Электроизмерительные приборы
Измерить какую-либо величину – это значит сравнить её с другой однородной величиной, принятой за единицу измерения. Число, полученное при сравнении, называют численным значением измеряемой величины.
Устройство, предназначенное для сравнения величины с её единицей, называют измерительным прибором.
Электроизмерительные приборы служат для измерения электрических величин: силы тока, напряжения, сопротивления, мощности, работы (энергии) тока и др. С их помощью и присоединённых к ним дополнительных устройств измеряют также и неэлектрические величины, например температуру, давление и т. д.
Электроизмерительные приборы классифицируют по ряду признаков: назначению – амперметры, вольтметры, омметры, частотомеры и т. д.; роду измеряемого тока – постоянный, переменный; принципу действия – магнитоэлектрические, электромагнитные, электродинамические и индукционные; классу точности; условиям эксплуатации др. По способу применения и в зависимости от конструкции электроизмерительные приборы делятся на щитовые (панельные), переносные и стационарные.
Рис. 59. Электроизмерительный прибор:
1 – корпус, 2 – указательная стрелка, 3 – шкала, 4 – зажимы, 5 – переключатель пределов измерения, 6 – ограничитель.
К приборам магнитоэлектрической системы относятся амперметры, предназначенные для измерения силы тока. Их можно применять и для устройства вольтметров (для измерения напряжения). Достоинство таких приборов: высокая точность измерения, равномерность шкалы; недостатки – невозможность измерять одним и тем же прибором постоянный и переменный токи, сравнительно высокая стоимость приборов.
Основными достоинствами приборов электромагнитной системы: простота устройства, относительно невысокая стоимость, пригодность для измерения постоянного и переменного токов, устойчивость к перегрузкам; недостатки – невысокая точность, неравномерность шкалы, зависимость точности показаний от влияния внешних магнитных полей, сравнительно большая потребность в электроэнергии.
Приборы электродинамической системы применяют для измерения мощности, силы тока и напряжения. Достоинством этих приборов является высокая точность, возможность измерения одним и тем же прибором постоянного и переменного токов. Основные недостатки – сравнительно высокая стоимость, зависимость точности показаний от влияния внешних магнитных полей, сравнительно малая устойчивость к перегрузкам.
К приборам индукционной системы относятся электросчётчики. Их принцип действия состоит на взаимодействии магнитных полей, создаваемых токами, проходящими по двум обмоткам, с магнитным полем тока, индуцируемого в алюминиевом диске, находящемся между этими обмотками.
Мощность электрического тока измеряют с помощью ваттметра.
Рис. 60. Схемы включения ваттметров:
а – принципиальная схема, б – схемы включения ваттметров различных типов.
Мощность в цепях постоянного тока, а так же в цепях переменного тока при отсутствии в них конденсаторов и электрических приёмников с обмотками (двигателей) можно измерить косвенным методом: с помощью амперметра и вольтметра.
Для непосредственного измерения электрического сопротивления применяют омметры и мегомметры.
Рис. 61. Омметр:
а – схема простейшего омметра, б – карманный омметр; 1 – съёмная крышка, 2 – кнопка, 3 – зажимы, 4 – винт коррекции.
В качестве измерительного прибора в омметре используют миллиамперметр магнитоэлектрической системы. Источником тока служит сухой гальванический элемент (батарея 3336Л), помещаемый внутри прибора. С помощью омметра можно определить неисправность электрической цепи (обрыв или короткое замыкание). В лабораторных условиях электрическое сопротивление измеряют с помощью более сложных приборов: магазинов сопротивлений и измерительных мостов.
Для измерения частоты переменного тока применяют частотомеры. Они бывают электромагнитной, электродинамической, вибрационной и других систем.
Рис. 62. Частотомер:
а – стрелочный, б – вибрационный, в – схема, поясняющая действие частотомера вибрационной системы, г – часть шкалы частотомера вибрационной системы; 1 – постоянный магнит, 2 – обмотка, 3 – стальная пластина, 4 – гибкие стальные пружины пластинчатые, 5 – стальной брусок, 6 – плоские пружины.
Широко применяют как стрелочные частотомеры, так и частотомеры вибрационного типа. Частотомеры включают в цепь параллельно.
Существует много различных комбинированных приборов: ампервольтомметр, вольтамперметр, ампервольтваттметр (авометр).
С помощью авометра производят: – измерение силы постоянного тока; – измерение силы переменного тока; – измерение напряжения постоянного тока; – измерение напряжения переменного тока; – измерение сопротивления.
Рис. 63. Простейший авометр.
Приборостроительная промышленность выпускает приборы и установки, предназначенные для измерения самых различных величин. Большинство приборов показывают значение электрической величины, соответствующее моменту измерения. Эти приборы называют показывающими. Приборы, имеющие устройства для записи показаний измерения в виде диаграмм или в цифровой форме, называют регистрирующими. Они бывают самопишущими или печатающими. Приборы, показывающие суммарное значение изменяемой величины за определённый промежуток времени (счётчики электроэнергии), называются интегрирующими.