona vrši se metodama izravne procjene i usporedbe. Ako se željena tačnost mjerenja, dopuštena potrošnja i drugi zahtjevi mogu pružiti umjetnicima i voltmetrima elektromehaničke grupe, tada treba preferirati ovu jednostavnu izravnu referentnu metodu. U krugovima niske snage konstantnih i naizmjeničnih struja za mjerenje napona obično koriste digitalni i analogni elektroničke voltmere. Ako trebate mjeriti napone sa više visoka tačnostTrebali biste koristiti instrumente čija se akcija zasniva na metodama usporedbe.
Trenutno mjerenje moguće je direktno (izravno evaluirano analognim i digitalnim ammetrima) i indirektno. U tom se slučaju napon mjeri na otporniku s poznatim otporom. Osciloskopi se koriste za proučavanje obrasca i definicije trenutnih napona i struje.
4.1. Način izravne procjene
Trenutno mjerenje ovom metodom vrši se pomoću ammetri i voltmetara sa vagama ocjenjivanim u jedinicama izmjerene vrijednosti. Ampmetar uključuje uzastopno sa opterećenjem (u lancu); Voltmetar je pričvršćen paralelno s površinom lanca, pad napona na kojem morate mjeriti (Sl. 4.1). U shemi: R. H - otpor opterećenja; R. A - unutarnji otpor ammetra; R V. - unutarnji otpor voltmetra; R. 0 - Unutarnji otpor izvora EDC-a.
Definiramo relativnu grešku koja se događa kada je amperter uključen u električni krug. Potrebno je izmjeriti struju u lancu koji je otpor na koji se primjenjuje napon. U. (Sl. 4.1, a). Trenutno u ovom lancu, prije nego što se uključi ampermetar, jednak je
Nakon uključivanja ammetra koji ima otpor, struja u lancu će se promijeniti i postati jednaka:
.
Ampmeter mjeri ovu trenutnu trenutnu vrijednost. Relativna greška u mjerenju struje uzrokovane uključivanjem ammetra bit će:
.
Omjer otpora može se zamijeniti omjerom snage potrošnje i:
,
gde - snaga koju konzumira ammer; - Potrošena snaga u lancu.
Greška mjerenja je manje manje od manje snage potrošnje ammetra u odnosu na kapacitet potrošnje energije u kojem se mjerenje provodi. Stoga je ampermetar, uključen u seriju u mjernom krugu, mora imati nizak otpor, odnosno 0.
Razmislite o slučaju kada je potrebno izmjeriti pad napona na otpornosti opterećenja (Sl. 4.1, b). U ovom slučaju, relativna greška u mjerenju napona (formula je data bez izlaza):
,
gde U. - stvarna vrijednost napona na teretu prije uključivanja voltmetra; - Izmjerena vrijednost napona pri učitavanju.
Omjer otpora obrnuto je proporcionalan omjeru snage potrošnje voltmetra na snagu lanca, pa tako
(oboje i at).
Da biste smanjili grešku u mjerenju napona, snaga potrošnje voltmetra mora biti mala, a njen unutarnji otpor je velik ().
Stoga je uključen u lanac, uređaj ima određeni utjecaj na svoj način rada, kako bi se smanjilo za koje je potrebno strogo izvesti sljedeće uvjete: unutarnji otpor ammetra R. A mora biti mnogo manje otpornost na opterećenje R. n; Unutarnji otpor voltmetra trebao bi biti mnogo više otpornost na opterećenje. Neuspjeh u skladu s ovim uvjetima dovodi do sistematske metodološke pogreške, što približno poklapa se s vrijednostima odnosa R. SVEDOK JOVANOVIĆ - ODGOVOR: / R. N I. R. N. / R V.Stanje R V.>> R. Posebno je teško izvesti prilikom mjerenja napona u područjima (tereta) s većim otporom u takozvanim krugovima sa niskim strujama. U tu svrhu koriste se elektronski voltmetri s ulaznim otpornošću na stotine mega.
DC mjerenja izvode se s manjim greškama od promjenjivih mjerenja. Uz povećanje učestalosti, greška se povećava.
4.2. Metoda poređenja
Ove metode sugeriraju veću mjernu tačnost. Provodi se koristeći instrumente - kompenzatori, karakterizirani objektom da se u vrijeme mjerenja napajanje iz izmjerenog kruga ne troši, tj. Ulazni otpor je gotovo beskonačan. Ova nekretnina omogućava vam da koristite kompenzatore za mjerenje EMF-a. Metoda usporedbe također se provodi u digitalnim diskretnim voltmetrima i analognim kompenzacijskim voltmerima, što mjeri grešku desetina, stotih i čak hiljada procenata.
