Підключення вимірювальних приладів до точки, в якій проводиться вимірювання, в машинах невеликого об'єму здійснюється вручну, шляхом вставлення штеккера з вхідним проводом вимірювального приладу відповідне гніздо набірного поля. Підключення вимірювального пристрою до відрізка лінії практично створює коротке замикання. Вхідний опір лінійного вольтметра виявляється дуже великим, і він не помітно впливає на ланцюг, в якому вимірюється напруга. Підключення вимірювальних приладів до точки, в якій проводиться вимірювання, в машинах невеликого об'єму здійснюється вручну включенням штеккера з вхідним проводом вимірювального приладу у відповідне гніздо набірного поля. Підключення вимірювального приладу до електронного ланцюга може порушити процеси, що відбуваються у вимірюваному ланцюгу, а неправильний вибір приладу може спричинити помилкові вимірювання. Ступінь внесених вимірювальними приладами спотворень слід оцінювати; для цього потрібно знати параметри вхідних ланцюгів приладів, що використовуються. Підключення вимірювального приладу до електронного ланцюга може порушити процеси, що відбуваються у вимірюваному ланцюгу, а неправильний вибір приладу може спричинити помилкові вимірювання. Ступінь спотворень, що вносяться вимірювальними приладами, треба оцінювати, тому потрібно знати параметри вхідних ланцюгів використовуваних приладів. Підключення вимірювального приладу до електронного ланцюга може порушити процеси, що відбуваються в ньому, а неправильний вибір приладу стати причиною помилкових результатів вимірювань. Ступінь спотворень, що вносяться вимірювальними приладами, необхідно оцінювати, тому слід знати параметри вхідних ланцюгів використовуваних приладів. Так, вплив вхідного ланцюга приладу зменшується зі зменшенням його вхідної ємності та збільшенням активного вхідного опору. При кожному вимірі з'являється деяка помилка – похибка, яка визначається як відхилення виміряного значення від істинного. Тема:
ЕЛЕКТРОВИМІРЮВАЛЬНІ ПРИЛАДИ ТА ВИМІРЮВАННЯ ЕЛЕКТРИЧНИХ ВЕЛИЧИН
1. Загальні відомості про електровимірювальні прилади Електровимірювальні прилади призначені для вимірювання різних величин та параметрів електричного кола: напруги, сили струму, потужності, частоти, опору, індуктивності, ємності та інших. На схемах електровимірювальні прилади зображуються умовними графічними позначеннями відповідно до ГОСТ 2729-68. На рис.1.1 наведено загальні позначення приладів, що показують і реєструють. Мал. 1.1 Умовні графічні позначення електровимірювальних приладів. Для вказівки призначення електровимірювального приладу в його загальне позначення вписують умовне позначення, що конкретизує, встановлене в стандартах, або літерне позначення одиниць вимірювання приладу згідно з ГОСТ відповідно до табл.1.1. 2. Електромеханічні вимірювальні прилади За принципом дії електромеханічні прилади поділяються на прилади магнітоелектричної, електромагнітної, феродинамічної, індукційної, електростатичної систем. Умовні позначення систем наведено у табл. 1.2.Найбільшого поширення набули прилади перших трьох типів: магнітоелектричні, електромагнітні, електродинамічні. Висока точність, рівномірність шкали Нестійкий до перевантажень Простота пристрою, до перевантажень стійкий Низька точність, чутливий до перешкод Висока надійність, до перевантажень стійкий 3. Області застосування електромеханічних приладів Магнітоелектричні прилади: щитові та лабораторні амперметри та вольтметри; нульові індикатори при вимірюваннях у мостових та компенсаційних ланцюгах. У промислових установках змінного струму низької частоти більшість амперметрів та вольтметрів – прилади електромагнітної системи. Лабораторні прилади класу 0,5 і точніше можуть виготовлятися для вимірювання постійного та змінного струмів та напруги. Електродинамічні механізми використовуються в лабораторних та зразкових, приладах для вимірювання постійних та змінних струмів, напруг та потужностей. Індукційні прилади на базі індукційних механізмів використовують головним чином як одно- і трифазні лічильники енергії змінного струму. За точністю лічильники поділяються на класи 1,0; 2,0; 2,5. Лічильник