Электроизмерительные приборы

         78                        79

 

Электроизмерительные приборы

 

В электротехнике и радиотехнике электрические измерения имеют исключительно важное значение. Электроизмерительные приборы служат для контроля режима работы электро- и радиоустановок, испытания их, учета расходуемой электрической энергии и т.д.

Электроизмерительные приборы представляют собой технические средства с нормированными метрологическими свойствами, предназначенные для измерения различных электрических величин (тока, напряжения, сопротивления, мощности и т.д.).

Электроизмерительные приборы можно классифицировать по ряду признаков.

По назначению:

– приборы для измерения электрических величин: величины тока – амперметры; ЭДС и напряжения – вольтметры; сопротивления – омметры и мегомметры; мощности – ваттметры; сдвига фаз – фазометры и т.д.;

– приборы для измерения неэлектрических величин: скорости вращения роторов электрических машин – тахометры; температуры различных сред – термометры и т.п.

По принципу действия:

– приборы магнитоэлектрической, электромагнитной, электродинамической (ферродинамической) систем.

По роду тока различают приборы постоянного, переменного и постоянно-переменного тока.

По степени точности приборы (согласно ГОСТ 13600-68) делятся на следующие восемь классов точности: 0.02; 0.05; 0.1; 0.2; 0.5; 1.0; 2.0; 2.5. Класс точности прибора характеризует наибольшую допустимую погрешность измерения в процентах. Приборы, имеющие меньшую точность, относятся к внеклассным приборам.

Для того чтобы максимально облегчить пользование приборами, на их шкалах и панелях наносятся условные обозначения и надписи, называемые маркировкой прибора, по которым можно составить достаточно полную техническую характеристику, что необходимо для правильной эксплуатации приборов.

Согласно действующим стандартам, каждый прибор должен иметь на шкале или на корпусе следующие обозначения:

– обозначение измеряемой величины;

– класс точности прибора;

– род измеряемого тока и число фаз;

– обозначение системы прибора;

– рабочее положение прибора;

– испытательное напряжение; номер стандарта, товарный знак завода изготовителя, тип прибора, год выпуска и заводской номер.

Кроме этих обязательных для приборов обозначений на шкалы могут наноситься дополнительные обозначения о номинальной частоте (области частот), номинальном токе, сопротивлении прибора и т.п. (табл. 5).

 

Таблица 5

Условные обозначения,

наносимые на электроизмерительные приборы

 

Наименования	Условные обозначения
Обозначение единиц измерения
Ампер	A
Миллиампер	mA
Микроампер	mA
Вольт	V
Ватт	W
Герц	Hz
Ом	W
МегаОм	MW
Обозначение принципа действия (системы) прибора
Магнитно-электрический прибор с подвижной рамкой
Электромагнитный прибор
Электродинамический прибор
Ферродинамический прибор
Полупроводниковый выпрямитель
Обозначение рода тока
Постоянный ток
Переменный (однофазный) ток
Постоянный и переменный ток
Трехфазный ток при равномерной нагрузке фаз
Обозначения класса точности, положения прибора, прочности  изоляции, зажимов  и корректора
Класс точности	1,5
Горизонтальное положение шкалы
Вертикальное положение шкалы
Испытательное напряжение изоляции, например 2 кВ
Отрицательный зажим
Положительный зажим
Генераторный зажим (для ваттметров, фазометров) и общий зажим для комбинированных приборов
Корректор

 

 

Различают однопредельные и многопредельные приборы.

Под пределом измерения прибора понимается максимальное значение измеряемой величины, которое может быть измерено с помощью данного прибора.

Шкала однопредельного прибора градуируется только на один предел измерения. С целью облегчения отсчета оцифровываются не все, а лишь некоторые деления шкалы. Отсчет показаний с однопредельных приборов прост и не вызывает каких-либо затруднений.

Более сложным является отсчет показаний с многопредельных приборов, имеющих несколько пределов измерения одной и той же величины. На рисунке 2 приведена шкала и верхняя часть передней панели многопредельного вольтметра.

 

 

Рис. 2. Многопредельный вольтметр

 

Для снятия показаний с многопредельного прибора необходимо:

– определить верхний предел измерения;

– вычислить цену деления шкалы прибора, под которой понимают численное значение одного деления шкалы в единицах измеряемой величины.

Очевидно, что

 

.

 

Для определения величины измеряемого напряжения необходимо:

– отсчитать число делений, показываемых стрелкой прибора;

– вычислить показания прибора, умножив число делений на цену деления.

Например (рис. 2):

 

Цена деления =

= 7,5 .

 

Для определения величины измеряемого напряжения необходимо:

– отсчитать число делений, показываемых стрелкой пробора;

– вычислить показания прибора, умножив число делений на цену делений.

Например:    .

При переключении переключателя диапазонов в положение «300» цена деления будет равна:

 

.