4.3. Mjerenje naponskih signala i proizvoljnog oblika elektromehaničkih instrumenata
Najčešće sredstvo napona i trenutna mjerenja su mjerni instrumenti. Oni su raznoliki kao rezultat različitih mjernih zadataka i zahtjeva za instrumente. U fizičkim pojavamaAko se zasniva rad instrumenata, mogu se podijeliti na električne mjerne i elektroničke uređaje. Prema vrsti izdanih informacijarazlikovati analogne i digitalne uređaje. Prema shemi pretvorberazlikovati strukturne sheme Direktni i poređenje mjernih instrumenata. U instrumentima izravne djelovanja signala mjerne informacije, samo u jednom smjeru javlja se samo u istom smjeru, a u usporedbi uređajima, osim izravne pretvorbe koristi se obrnuta transformacija (povratne informacije). Metodom izdavanja mjernih informacijamjerni instrumenti su podijeljeni u prikazu i registraciju.
Elektromehanički instrumentiOvisno o načinu transformacije elektromagnetske energije u mehanički kutni kretanje pokretnog dijela, podijeljen je u magnetoelektrični, elektromagnetski, elektrodinamički, ferodinamički i elektrostatički. Svi navedeni instrumentni sustavi, osim magnetoelektričnog, pogodni su za mjerenje u lancima stalne i naizmjenične struje. Magnetoelektrični uređaji - samo za mjerenje u DC sklopovima. Ammetri i voltmetri, ovisno o njihovom sustavu, pokazuju različite vrijednosti izmjerenih vrijednosti. Indikacije instrumenata magnetoelektričnog sustava odgovaraju prosječnoj vrijednosti vrijednosti izmjerene vrijednosti, I.E., mjere se stalne komponente struje ili napona. Svedočenje elektromagnetskog, elektrodinamičkog, ferrodinamičkog, elektrodinamičkog, ferrodinamičkog i elektrostatičkog sistema odgovara aktivnoj vrijednosti izmjerene vrijednosti.
S tim u vezi, razmislite o tome kako matematički opisano mjerni signal informacijakoji nosi informacije o trenutnim ili naponskim vrijednostima mjerenim instrumentima.
Naizmjenična struja (napon) industrijske frekvencije ima sinusoidni oblik i karakterizira ga trenutačno i.(u.), Standard (važeći) I.(U.) Vrijednost, amplituda JA SAM.(U M.) i faza ψ I.(ψ U.):
ili 
.
Sinusoidni signal je poseban slučaj ne-sinusoidnog, koji se može predstavljati u blizini Fouriera:
u \u003d u. 0 + 
gde U. 0 - prosječna vrijednost signala za razdoblje T. (stalna komponenta); U mk -amplituda signala k-th Harmonica.
Na slici. 4.2 prikazuje ne-sinusoidni masni periodni signal - napon (struja), čije su karakteristike: u (t) -vrijednost signala u određenoj vremenskoj tački; i – Ružičaste vrijednosti signala - najveća trenutna vrijednost pozitivnog polu-talasa i najmanja trenutna vrijednost negativnog polu-talasa signala ( U m - Amplitudna vrijednost za sinusoidni signal); U P.(RAM) - zbroj modula vršnih vrijednosti i.
Stalna komponenta signala U. 0 - prosječna vrijednost signala U. CP za period T.:
Promjenjiva komponenta signala za razdoblje je razlika između trenutne vrijednosti signala u.(t.) i njegova stalna komponenta U. 0:
.
Srednje označena vrijednost signala U. CP. Tokom perioda je prosječna vrijednost signalnog modula:
(Uneseno za signale, simetrično u odnosu na osovinu u vremenu).
Srednja kvadratna vrijednost signala za razdoblje (vrijeme mjerenja)
Za sinusoidni signal naziva se srednja kvadratna vrijednost glumačkivrijednost signala.
Glavna karakteristika složenih signala je njihova spektralna funkcija koja daje informacije o amplitudi i fazama pojedinačnih harmonika.
RMS vrijednost periodičnog ne-sinusoidnog signala:
gdje je srednja kvadratna vrijednost k-harmonica; k -harmoničan broj.