СО (лічильник однофазний) використовують для обліку активної енергії (ват-годин) в однофазних ланцюгах. Для вимірювання активної енергії у трифазних ланцюгах застосовують двоелементні індуктивні лічильники, лічильний механізм яких враховує кіловат-годинник. Для обліку реактивної енергії служать спеціальні індуктивні лічильники, що мають деякі зміни у пристрої обмоток або у схемі включення. Активні та реактивні лічильники встановлюють на всіх підприємствах для розрахунку з енергопостачальними організаціями за електроенергію, що використовується. Принцип вибору вимірювальних приладів 1. Визначають розрахунком ланцюга максимальні значення струму, напруги та потужності ланцюга. Часто значення вимірюваних величин відомі заздалегідь, наприклад, напруга мережі або акумуляторної батареї. 2. Залежно від виду вимірюваної величини, постійного або змінного струму, вибирають систему приладу. Для технічних вимірювань постійного та змінного струму вибирають відповідно магнітоелектричну та електромагнітну системи. При лабораторних і точних вимірах визначення постійних струмів і напруг застосовують магнитоелектричну систему, а змінного струму і напруги - електродинамічну систему. 3. Вибирають межу вимірювання приладу таким чином, щоб 4. Залежно від необхідної точності виміру вибирають клас 4. Способи включення приладів у ланцюг Амперметри включають у ланцюг послідовно з навантаженням, вольтметри - паралельно, ватметри та лічильники, як мають дві обмотки (струмову та напругу), включають послідовно – паралельно (Рис. 1.2.). http://pandia.ru/text/78/613/images/image016_8.gif" width="393" height="313 src у старшому розряді) і змінити полярність вхідного сигналу при миготінні знака "-" у старшому розряді. Похибка виміру мультиметра ВР-11 А. Постійна напруга: ±(0,5% Ux +4 зн.). Змінна напруга: ±(0,5% Ux + 10 зн.), де Ux – показання приладу; зн. - Одиниця молодшого розряду. Позитивні якості електронних приладів: високий вхідний опір, що дозволяє проводити вимірювання без впливу на ланцюг; широкий діапазон вимірів, висока чутливість, широкий частотний діапазон, висока точність вимірів. 6.Похибки вимірювань та вимірювальних приладів Якість засобів та результатів вимірювань прийнято характеризувати зазначенням їх похибок. Різновидів похибок близько 30. Визначення їм дано у літературі з вимірів. Слід пам'ятати, що похибки засобів вимірів і похибки результатів вимірів - поняття не ідентичні. Історично частина найменувань різновиду похибок закріпилася за похибками засобів вимірів, інша за похибками результатів вимірів, а деякі застосовуються по відношенню і до тих, і до інших. Залежно від розв'язуваних завдань використовуються кілька способів подання похибки, найчастіше використовуються абсолютна, відносна та наведена. Абсолютна похибка –
вимірюється у тих самих одиницях як і вимірювана величина. Характеризує величину можливого відхилення істинного значення вимірюваної величини виміряного. Відносна похибка - Відношення абсолютної похибки до значення величини. Якщо ми хочемо визначити похибку на всьому інтервалі вимірювань, ми маємо знайти максимальне значення відношення на інтервалі. Вимірюється у безрозмірних одиницях. Клас точності - Відносна похибка, виражена у відсотках. Зазвичай значення класу точності вибираються із ряду: 0,1; 0,5: 1,0; 1,5; 2,0; 2,5 тощо. буд. Поняття абсолютної та відносної похибок застосовують і до вимірювань, і засобів вимірювання, а наведена похибка оцінює тільки точність засобів вимірювання. Абсолютна похибка виміру - це різниця між виміряним значенням х та її справжнім значенням хі: Зазвичай справжнє значення вимірюваної величини невідомо, і замість нього (1.1) підставляють значення величини, що вимірюється більш точним приладом, тобто мають меншу похибку, ніж прилад, що дає значення х. Абсолютна похибка виявляється у одиницях вимірюваної величини. Формулою (1.1) користуються під час перевірки вимірювальних приладів. Відносна похибка http://pandia.ru/text/78/613/images/image020_7.gif" (1.2) За відносною похибкою вимірювання проводять оцінку точності вимірювання. Наведена похибка вимірювального приладу визначається