Измерение электрического тока

1. Измерение величины постоянного тока

2. Измерение величины переменного тока промышленной частоты

1. Классификация всех измерительных приборов:

Разделяют их на 2 группы: электромеханические и электронные, в том числе цифровые. Принципиальное различие между группами в том, что приборы электронные имеют усилитель входного сигнала.

Регулировка диапазона в электронных приборах удобнее, диапазон шире. Электромеханические приборы, как правило, ослабляют сигнал (делят, уменьшают при переключении диапазона).

Если электромеханический прибор имеет конструктив только измерительного механизма, предел измерения у него фиксирован.

ИПр ИМ ОУ

фиксированный диапазон

В большинстве случаев для измерения величины постоянного тока электромеханическими приборами используют измерительный механизм магнитоэлектрической системы.

Прибор с 2-мя рамками для уравновешивания стрелки (логометр)

Приборы этой системы составляют абсолютное большинство лабораторных точных измерителей. Класс точности приборов высок и составляет порядка (0,05;0,1;0,2). Конструктивно измерительный прибор имеет подковообразный магнит с замыканием. В магнитопроводе находится легкая рамка, соединенная со стрелкой или с указателем. Прибор последовательно включается в цепь, следовательно необходимо, чтобы по нему протекал ток пружины- растяжки играют двойную роль. Они служат проводниками для тока: растяжка 1, рамка, растяжка 2, создают противодействующий момент, останавливающий рамку в конкретном положении.

При прохождении электрического тока по рамке формируется рабочий крутящий момент, пропорциональный току в рамке.

Рамка в магнитном поле при этом отклоняется и растяжки, закручиваясь, формируют тормозящий момент, который пропорционален углу поворота - . Рамка отклоняется, когда

т.е ток определяется параметрами измерительного механизма.

Приборы магнитоэлектрмческой системы позволяют измерять малые значения постоянного тока с высокой точностью.С ростом величины тока размеры увеличиваются (провод рамки должен быть толще), поэтому для измерения больших токов такие приборы не применяют.

К ним добавляют измерительные преобразователи - шунты - (параллельно включаемые сопротивления строго фиксированной величины).

Через R_Ш протекает большая часть тока.

Внимание! Введение шунта снижает точность измерительного механизма. Главным недостатком измерительных механизмов этой системы является не стойкость к механическим воздействиям. Конструкция легкая, непрочная. Поэтому измерительные механизмы не выносят ударов, вибраций, агрессивной внешней среды. Отсюда приборы используют в лабораторных условиях.

Логометр имеет 2 подвижных рамки, включенных последовательно.

Одна рамка создает рабочий момент, другая - тормозящий. Металлических пружин нет. Поэтому они более точные.

Электронные приборы основаны на измерении величины падения напряжения на измерительном резисторе.

Метод косвенный, хотя шкала в значениях тока. Прибор последовательно включается в измеряемую цепь, через измерительный резистор протекает ток, создавая на нем падение напряжения. Напряжение усиливается активными элементами прибора и поступает на измерительный механизм. В зависимости от последнего, приборы разделяют на просто электронные и цифровые.

У электронных измерительный механизм, как правило, магнитоэлектрической системы.

Цифровые приборы имеют шкалу с десятичными разрядами, поэтому в них усиленный сигнал преобразуется в двоично или двоично-десятичный код и отображается на индикаторах. Цифровые приборы более точные, удобные в пользовании. Основным достоинством электронных приборов считается широкое изменение коэффициента передачи (усиление), что приводит к возможности измерения в большом диапазоне.

Недостаток - более сложные, потребляют энергию. Измерительный механизм вносит определенную погрешность в измеряемую цепь, включение последовательно сопротивления прибора уменьшает реальный ток цепи, поэтому стремятся снизить сопротивление прибора. Но в электромеханических приборах это приводит к снижению чувствительности. Электронные приборы более гибки и измерительное сопротивление в них можно взять небольшим. Помимо приборов магнитоэлектрической системы для постоянного тока используют электромагнитную систему, электродинамическую, термоэлектронную. Все эти приборы имеют большую погрешность.

2. Эквивалентная схема любой конструкции включает в себя 3 распределенные величины: cопротивление, индуктивность, емкость.

Кроме того, мы должны учитывать индуктивность проводников, поэтому с ростом частоты переменного тока увеличивается влияние реактивностей и точность прибора падает. На промышленной частоте (50, 400, 1000Гц) наращиванием (распределением) индуктивности и емкости пренебрегают поэтому схема как правило имеет вид:

Приборы магнитоэлектрической системы для измерения переменного тока не применяют. Если измеритель комбинированный применяют выпрямитель переменного тока (мостовая схема выпрямления) и измерительный мел-м магнитоэлектрической системы.

Чаще непосредственно используют измерительные механизмы других систем, электромагнитные системы, в которых в которых измеряемый ток проходит через катушку с отверстием.

Рост числа витков nк увеличению R прибора.

Электродинамическая система. Измерительный механизм такой системы представляет из себя катушку с проводом, в котором вращается рамка. Катушки соединены последовательно, поэтому вращение магнитных потоков достаточно хорошее, также нужны пружинки для М_тормоз.

Электродинамические измерительные механизмы имеют несколько меньшую точность (индекс 0,5; 1; 1,5; 2) и сопротивление прибора также оказывает влияние на точность расчета. С целью увеличения магнитного потока постоянную неподвижную катушку помещают в сердечник, получают приборы ферродинамической системы и обозначают:

В приборе электродинамической системы переключение пределов измерения выполняется за счет коммутации рабочих обмоток катушки. На переменном токе в электродинамической системе можно изменять пределы измерения. Измерение больших величин переменного тока требует использования измерительных преобразователей тр-ров тока.

1. Малое сопротивление приборов (R_ПР)

Приборы термоэлектрической системы имеют малое собственное сопротивление. Диапазон измерения широк от десятков mA до десятков А. Для измерения больших значений тока применяют тр-ры тока. Любой шунт у прибора уменьшает его собственное сопротивление. Отсюда, приборы с R_Ш более удобны для измерения с малой нагрузкой. Включение амперметра в цепь приводит к нарушению естественного состояния цепи.

Электрические приборы для измерения тока имеют стандартную величину сопротивления прибора, порядка 10 Ом.

2. Зависимость показаний прибора от формы тока.

Здесь следует ориентироваться на действительные значения переменного тока (аналогично напряжению). Абсолютное большинство амперметров переменного тока рассчитаны на синусоидальный сигнал.

3. Зависимость показаний от частоты. С ростом частоты переменного тока (400 - 1000 Гц) сказывается инерционность прибора, поэтому меньшую погрешность имеют приборы с выпрямлением. Обязательно стрелку прибора рассчитывают до частоты 10 - 30 кГц, не больше. С учетом некоторой стандартности приборы без шунтов имеют предел измерения 100 mA (200 mA). Менее точные (электродинамические) порядка 1 А.

Дата добавления: 2014-10-15