Koeficijenti amplitude ( K. A) i obrasci ( K. F) Podesite odnos između navedenih vrijednosti signala:
Za sinusoidni signal:
Deterministički krajnji energetski signali, značajno se razlikuju od nule za ograničen vremenski interval, nazivaju se pulsni signali. Iskuše su različitih oblika (pravokutnog, trokutastih, trapeznih, itd.), Polaritet, amplituda, trajanje, učestalost sljedećeg. Najčešće se u praksi postoje pravokutni impulsi (Sl. 4.3, a) u kojima se izračunavaju vrijednost RMS i stalna komponenta kao
Periodični niz pravougaonih impulsa (Sl. 4.3) sa amplitudom U M. Trajanje t u.i period ponavljanja T.karakterizirani wellness Q \u003d t / t u. Gde 
. Slijedom toga, RMS vrijednost
Za neke često korištene signalne obrasce, izračunavaju se amplituda i koeficijenti oblika. Na primjer, za trokutasti oblik (Sl. 4.3, b.) (). Za meander (Sl. 4.3, u) – ().
4.4. Tipični primjeri mjerenja napona i struje
Primjer 4.1. Odredite relativnu metodološku grešku Δ I. Mjerenja trenutnog ampera, unutarnja otpornost na koji. Ampmeret je uključen uzastopno u lancu s izvorom EDC-a E. i otpornost R. (Sl. 4.4).
Odluka. Stvarna vrijednost struje u krugu prije nego što je amperter uključen. Izmjerena trenutna vrijednost u lancima 
. Relativna greška trenutne mjere
Primjer 4.2. Odredite relativnu metodološku grešku mjerenja Δ U.napon VOLTMeter sa unutrašnjim otporom na teret R. u krugu s izvorom energije čiji je EDC E. i unutrašnji otpor R. 0 (Sl. 4.5). Voltmetar je uključio paralelno sa opterećenjem R..
Odluka. Važeća vrijednost napona U. po terenu R. Prije uključivanja voltmetra. Izmjerena vrijednost napona
Pogreška relativne mjerenja stresa
Primjer 4.3. Odredite očitanja ogromnih elektromagnetskih sistema mjernih struja koji variraju u skladu sa zakonima: 1) i.(t.) = (I. M +. I. M Sin W. t.) A i 2) i.(t.) = (2I. M +. I. M Sin W. t.) SVEDOK ŠEŠELJ - ODGOVOR: Šta će biti prikazano u ovom predmetu sa mrljama magnetoelektričnih i elektrodinamičkih sistema?
Mjerenje konstantnih i naizmjeničnih struja. Za mjerenje struje u bilo kojem elementu električnog kruga, trenutni mjerač je u skladu s njim - ammeter (Sl. 1.19).
Pri mjerenju malih stalnih struja (manje od 10 -3 a) koriste se izravne i indirektne metode mjerenja. U prvom slučaju, struja se mjeri direktnim uređajima za procjenu, poput magnetoelektričnih mikroametra. DC pojačalo se koriste za povećanje osjetljivosti.
Precizniji, ali složeniji je indirektno mjerenje struje u kojem otpornik s poznatim otporom uključuje otpornik i pad napona mjeri se metodom kompenzacije. Željena struja se nalazi prema formuli.
Slika 1.19 Mjerenje trenutnog ampera. Slika 1.20 Merenje napona pomoću metode kompenzacije.
Na slici. 1.20 prikazuje šema dijagrama mjerenja napona u metodi kompenzacije. U gornjoj petlji u akciji EMU pomoćnog napajanja kreira se radna struja. Njegova vrijednost regulira se otpornikom postavlja se normalnim elementom koji je poznat s velikom preciznošću. Podešavanje otpornosti otpornosti R reg Omogućuje nedostatak struje u nultu indikatoru (prekidač P u položaju 1). U ovom slučaju jednakost je fer
gdje je otpor uzornog otpornika.
Budući da je EMF normalnog elementa i vrijednosti otpora poznata uz veliku preciznost, vrijednost se također dobiva visokom preciznošću. U položaju 2 prekidača N, izmjereni napon uspoređuje se s kompenzacijskim naponom stvorenim strujom na kompenzacijskom otporu u nedostatku struje nikaga ne uravnoteženog naponom, tj.
Iz ovog izražavanja može se vidjeti da se mjerna tačnost određuje tačnošću upoređivanja s, I.E. Osjetljivost ne i nepromijenjena radna struja, I.E. Stabilnost. Zauzvrat, tačnost ovisi o tačnosti proizvodnje otpornika.
Industrija proizvedena kompenzatori imaju sljedeću klasu tačnosti: 0,0005; 0,001; 0.002; 0.005; 0,01; 0,02; 0,05; 0.1; 0.2; 0.5. Maksimalni napon koji je određen od strane kompenzatora direktno je 2.12111 V.