як відношення абсолютної похибки до значення xn, що нормує, і виражається у відсотках: Нормує значення зазвичай приймають рівним верхньому межі робочої частини шкали, у якої нульова позначка знаходиться на краю шкали. За міжнародною класифікацією прилади з класом точності 0,5 і точніше вважаються точними або зразковими, а прилади з класом точності 1,0 та грубішими - робітниками. Всі прилади підлягають періодичній повірці на відповідність метрологічних характеристик, у тому числі класу точності, їх паспортним значенням. При цьому зразковий прилад повинен бути точнішим за клас, що повіряється через клас, а саме: повірка приладу з класом точності 4,0 проводиться приладом з класом точності 1,5, а повірка приладу з класом точності 1,0 проводиться приладом з класом точності 0,2. Оскільки на шкалі приладу наводиться клас точності приладу G, і межа вимірювання XN, то абсолютна похибка приладу визначається з формули (1.3): http://pandia.ru/text/78/613/images/image019_7.gif" width="15 height=19" height="19"> з класом точності приладу G виражається формулою: звідки випливає, що відносна похибка виміру дорівнює класу точності приладу лише за вимірі граничної величини на шкалі, тобто коли x = XN. Зі зменшенням вимірюваної величини відносна похибка зростає. У скільки разів XN > х, у стільки разів > G. Тому рекомендується вибирати межі вимірювання показу приладу так, щоб відраховувати показання в межах останньої третини шкали, ближче до її кінця. 7. Подання результату вимірів при одноразових вимірах Результат виміру складається з оцінки вимірюваної величини та похибки виміру, що характеризує точність виміру. За ГОСТ 8.011-72 результат виміру подають у формі: де А – результат виміру; абсолютна похибка приладу; Р – ймовірність, при статистичній обробці даних. При цьому А і не повинна мати більше двох значущих цифр. При виконанні електротехнічних робіт, монтажі електричних ланцюгів, ремонті електротехнічних пристроїв виникає потреба використовувати електровимірювальні прилади . Мал. 20. Електричні схеми пробників для перевірки цілісності провідників: а - з лампою розжарювання; б - зі світлодіодом Послідовно з ним обов'язково включають резистор R із опором 150-300 Ом (Ом - одиниця опору), який обмежує струм у світлодіоді, запобігаючи його виходу з ладу. Мал. 21. Схема підключення електричного пробника при перевірці шнура живлення Для перевірки вимикача щупами пробника стосуються його контактів або кінців дроту, підключеного до вимикача. При включенні справного вимикача лампочка пробника повинна горіти, а при вимиканні - гаснути. Якщо цього немає, то вимикач несправний. Увага! При вимірюваннях електровимірювальними приладами електричних величин не можна торкатися оголених ділянок провідників, інакше може бути ураження електричним струмом! Щоб проводити вимірювання з амперметрами та вольтметрами (рис. 22), необхідно знати правила їх включення до електричного ланцюга. Мал. 22. Електровимірювальні прилади: а - авометр; б - амперметр; в - вольтметр Мал. 23. Схеми підключення електровимірювальних приладів: а - амперметра; б - вольтметра При експлуатації електровимірювальних приладів слід звертати увагу, для якого струму (змінного чи постійного) вони призначені.Це можна дізнатися за символами, що зображені на шкалах приладів. Якщо біля шкали стоїть знак "-", це означає, що прилад призначений для вимірювання в ланцюгах постійного струму, а якщо знак "~" - то в ланцюгах змінного струму. Крім того, при всіх вимірах необхідно знати ціну розподілу шкали приладу. В електротехніці багато уваги приділяється питанням безпеки використання електроенергії, автоматизації процесів керування електричними ланцюгами. Для цього розробляються різні чутливі елементи - датчики, які здатні реагувати на зміни електричних ланцюгів. Одним із таких чудових елементів є біметалічна пластина. Її виготовляють із тонких (товщиною кілька десятих часток міліметра) та вузьких (шириною кілька міліметрів) смужок двох різних металів — наприклад, сталі та міді, сталі та алюмінію, сталі та латуні, склепаних чи зварених між собою. Якщо один кінець такої пластини жорстко