При использования
магазина конденсаторов кроме групп конденсаторов, в магазине имеется
конденсатор переменной ёмкости (С=0ч0,011 мкФ). Погрешность его ±0,5%.
д). Мера тока
– токовые весы.
|
Токовые весы имеют
коромысло, на одном плече которого подвешена токовая катушка К1.
Последовательно с ней соединена неподвижная катушка К2.
При прохождении тока по
катушкам К1 и К2 возникает сила их электродинамического
взаимодействия пропорциональная I2, которая уравновешивается эталонными
гирями, нагруженными на второе плечо коромысла.
|
Исходя из
данного определения единицы силы тока и геометрических размеров катушек подсчитывается
значение силы взаимодействия между катушками при силе тока 1 А. Нагрузив
второе плечо грузом найденного расчётного значения, регулируют силу ока в
катушках до получения равновесия, при котором установившийся ток имеет значение
1 А.
Токовые весы
ВНИИМ обеспечивают погрешность до 0,001%.
Единица силы
тока – ампер А – сила не изменяющегося тока, который, проходя по двум
прямолинейным параллельным проводам бесконечной длинны и ничтожно малого
кругового сечения, расположенного на расстоянии 1 м один от другого в вакууме. Вызвал бы между этими проводниками силу, равную 2·10-7
Ньютон (Н), на каждый метр длины.
Эталон ЭДС –
20 насыщенных нормальных элементов и устройство сравнения для взаимного
сличения нормальных элементов. ЭДС отдельного элемента может колебаться, но
среднее значение ЭДС= const (постоянно).
Эталон
индуктивности– 4 катушки (групповой индуктивности).
Эталоны
сопротивления – 10 манганиновых катушек с номинальным сопротивлением в 1 Ом.
2. Преобразователи
токов и напряжений
2.1 Шунты
Является
простейшим измерительным преобразователем тока в напряжение. Применяется для
расширения предела измерения тока измерительным механизмом. Представляет собой
измерительный преобразователь, состоящий из резистора, включаемого в цепь
измеряемого тока, параллельно которому присоединяется измерительный механизм.
Для
устранения влияния сопротивлений контактных соединений шунты снабжаются
токовыми и потенциальными зажимами.
|
Iи=I·
|
Rш
|
;
|
Rш=
|
Rш
|
|
Rш+Rи
|
p‑1
|
где
|
р=
|
I
|
Шунтирующий множитель
|
Iи
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Шунты
изготавливают из манганина. Шунты на токи до 30 А обычно встраивают в корпус
прибора на большие токи делают наружные шунты.
Наружные
шунты обычно выпускаются калиброванными, т.е. рассчитываются на определённые
токи и падения напряжения 10; 15; 30; 50; 60; 75; 100; 150; 300 мВ.
|
Для переносных приборов
часто используются многопредельные шунты. Такой шунт состоит из нескольких
резисторов, переключаемых в зависимости от предела измерения, рычажным
переключателем или переносом проводов с одного зажима на другой. Сечение
шунта должно быть достаточно большим, с тем чтобы не было нагревания шунта
током и связанной с ним температурной погрешности.
По точности шунты
делятся на классы: 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0. Число класса точности обозначает
допустимое отклонение сопротивления в процентах его номинального значения.
Шунты широко
применяются с измерительным механизмами магнитоэлектрической системы, которые
могут изготовляться на малые номинальные напряжения 45–150 мВ.
|
Многопредельный с
рычажным переключателем.
|
|
Многопредельный с
отдельными выводами.
|
2.2
Добавочные резисторы
Добавочный
резистор, представляющий собой измерительный преобразователь, применяется для
расширения предела измерения напряжения и для исключения влияния температуры на
сопротивление вольтметра RV.
|
Добавочный резистор
изготавливается из манганина и включается последовательно с измерительным
механизмом.
|
Если предел
измерения напряжения измерительного механизма необходимо расширить в р
раз, то, U=Uи·p=Uи+Uд=Iи·(rи+rд) откуда сопротивление
добавочного резистора rд=(Uи·P–Iи·rи)/I=(Iи·rи·p–Iи·rи)/Iи;
Или Rд=rи·(p‑1),
Оно должно
быть в (з‑1) раз больше сопротивления измерительного механизма.