Stalne struje reda 10 -3 - 10 2 A mjere se, u pravilu, uređaji za izravnu procjenu - miliameriameri i ambemetri magnetoelektričnih, elektromagnetskih i elektrodinamičkih sistema, kao i elektronički analogni i digitalni instrumenti.
Za mjerenje velikih stalnih struja (preko 100 a) obično se koriste ammetri magnetoelektričnog sustava pomoću runta povezanih paralelno s mjernim mehanizmom za njih (Sl. 1.21, a).
Otpor Schunts je odabran iz omjera,
gde - otpornost na namotavanje mernog mehanizma;
Koeficijent šanti; - izmjerena struja; - Dopuštena struja mjernog mehanizma.
Pri mjerenju varijabilnih struja važno je kako se trenutna vrijednost mjeri gluma, amplituda ili srednja vrijednost. To je zbog činjenice da su svi uređaji ocijenjeni u aktivnim vrijednostima sinusoidne struje, a pokretni dijelovi nekih mjernih mehanizama reagiraju na srednju vrijednost izmjerene vrijednosti.
Promjenjive struje do 100 μA obično se mjere digitalnim mikroametrima. Preko 100 μa struje mjeri se mikroametrima ispravljača za mjerenje trenutnih varijabli u rasponu od 10 mA - 100 a, elektromagnetskih, elektrodinamičkih i ispravljačkih uređaja koji djeluju u frekvencijskom rasponu i termoelektričnih uređaja u frekvencijskom rasponu do stotine megaherca. Velike varijable mjere se istim uređajima, ali koristeći TT trenutne transformatore (Sl. 1.22, a). U ovom slučaju, da se utvrdi vrijednost izmjerene struje, čitanje instrumenta je umnožavanje na omjer transformacije. ( Bodovi u transformatorskom pasošu). Stezaljke L 1, L 2 i i 1 i 2 nazivaju se ulaznim i izlaznim isječcima trenutnog transformatora.
 |
Slika 1 22 Merenje struje i napona sa slikom 1.21. Mjerenje struje i ivice upotrebe shunt (a) i dodatnih pomoću mjernih otpornika (B). Transformatori.
Mjere varijable struja i indirektna metoda. U ovom slučaju, u seriji do mjernog kruga, uzorni otpornik uključuje i napon padne na njemu.
Pri mjerenju struje uključivanje u izmjereni lanac ammetra s unutarnjim otporom ili uzornim otpornikom mijenja način rada lanca. Kao rezultat toga, pojavljuje se trenutna greška mjerenja.
, (1.21)
gde - unos u odnosu na kopče od otpornosti na ammeter. Što je manji otpor ammetra namotaja, to je manja metodološka grešaka mjerenja.
Mjerenje stalnih i naizmjeničnih napona. Kada mjerite EDC i napon na dijelu električnog kruga, brojilo je paralelno s ovim područjem (Sl. 1.23). Pri mjerenju stalnih napona u rasponu od 1 - 1000 μV, koriste se digitalni mikrohotmetri i DC kompenzatori. Vrijednosti napona od desetaka Milvololta do stotina volti mjere se instrumentima magnetoelektričnih, elektromagnetskih, elektrodinamičkih sustava, elektronički analogni i digitalni voltmetri koristeći razdjelnike napona i dodatnim otpornicima.
Shema inkluzije Voltmetra s dodatnim otpornicima prikazan je na slici 1.2, b. Njihov otpor određuje se iz stanja
gde - unutrašnji otpor voltmetra; 
- Veliki koeficijent.
Za mjerenje stalnog naprezanja do nekoliko kilovolja, uglavnom se koriste elektrostatički voltmetri, rjeđi uređaji drugih sustava s razdjelnicima napona.
Sl.1.23 Mjerenje napona volta.
Velike vrijednosti varijabli napona (preko Kilovolta) mjere se istim uređajima, ali koristeći mjerni naponski transformatori (vidi Sl. 1.22.6). Potonji, osim za transformaciju naizmjeničnog napona, pružaju izolaciju sekundarnog lanca od primarnog, visokog napona.
Kad se voltmetar uključi unutarnjom otpornošću R V prema dijelu električnog kruga, njegov način rada se mijenja. U ovom slučaju dolazi do metodološke greške mjerenja napona
, (1.22)
gde - ulazni ugovor u kopčevine voltmeter otpornosti lanca.
Što je veći unutarnji otpor voltmetra, manje greške mjerenja.