закріпити, а другий залишити вільним, при нагріванні пластина згинається. Це просто пояснюється. При нагріванні різні метали розширюються неоднаково - сталь розширюється менше, ніж, скажімо, мідь чи інші метали. Тому мідна смужка подовжуватиметься більше, ніж сталева. Оскільки смужки скріплені, станеться вигин біметалічної пластини убік сталевої смужки. Цей вигин використовують для замикання та розмикання контактів у електричних ланцюгах. Мал. 24. Влаштування терморегулятора (термореле) на біметалічній пластині: 1 - біметалічна пластина; 2 - нерухомий контакт; 3 - нагрівальний елемент Якщо під'єднаний подовжувач перегрівається, або швидко розряджається акумулятор, уточнення сили струму у відповідному ланцюзі допоможе виявити джерело проблем. Для успішного вирішення цих та інших завдань потрібен відповідний вимірювальний прилад. У цій публікації розказано про те, як правильно підключити амперметр, виконати необхідні операції в безпечному режимі. Типова схема вимірів Як показано на малюнку, прилад включають послідовно в ланцюг, яким йде електричний струм. Щоб мінімізувати впливом геть реальні фізичні процеси, необхідно зменшити внутрішній опір амперметра. Для зняття показань знадобиться велика шкала. При виборі відповідного обладнання також враховують такі фактори: Вимірювальний блок приладів цієї категорії і двох основних компонентів. Між полюсами постійного магніту розміщують індукційну котушку. При проходженні через обмотки струму вона повертається. Приєднавши стрілку та шкалу, фіксують ці рухи для отримання результатів вимірювань. Вбудованими пружинами обмежують амплітуду відхилень, повертають компоненти, що рухаються, у вихідне положення. Вбудованим повідцем регулюють натяг. Грузиками компенсують силу важкості. Пристрій та принцип дії магнітоелектричного приладу На двох схемах цифрою 1 позначено джерело поля, яке повертає котушку (3) жорстко закріплену на центральній осі. Пристрій починає функціонувати, коли ланцюгом проходить струм. Спіральна пружина (4) коригує рухи. У першому варіанті встановлено обмежувач (2), що запобігає пошкодженню стрілки. Перевагами такого інженерного рішення є: На замітку. Головний недолік – механічні частини. Складність конструкції має на увазі погіршення надійності. Слід пам'ятати про негативний вплив ударів та інших зовнішніх впливів. Такий пристрій підходить для вимірювання постійного струму. Навряд чи звичайному користувачеві доведеться ремонтувати складні пристрої. Тому далі докладно розглянуто вибір та підключення амперметра. Електромагнітні прилади є універсальними.Вони підходять для вимірювання постійного та змінного струму. Чутливість у разі трохи нижче, проти попереднім прикладом. Однак у деяких ситуаціях її цілком достатньо. Прилади цієї категорії виконують вимірювання за непрямою методикою. За допомогою термопари або аналогічного пристрою відбувається перетворення змінного струму на постійний. Його значення контролюють включенням до додаткового ланцюга магнітоелектричного або іншого амперметра. У контактному виконанні забезпечується підвищена чутливість. Щоб виключити гальванічну зв'язок, датчик поміщають у шар з нейтрального матеріалу (скла, полімеру). У цьому варіанті встановлюють поряд дві котушки. Через одну, приєднану до індикаторного пристрою, пропускають струм. Друга – фіксується нерухомо. Така схема відрізняється підвищеною чутливістю. Навіть слабкі магнітні поля роблять на елемент, що рухається, досить сильні впливи. Щоб отримати точні вимірювання, максимально видаляють прилад джерел перешкод, застосовують екранування. Особливим елементом пристрою є провідник із феритовими властивостями. Висока напруженість поля у робочій зоні істотно зменшує зовнішні паразитні дії. Такі прилади навіть без спеціального екранування можна підключати до ланцюга біля силових ліній електропередач. Головні особливості зрозумілі із специфічних назв. На першому малюнку показано, як підключається амперметр (послідовно). Це необхідно для пропускання струму та відповідного виміру його величини. Приєднання вольтметра роблять паралельно.