 

Переключение на другой предел измерения у многих приборов производится путем подключения соединительных проводов к различным клеммам (гнездам). В этих случаях предел измерения указывается на панели прибора около данной клеммы (гнезда).

Для измерения мощности используются ваттметры, которые включаются непосредственно в цепь, если номинальные значения тока и напряжение не превышают номинальных значений, указанных на приборе.

Цена деления на приборе ваттметра определяется отношением номинальной мощности прибора к числу делений шкалы:

 

,

 

где номинальная мощность равна произведению значения номинального тока (эти величины указаны на лицевой панели прибора и равны Uн=150В, Iн=5А) и номинального напряжения.

Измеряемая мощность равна произведению цены деления ваттметра на показание ваттметра в делениях:

 

.

 

И, наконец, очень широкое распространение в качестве контрольных приборов в лаборатории получили комбинированные приборы.

Комбинированные приборы – это такие приборы, которые предназначены для измерения нескольких различных величин. Как правило, такие приборы являются многопредельными. Названия комбинированных приборов составляются из наименования единиц, которые они измеряют. Например: комбинированный прибор, измеряющий ток и напряжение, называют вольтамперметром (или ампервольтметром); напряжение и сопротивление – вольтомметром; ток, напряжение и мощность – ампервольтваттметром; ток, напряжение, сопротивление – ампервольтомметром (или сокращенно по первым буквам измеряемых величин – авометром).

Комбинированные приборы имеют несколько шкал. Переход от измерения одной электрической величины к другой электрической величине, как и изменение пределов измерений, осуществляется переключением соответствующих переключателей или подключением соединительных проводов к другим клеммам (гнездам).

В качестве примера рассмотрим прибор Ц-4354 (рис. 3).

 

 

Рис. 3. Комбинированный многопредельный прибор типа Ц 4354

Прибор типа Ц 4354 является комбинированным многопредельным прибором – ампервольтомметром (авометром) магнитоэлектрической системы с полупроводниковым выпрямителем.

Прибор предназначен для измерения (переключатель рода работ):

– переменного тока;

– переменного напряжения;

– постоянного тока;

– сопротивления

и может быть использован в качестве миллиамперметра и вольтметра.

Вольтметр постоянного и переменного напряжения (правый переключатель пределов измерения) имеет 8 пределов измерения. Максимальное измеряемое напряжение – 1200 вольт.

Амперметр (миллиамперметр) постоянного и переменного тока (левый переключатель пределов измерения) имеет 6 пределов измерения. Максимальный измеряемый ток – 3 ампера.

Омметр прибора четырехпредельный. Максимальное измеряемое сопротивление – 1000 кОм.

При работе в цепях постоянного тока прибор имеет класс точности 2,5; переменного тока – 4,0. Рабочее положение шкалы – горизонтальное. Изоляция прибора испытана под напряжением 4 киловольта.

Прибор имеет 3 шкалы:

– верхнюю – для измерения переменного тока и переменного напряжения;

– среднюю – для измерения постоянного тока и постоянного напряжения;

– нижнюю – для измерения сопротивления.

Работа с комбинированными приборами требует определенных практических навыков и часто вызывает определенные трудности. Поэтому запомните основные правила работы с комбинированными электроизмерительными приборами:

– перед включением прибора в сеть обратите внимание на положение переключателя рода работ;

– убедитесь в том, что предел измерения выбран правильно. Если предполагаемое значение измеряемой величины не известно, включайте прибор на максимальный предел измерений и только после включения перейдите на необходимый предел;

– выберите шкалу и вычислите цену деления;

– отсчитав по шкале число делений, определите показания прибора.

 

Погрешности измерения электроизмерительных

приборов и выбор приборов

 

В практике электрических измерений имеют место следующие виды погрешностей:

– абсолютная;

– относительная;

– приведенная.

Из-за конструктивных особенностей, влияния внешних причин, колебаний температуры, давления, наличия внешних магнитных полей и т.п. показания прибора могут отличаться от истинного (действительного) значения измеряемой величины.

Абсолютная погрешность прибора – это разность между показаниями прибора и истинным (действительным) значением измеряемой величины:

 

,

 

где – абсолютная погрешность;

       – измеренная величина (показания прибора);

       А – истинное (действительное) значение измеряемой величины.

Абсолютная погрешность имеет размерность измеряемой величины и может быть как положительной, так и отрицательной по знаку. Очевидно, что для точного определения измеряемой величины в показания прибора должна быть внесена поправка.

Поправкой прибора назовем величину, численно равную абсолютной погрешности, но взятой с обратным знаком.

Заметим, что абсолютная погрешность и поправка не всегда дают представление о точности измерения. Так, например, измерение расстояния до Луны с погрешностью в 1 км признается весьма точным, а измерение диаметра шарика для подшипников с погрешностью в 0,1 мм считается очень грубым. Поэтому, если необходимо оттенить точность измерения, то надо пользоваться относительной погрешностью, т.е. точность измерения определяется относительной (но не абсолютной) погрешностью.