Zadatak 1.11. Izračunajte višednevni shunt (Sl. 1.24, a) na M342 Mjerni mehanizam za granice mjerne struje 5; dvadeset; 30. A. OM Meter otpor. Kada uključite bilo kakvu granicu mjerenja, najviši pad napona na šanti treba biti 75 mV.
Odluka. Shunt otpor tamo gdje - koeficijent drhtavanja; - izmjerena struja; - u metru
Sl. 1.24. Do zadataka 1.11 i 1.12.
Struja u filijali brojila A. Shunt koeficijenti i otpornost na shunt za određene granice mjerenja:
na trenutnom 5A n \u003d 5 / 0,03 \u003d 167,
na struju 20a n \u003d 20 / 0,03 \u003d 667,
Oh, odakle se utvrđuje;
na struju od 30a N \u003d 30 / 0,03 \u003d 1000, Ohm, odakle je određeno
Znajući i definisan
Odgovoriti 
Ohms; 
Ohms; 
Ohm.
Zadatak 1.12.Voltmetar stalan napon Uz granicu mjerenja ima unutrašnji otpor OM-a. Odredite otpor otpornika dodataka koji će biti povezani na VoltMeter da biste proširili granice mjerenja na 15 i 75 V (vidi Sl. 1.24, b). Pronađite trenutnu da biste u potpunosti odbacili pokazivač.
Odluka. Otpor na dodatni otpornik
,
gdje je koeficijent određeno omjerom omjera. Struja u voltmetrom sa punim odstupanjem od odstupanja
Odgovor: Otpornost na otpornike za proširenje
Zadatak 1.13. Odredite cijenu nosača voltmetra s y i amperterom sa spojenim na mjerni objekt mjerenjem transformatora i strujama s određenim koeficijentima transformacije. Podaci VOLTMeter, ampermetar i odgovori prikazani su u tablici. 1.6. .
Tabela1.6.
Zadatak 1.14. Odredite otpor shunt i shunt tekućim u miliammeter, struju potpunog odstupanja od čega MA i unutrašnji otpor Ohm. Potrebno je koristiti uređaj za mjerenje struje u A.
Odgovor: 
Ohms; Ali.
Zadatak 1.15. Do voltmetra, otpornost čijeg, otpornika s otporom Com. U ovom slučaju, gornja granica mjerenja uređaja je 600 V. Odredite kako se uređaj može mjeriti uređajem bez dodatnog otpornika?
Odgovor: 150 V.
Zadatak 1.16.. Da biste proširili gornju granicu za mjerenje elektrostatičkog voltmetra koji imaju gornju granicu mjerenja od 300 V i PF, koristi se do 3 kV, kapacitivni razvodnik napona. Odredite spremnik ako je PF.
Odgovor: 4470 pf.
1.5. Mjerenje snage i energije u električnom energijom
Mjerenje napajanja vrši se pomoću izravnih i indirektnih metoda. Sa izravnom metodom koriste se vatmetri, sa indirektnim - ammetorima i voltmetrima.
Mjerenje snage u DC sklopovima. U DC sklopovima snaga se mjeri metodom ammetra - voltmeter. Mjerenje trenutnog ampera I. i napon napon u (Sl. 1,25), izračunajte snagu prijemnika:
 |
Da biste smanjili grešku zbog učinka unutrašnjih otpora instrumenta, dijagram. 1,25, a treba ga koristiti po malim vrijednostima otpora r, a shema smokve. 1.25.5 - na slobodi.
Sl. 1.25. Mjerenje električne energije pomoću metode ammetera - voltmetar.
Sl. 1.26 Merenje aktivne snage Slika 1 27 Merenje reaktivne snage u jednofaznim krugovima. u jednofaznim lancima.
Mjerenje snage u jednofaznim sinusoidnim krugovima.
Potpuna snaga prijemnika mjeri se, u pravilu, ammetra-voltmetrom:
gdje i vršiočni napon i trenutne vrijednosti.
Aktivna i reaktivna snaga prijemnika mjere se vatmetrima i zapisnicima. Elektrodinamički uređaji koriste se kao vatmetri i watheters.