У такому варіанті прилад показуватиме різницю потенціалів між двома точками, напруга на певному резистори або іншому елементі електричної схеми. Різноманітність приладів створює природні труднощі під час проведення вимірів. Наступний приклад допоможе розібратися з методикою правильного визначення значень на стрілочному індикаторі. У будь-якому випадку починають із літерного позначення на циферблаті: Як зчитують свідчення Цим приладом вимірюють силу струму до 4 ампер включно. Переклад значень не потрібний, тому що є позначка «А». Щоб дізнатися ціну одного поділу, віднімають від більшого значення сусідніх цифр. Далі ділять кількість порожніх проміжків між ризиками. Довідка. «РИЗИК – лінія (штрих), нанесена … на шкалу вимірювального приладу». Велика політехнічна енциклопедія за редакцією Рязанцева, вип. 2011 р. У наведеному прикладі:
В описі приладу можна знайти допустиму виробником похибку. Цю величину зазвичай вказують у відсотках. Розглянуті вище конструкції придатні для створення одного та іншого приладу. Різниця – не лише у схемі підключення. Відрізняються розмітка та опір індукційної котушки. Вбудованим резистором обмежують силу струму/потужність в амперметрі/вольтметрі відповідно. У першому варіанті виконує функції шунта. Паралельне приєднання з мінімальним електричним опором забезпечує проходження більшої частини струму саме з цього ланцюга. Цим захищають індуктивний елемент від пошкоджень. У другому - підбирають опір, що багато разів перевершує відповідний показник котушки. Іншою особливістю є вибір матеріалу резистора з мінімальною зміною робочих параметрів при зростанні (зменшенні) температури. Під'єднати прилад у розрив ланцюга нескладно. Для безпеки цю процедуру виконують після відключення джерела живлення. Після подачі напруги живлення Знімають показання. Слід дочекатися припинення коливань стрілки. Для розрахунку параметрів додаткового ланцюга застосовують формулу
Rш=Rвн *Iпр/(Iвх-Iпр), де: Як включається амперметр у ланцюг із шунтом Для робіт з такими ланцюгами вибирають «класичний» магнітоелектричний або інший підходящий прилад. Перевіряють сумісність по максимуму струмів. Сильна амплітуда сигналу здатна викликати механічне ушкодження. Втім, якщо доповнити магнітоелектричний вимірювач випрямлячем можна отримати потрібний результат. Це доповнення внесе певні похибки, тому краще скористатися фабричним виробом. Схема підключення такого типу амперметра не відрізняється від розглянутих вище варіантів. Слід пам'ятати! На точність вимірів впливає форма вхідного сигналу. Без особливої потреби навряд чи потрібно порушувати цілісність якісних кабелів. Іноді неможливо відключити напругу живлення. При роботі з потужними силовими лініями стануть у нагоді додаткові заходи безпеки. У всіх перерахованих ситуаціях виміряти струм можна із застосуванням спеціалізованих приладів. Кільцева частина інструменту після замикання утворює котушку індукції. Вбудований цифровий пристрій реєструє наведені струми. Використання вимірювального приладу можна розглянути на прикладі типової технологічної операції. Автомобільний акумулятор, що обслуговується, заражають за спеціальною методикою. Встановлюють та підтримують величину струму на рівні 10% від зазначеної в паспортних даних ємності. Це запобігає надміру активному виділенню вибухонебезпечних газів. Тривалість процедури (24 години та більше) має на увазі необхідність доповнення приладу засобами автоматичного відключення. Як підключити амперметр «ТК-1382» до зарядного пристрою За допомогою наведених відомостей можна самостійно вибрати підходящий прилад, виконати виміри, зібрати схему шунтування. На стадії попередньої підготовки слід уточнити передбачуваний робочий діапазон, умови експлуатації. При покупці рекомендується вивчити офіційні інструкції виробника.Схеми включення електровимірювальних приладів до електричного ланцюга. Тема: Електровимірювальні прилади та вимірювання електричних величин
вимірювана величина знаходилася в останній, третій частині шкали
приладу.
точності приладу.Способи подання похибки такі.
Найпростіший із таких приладів — електричний пробник для перевірки цілісності електричних провідників, ділянок електричних кіл.