Если
сопротивление измерительного механизма и добавочного резистора известны, то
множитель добавочного сопротивления р=rд/rи+1.
Добавочные
резисторы для постоянного тока наматываются обычно, а для переменного тока – бифилярно
для получения безреактивного резистора. Намотка производится изолированным
проводом на пластины или каркасы из пластмассы.
|
В переносных приборах
часто применяют добавочные резисторы, состоящие из нескольких частей, что
позволяет иметь вольтметры на несколько пределов измерения.
Применяются внутренние
и наружные добавочные резисторы.
|
Последние
выполняют в виде самостоятельных устройств и подразделяют на индивидуальные и
калиброванные. Индивидуальные резисторы применяют только с тем прибором,
который градуировался с ним. Калиброванный резистор может применяться с любым
прибором, номинальный ток которого равен номинальному току добавочного
резистора.
Калиброванные
добавочные резисторы, так же как и шунты, делят на классы точности 0,02; 0,05;
0,1; 0,2; 0,5; 1,0. Они изготавливаются на номинальные токи 0,5; 1; 3; 5; 7,5;
15 и 30 мА.
Добавочные резисторы
применяются для преобразования напряжения до 30 кВ.
Пример 1:
I=10A;
Iп=100; Rи=10Ом; Rш– ?
Rш=
|
Rи
|
|
Р=
|
I
|
=
|
10
|
=100
|
Rш=
|
10
|
=0,1 Ом
|
р‑1
|
Iи
|
0.1
|
100–1
|
Пример 2:
U=30;
Uи=5; Rи=5; Rд– ?
p=
|
U
|
=
|
30
|
=6
|
Rд=Rи·(p‑1)=5·(6–1)=25
кОм
|
Uи
|
5
|
2.3 Измерительные
трансформаторы тока
Трансформаторы
тока предназначены для преобразования измеряемых переменных токов в
относительно малые токи. Во вторичную цепь трансформатора тока включают
амперметры, последовательные обмотки ваттметров, счётчиков и других приборов.
– В цепях высокого
напряжения при помощи трансформаторов тока измерительные приборы изолируются от
проводов высокого напряжения. Таким образом, с одной стороны, достигается
возможность применения низковольтных измерительных приборов, с другой стороны,
обеспечивается безопасность обслуживания измерительной установки.
|
Трансформатор тока
состоит из стального магнитопровода и двух изолированных обмоток. Первичная
обмотка Л1, Л2, имеющая меньшее число витков, включается в рассечку провода с
измеряемым током. Вторичная обмотка с большим витком И1, И2 замыкается на
амперметр и токовые обмотки измерительных приборов, соединённые
последовательно,
|
Так что сопротивление
вторичной внешней цепи мало и обычно не превышает 1–2 Ом.
Принцип работы
трансформатора тока тот же, что и трансформатора напряжения, но в отличие от
последнего он работает в условиях, близких к короткому замыканию. Кроме того,
первичный ток трансформатора тока не зависит от сопротивления его вторичной
цепи. При работе этот ток может изменяться от нуля до номинального, а при
коротких замыканиях в цепи может превосходить номинальный в десятки раз.
Отношение
действительного значения первичного тока I1 к действительному
значению вторичного тока I2 называется действительным коэффициентом
трансформации трансформатора тока, т.е. k=I1/I2. При известном
коэффициенте k,
измерив вторичный ток амперметром, определяем первичный ток: I1=k·I2.
Действительный
коэффициент трансформации обычно не известен, так как он зависит от режима
работы трансформатора тока, т.е. от измеряемого тока, значения и характера
сопротивления вторичной внешней цепи и от частоты тока. Вследствие этого пользуются
даваемым заводом на щитке трансформатора номинальным коэффициентом
трансформации kН=IН1/IH2, представляющим отношение номинального первичного тока к
номинальному вторичному току трансформатора. Зная kH, находим приближённое
значение переменного тока: I'1=kH·I2.