Mjerenje aktivne snage u jednofaznim krugovima vrši se u skladu s shemom. 1.26. Trenutni namotaj uključen je u krug uzastopno s prijemnikom, t e. U trenutnom lancu I., a naponski namotač paralelno je sa Z prijemnikom na napon U. Ugao odstupanja pokazivača proporcionalan je aktivnoj snazi:
Aktivno mjereno Wattmetrom izračunava se iz izražavanja
gde - podjela vatmeterske skale
Mjerenje reaktivne snage u jednofaznim krugovima vrši se pomoću mlaznih vattmera, nazvanih toplinima. U ovim instrumentima, umjetna fazna pomak kreira za 90 ° između unata na prijemnik i struju u namotavanju napona uređaja na slici. 1.27 Prikazivanje električni krug i vektorski dijagram struja i napona zagrijač. Sa šeme Sl. 1,27 °, što je vidljivo na slici. 1.27, b. Kao rezultat toga, obrtni moment se dobija proporcionalan sinφ, gdje je φ ugao faznog pomicanja između napona i struje prijemnika:
oni. Moment je proporcionalan reaktivnoj snazi: ugao razgovora sa strelicom Varmetra (na osnovu jednakosti: (1,27)
proporcionalna reaktivna snaga.
Mjerenje snage u trofaznim sinusoidnim strujnim krugovima.Potpuna snaga na simetričnom prijemniku može se mjeriti metodom ammetra - voltmetra i izračunati formulom, (1,28) gdje - aktivni linearni napon i struja.
(1,29) gdje - složene faze faza prijemnika. Mjerenje aktivnih i reaktivnih kapaciteta u trofaznim krugovima vrši se s tri, dva ili jedna vatmetra koristeći različite krugove njihovog inkluzije. Kada mjere aktivnu snagu u četverožičnom krugu, uključuju tri vatmera (Sl. 1.28). Aktivna snaga prijemnika određena je količinom očitavanja tri vatmetara: 
.
Sa simetričnim prijemnikom, aktivna snaga prijemnika određuje se pomoću jednog Wattmetra, mjerenje aktivne snage jedne faze prema figurama. 1.29. Aktivna snaga cjelokupnog trofaznog prijemnika jednaka je vatmetrom utrostrukog čitanja:
Na slici. 1,29, a, bppusanly uključivanje uređaja direktno u jednu od faza prijemnika. Ako neutralna točka prijemnika nije dostupna ili se stezaljke faze prijemnika uključene s trokutom ne uklanjaju, primijenite shemu Sl. 1. 29, unutra, Nazvana shema sa umjetnom neutralnom tačkom. U ovom slučaju, pored toga, u dvije faze uključuju otpornike s otporom.
Mjerenje aktivne snage simetričnog prijemnika u trofaznom lancu sa jednim vatmetrom primjenjuju se samo s potpunom garancijom simetrije trofaznog sistema.
 |
Dijagram dva četara široko se koristi za mjerenje aktivne snage simetričnog ili asimetričnog prijemnika. Ova metoda je pogodna samo za trofazne lance na tri žice. Čitanja dva vatmetara sa specifičnim krugom njihovog uključivanja omogućavaju vam da odredite aktivnu snagu trofaznog prijemnika uključenog u lanac sa simetričnim izvorom napajanja. Na slici. 1.30 prikazuje jednu od mogućih inkluzijskih shema vatmetara: Ovdje su tekuće zavojnice uključene u linearne žice sa strujama i i naponskim zavojnicama, odnosno na linearnim naponima i.
Slika 1.29 Merenje aktivne snage sa simetričnim prijemnikom u trofaznom lancu.
Sl. 1.30. Mjerenje aktivne snage trofaznog lanca pomoću dva vraga.
Dokazujemo da se vatmetri na slici. 1,30 i izmjerite aktivnu snagu trofaznog prijemnika. Instant moć tri faze prijemnika odgovara izrazu. Zamena trenutne vrednosti kroz dvije druge struje, dobivamo. ili za linearne struje i izvorne napone
Sredina, i.e. Aktivna snaga izražena aktivnim naporima i strujama utvrđena je iz izraza
Zbog činjenice da su kozine uglova u rezultirajućoj formuli mogu biti pozitivne i negativne, u općem slučaju, aktivna snaga prijemnika, mjerena metodom dva četara, jednaka je algebarskoj količini indikacija.
Na slici. 1,30, b prikazuje vektorski dijagram struja i naprezanja za šemu Sl. 1,30, a sa simetričnim aktivnim induktivnim prijemnikom uključenim u zvijezdu. Ovde je ugao između vektora i, i β je ugao između vektora i sa simetričnim prijemnikom, kao što se vidi iz vektorskog dijagrama, količina čitanja Wattmetera jednaka je
,
(1.31)
gdje je φ ugao faznog pomicanja između napona i struje.
Drugi inkluzivni sklopovi mogući su za mjerenje aktivne snage trofaznog lanca pomoću dva četa (Sl. 1.31).
Slika 1 32 SHAPMMEPH shema inkluzije za mjerenje uvjerljivog lanca napajanja (L) i vektorskog dijagrama (6) za EUN shemu.