Найпростіший пробник складається з джерела живлення постійного струму G – гальванічного елемента або батареї гальванічних елементів, світлового індикатора HL – лампочки розжарювання для кишенькового ліхтаря або світлодіода, з'єднувальних проводів із щупами-контактами (Х1 та Х2) на кінцях. З цих елементів збирають ланцюг (рис. 20).
Необхідно врахувати, що напруга гальванічного елемента повинна відповідати робочому напрузі лампочки або світлодіода.Причому світлодіод завжди підключають із дотриманням полярності, яку визначають за довідником або дослідним шляхом. Також за довідником можна визначити напругу живлення світлодіода.
Коли щупами-контактами стосуються кінців досліджуваного дроту, через нього проходить невеликий струм від гальванічного елемента пробника. Якщо у дроті немає урвища, лампочка (або світлодіод) пробника загориться. Таким чином, щоб перевірити справність проводів шнура живлення лампи за допомогою пробника, необхідно відключити лампу від мережі і перевірити цілісність кожної жили шнура. На малюнку 21 показана схема підключення пробника до ділянок, що перевіряються.
Принцип дії омметра як найпростішого пробника ґрунтується на пропусканні невеликого струму від джерела живлення омметра через досліджуваний провідник. Але замість лампочки у ланцюг омметра включений вимірювач струму (амперметр), шкала якого проградуйована в омах. У разі перевірки цілісності провідників значення їх опору не відіграє жодної ролі, будь-яке відхилення стрілки омметра буде говорити про відсутність обриву в провіднику, про його справність.При дослідженнях омметр підключається до ділянок, що перевіряються, так само, як і найпростіший пробник.
Зазвичай електромонтери-ремонтники, як і інші фахівці в галузі електротехніки та електроніки, використовують у своїй практиці комбінований електровимірювальний прилад - авометр (ампервольтомметр), який дозволяє вимірювати три параметри: силу струму (А), напруга (В), опір (Ом). Залежно від положення ручок керування та підключення проводів приладу він може використовуватись відповідно як амперметр, вольтметр та омметр.
Використовуючи електровимірювальні прилади – амперметр, вольтметр, авометр, необхідно знати: на вимірювання якихось граничних значень сили струму чи напруги розрахований прилад.
Електровимірювальні прилади включають у ланцюг наступним чином :
1. Амперметр А послідовно підключають з тим споживачем R, в якому вимірюють силу струму / (рис. 23, а).
2. Вольтметр V підключають паралельно з тим споживачем R, дільниці якого вимірюють напругу (рис. 23, б).
3. Авометр підключають так само, як амперметр, якщо вимірюють силу струму, і як вольтметр – якщо вимірюють напругу.
При вимірюваннях сили струму амперметром слід бути особливо обережним, оскільки цей прилад має малий внутрішній електричний опір, тому при неправильному підключенні він може стати причиною короткого замикання. Вольтметр у цьому відношенні не небезпечний - він має великий внутрішній опір.
Нагрівання біметалічної пластини може здійснюватися електричним струмом, що проходить через неї, або спеціальним електронагрівальним елементом, розташованим поруч із пластиною.
Такі біметалічні пластини застосовують в автоматичних вимикачах для розриву електричних кіл при неприпустимо великих струмах у них. У електронагрівальних приладах (наприклад, електропрасках, електрорадіаторах, чайниках) біметалічні пластини використовують для автоматичного відключення або регулювання температури. При досягненні певної температури пластина згинається та відключає електроживлення нагрівального елемента, що знаходиться в керованому ланцюзі. Після остигання пластина повертається в початкове положення і знову вмикає його (рис. 24).Рекомендуємо також
Як підключити амперметр
Що таке амперметр, його види
Магнітоелектричні
Електромагнітні
Термоелектричні
Електродинамічні
Ферродинамічні
Чим амперметр відрізняється від вольтметра
Як визначити ціну поділу амперметра
Як працюють амперметр та вольтметр
Як підключають амперметр в електричний ланцюг
Як підібрати шунт для амперметра
Вимірювання значень постійного струму
Вимірювання значень змінного струму
Безконтактний спосіб вимірювання струму
Для чого контролювати струм заряду в акумуляторі