Погрешность
при измерении тока, вызванная применением трансформатора,
гI=
|
I'1–I1
|
·100%=
|
kH·I2–k2·I2
|
·100%=
|
kH–k
|
·100%=гK
|
I1
|
k·I2
|
k
|
где гК=г1 – погрешность
в коэффициенте трансформации или погрешность по току.
Вторичный
номинальный ток у большинства трансформаторов тока равен 5 А.
Один из
выводов вторичной обмотки должен быть заземлён.
По точности
трансформаторы тока подразделяются на десять классов: 0,01; 0,02; 0,05; 0,1;
0,2; 0,5; 1,0; 3,0; 5,0; 10.
Разновидность
трансформатора тока с разъёмным магнитопроводом и вторичной обмоткой, замкнутой
на амперметр, носит название измерительных клещей. Разъёмный магнитопровод даёт
возможность измерять ток в проводе, не разрывая его, а только охватывая его как
клещами.
2.4
Измерительные трансформаторы напряжения
Представляет
собой измерительный преобразователь, понижающий измеряемое напряжение в
заданное число раз. Получаемое низкое напряжение, не превышающее обычно 100 В,
подводится к вольтметрам, параллельным цепям ваттметров, счётчиков и других
измерительных приборов.
Используя
трансформаторы напряжения, с одной стороны, получаем возможность применения
низковольтных приборов для измерений в цепях высокого напряжения, а с другой –
обеспечиваем безопасность обслуживания высоковольтных установок.
|
Устройство
трансформатора напряжения аналогично устройству силового трансформатора.
Трансформатор напряжения состоит из замкнутого магнитопровода, набранного из
листовой трансформаторной стали, и двух изолированных обмоток – первичной Л1,
Л2 и вторичной И1, И2 с числами витков w1, и w2. Первичная обмотка
трансформатора присоединённая к сети с измеряемым напряжением; к зажимам
вторичной обмотки подключается соединённые параллельно вольтметры и параллельные
цепи других приборов.
|
Для работы
трансформатора напряжения характерно незначительное изменение первичного
напряжения и большое сопротивление вторичной внешней цепи; таким образом, он
работает в условиях, близких к холостому ходу.
Отношение
действительного значения первичного напряжения U1 к действительному
напряжению U2 называется действительным коэффициентом трансформации
трансформатора напряжения k=U1/U2. зная этот коэффициент и
измерив вторичное напряжение вольтметром, можно определить первичное напряжение
U1=k·U2.
Однако
действительный коэффициент трансформации обычно не известен, так как он зависит
от режима работы трансформатора, т.е. от измеряемого напряжения, от значения и
характера нагрузки и от частоты переменного тока.
Вследствие
этого приближённо измеряемое напряжение U’1 находят по
формуле:
U’1=kH·U2
где kH=UH1/UH2 – номинальный
коэффициент трансформации, равный отношению номинального первичного напряжения
к номинальному вторичному напряжению, даётся заводом изготовителем на щитке
трансформатора. Напряжение UH2=100 B или 100 В.
Погрешность
при измерении напряжения, вызванная применением трансформатора,
гU=
|
U'1–U1
|
·100%=
|
kH·U2–k2·U2
|
·100%=
|
kH–k
|
·100%=гK
|
U1
|
k·U2
|
k
|
где гK= гU – погрешность в
коэффициенте трансформации или погрешность по напряжению.
Для
безопасности обслуживающего персонала один зажим вторичной цепи трансформатора
и его металлический корпус всегда заземляются.
Трансформаторы
напряжения по точности делятся на классы точности: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0 и
3,0.
Породу изоляции
трансформаторы напряжения делят на сухие (для напряжений до 3 кВ) и
трансформаторы с заливкой маслом или изолирующей массой (для напряжения 3 кВ и
выше).
Отечественная
промышленность, кроме различных типов промышленных трансформаторов, изготовляет
лабораторные трансформаторы с несколькими номинальными первичными и вторичными
напряжениями.
Список
используемой литературы
1. В.С. Попов
«Электрические измерения». М «Энергия», 1974 г.
2. В.Н. Малиновский
«Электрические измерения». М «Энергоиздат», 1982 г.
3. В.И. Котур и др.
«Электрические измерения и электроизмерительные приборы». М. Эн. 1986 г.
Страницы: 1, 2
|