Slika 1 3 shema uključivanja jednofaznog mjerača energije.
Za mjerenje aktivne snage u trofaznim trofažnim lancima industrijskih instalacija i u elektranama, trofazni elektrodinamički i fero-dinamički vatmetri široko se koriste, koji sadrže dva mehanizma mjernih mehanizama u jednom slučaju i ukupni pokretni dio od zavojnice oba mehanizama međusobno je povezana s šemama koji odgovaraju diskreditoranom metodu dva četara koji čitaju dvoeletni Wattmeter jednak aktivnoj snazi \u200b\u200btrofaznog prijemnika
Mjerenje reaktivne snage simetričnog primitka uključeno u trofazni krug koji se nalazi u trofaznom krugu može se izvesti jednim vatmetrom, okrećući ga prema dijagramu. 1.32, a. Ova se šema razlikuje od dijagrama Sl. 1,29 koristi za mjerenje aktivne snage. Dakle, ako je vatmetar struja namotavanje uključena u linearnu žicu s strujom, namotavanje napona povezano je na ostale preostale žice, tj. na naponu (na "tuđem naponu).
Kao što se vidi sa vektorskih dijagrama Sl. 1.32, b, Wattmeter čitanje s ovom shemom inkluzije odgovarat će izraz. Da bi se utvrdila reaktivna snaga trofaznog prijemnika jednak, pomnoženo je prilično čitanje vatmetra;
gde - čitanje vatmetra.
Računovodstvo proizvodnje i potrošnje električne energije. Mjerenje energije u jednokrasnim i trofaznim izmjeničnim krugovima vrši se pomoću električnih brojila - uređaji indukcijskog sistema. Rotirajuće elemente brojila za računovodstvo za aktivnu i reaktivnu energiju uključeni su u skladu s inkluzivnim shemama vatmetara za mjerenje aktivne i reaktivne snage. Stezaljke generatora, strujni namoti označeni su slovom R, a stezaljke na koje je povezan uređaj za učitavanje (potrošač) - slovo N.
Razmislite o najčešćim krugovima na metrima. Na slici. 1,33, a prikazuje dijagram pričvršćivanja jednofaznog mjerača izravne uključenosti na račun za aktivnu energiju. Sa cifre se vidi da je ova shema slična povezivanju vatmetra za mjerenje aktivne snage u jednofaznim krugovima (vidi sliku 1.26). (Računovodstvo za reaktivnu energiju u jednofaznim krugovima u našoj zemlji se ne proizvodi). Uključivanje rotirajućih elemenata sa dva elementa koji se nalaze za aktivnu energiju u trofazni trofazni lanci (vidi Sl. 1.33, B, B, B) vrši se slično na sheme uključivanja za dva vatmetra za mjerenje aktivne snage ( Vidi Cris 1.30).
Za računovodstvo jalove energije u trofaznim krugovima koriste se reaktivni mjer energije tipa CP4. Rotirajuće elemente takvih brojila uključeni su prema pravilima za uključivanje vatmetara na "vanzemaljski" napon za mjerenje reaktivne snage (vidi Cris 1.32)
Da bi se proširila ograničenja mjerenja, brojila reaktivnog energije mogu se aktivirati i putem struje i naponske transformatore.
Zadatak 1.17. U lancu kruga Sl. 1.30 sa simetričnim prijemnikom (elektromotorom), uređaji su pokazali: a, unutra,
VT; W Odredite aktivnu snagu prijemnika, mjerene vatmetrima. Odredite parametre parametara faze prijemnika.
Odluka. Aktivna snaga prijemnika, mjerena vattmetrima, jednaka je količini njihovog čitanja: Određivanje parametara se vrši na sljedeći način. Faktor snage primatelja). Impedancija 
U praksi mjerenja, kombinirani uređaj se široko koristi - autometar. Nedavno, umjesto pucanja, kombinirani mjerni uređaji s digitalnim zaslonom sve se više koriste - multimetri, karakterizirani većom tačnošću i praktičnošću čitanja.
Pri mjerenju napona, struje ili otpora, Autometar je instaliran u željenom režimu (generaciju), a zatim instalirajte željenu granicu mjerenja. Postupak korištenja specifičnog tipa automobila naveden je u uputstvima za uporabu priloženih na njemu. Ne bismo trebali zaboraviti da je pokušaj izmjerenja napona pomoću automobila instaliran u trenutnom načinu mjerenja ne samo da ne uspije ne samo da uređaj ne uspije, već i dodatno pokvariti uređaj koji popravljamo. Neće biti dobro izmjeriti trenutnu ili naponu mjerenja pomoću automobila instaliranog u režimu modula. Ako je tačna vrijednost napona ili struje koja djeluju u krugu nepoznata, instalirajte autometer potreban je na veću granicu mjerenja, a zatim ga smanjite na željenu vrijednost.
Pri mjerenju, strelica je odabrana takva granica mjerenja tako da strelica nije instalirana na rubu skale. Ovo je posebno potrebno prilikom rada u režimu Ohmmetra, gdje će skala imati značajnu nelinearnost i odbrojavanje na ivicama razmjera bit će s većom greškom. Prilikom čitanja čitanja strelice, morate obratiti pažnju na digitalizaciju skale, cijenu odjeljenja i ograničenja mjerenja na koji je instaliran autom.
Razlika u mjernom metodu napona i struje je da je za mjerenje napona vrijednosti voltmetra paralelno s odjeljkom lanca na kojem je napon revizije, a kada se mjeri trenutna čvrstoća, amperter je uključen ampermetar U seriji, u jazu lanca revizije
 |
Strelice su označile sonde autometre, ikone x mjesto razbijanja lanca.
Pri mjerenju stalnog napona jedan je vodstvo auto stanice spojen na zajedničku žicu, a druga na bodove u shemi uređaja u kojoj se kontrolira vrijednost napona.
Na slici prikazuje krug napajanja s najjednostavnijim stabilizator tranzistora Voltaža.
Princip djelovanja stabilizatora zasnovan je na imovini VD3 stabiliona za održavanje napona u njenim vodima kada se struja prolazi kroz stabiliju. Stabilni napon ulazi u bazu podataka regulacijskog tranzistora VT1, uključena u shemu repetitora emitera, tako da je napon na emitira tranzistora stabilan i jednak naponu na osnovu baze. R1 otpornik ograničava struju kroz stabilion, kondenzator C2 dodatno osvaja pulsacije na osnovu i na izlazu stabilizatora.
Zajednička žica označena je ikonom.
Svi elementi sheme koji završavaju ovom ikonom su međusobno povezani i pričvršćeni na metalnu kućištu ili tijelo ako jesu.
Na koncept, obično u blizini zaključaka aktivnih elemenata (tranzistori, mikrocirciiti), naznačena je vrijednost napona na tim izlazima. Za naš slučaj, vrijednost napona u odnosu na opću žicu na sakupljaču, bazu podataka i emiter VT3 tranzistora jednaki su, odnosno 16V, 12V i 12V.
Napon u stvarnom uređaju mogu se pomalo razlikovati od onih koji su opisani u sistemu. To je zbog varijacije parametara elemenata sheme i greške mjerenja. U našem primjeru napon se temelji na VT1 i, u skladu s tim, emiter se određuje stabilizacijskim naponom stabilizacije VD3. Odvojene stabilijske kopije s istim oznakama može imati nekoliko različitih stabilizacijskih napona (u čl.). Na primjer, stabiliti D814G imaju rasipanje na umjetnosti. od 10 do 12v. Napon na kolektoru VT1 isti je kao i na izlazu ispravljača i ovisi o ukupnom otporu lanaca učitavanje ispravljača. Što je manja vrijednost RH, veća struja teče kroz opterećenje i ispravljač, a veći pad izlaznog napona ispravljača zbog njenog unutarnjeg otpora. Stoga će napon na sakupljaču VT1 kada je opterećenje isključeno, imat će nešto veće vrijednosti nego kada je povezan. Naravno, to se događa kada teret troši prilično veliku snagu, a struja ispravljača je prilično velika.
Trenutno putem RH tereta može se mjeriti vožnjom FU2 osigurača i umjesto toga povezati ampermetar. Na dijagramu na slici još uvijek možemo biti zainteresirani za struju koja teče kroz stabilitron. Stabilizacija struja (I čl.) Stabilion ove vrste ima određeni raspon vrijednosti. Za stabitron D814G ist. \u003d 3-29 mA, u većini slučajeva je odabrano u rasponu od 5-10 mA. Trenutno putem Stabaytrona može se provjeriti nestajanjem bilo kojeg od svojih zaključaka, a povezivanjem jednog rotora ammetra na ovaj izlaz, a drugi na putu štampanog kruga na koji se stabilion lemi i povlačenje.
Napon izmjeničnog signala Na namotima II i III transformatora T1 možete izmjeriti, povezujući voltmetar paralelno sa njihovim zaključcima. Napon na izlazima namotaja jednako je mreži.
