Minden elektromos mérőműszer működési elve szerint elektromágneses, magnetoelektromos, elektrodinamikus, termikus és elektrosztatikus mérőműszerre van felosztva. Az áramerősség, a feszültség, az ellenállás és a teljesítmény mérése a legtöbb elektromos mérőműszerben az áramerősség meghatározása a vezető mágneses terével való kölcsönhatás eredménye vagy a vezető megnyúlása alapján, amely az áram áthaladásakor felmelegszik. .
Így az elektromágneses eszközök működési elve a 2. ábrán látható. 175, A. Amikor a mért áramot átvezetjük a tekercsen 1 mag lágyacél 2 a nyíl elfordításával behúzódik a tekercsbe 3, a maghoz erősített tengelyen ülve. A tű kihajlása mutatja a mérési értéket a skálán, ennek megfelelően osztva. Légfék 4 (csillapító) a mutató rezgésének csillapítására szolgál. Az elektromágneses műszerek váltóáramú és egyenáramú áramkörökben egyaránt használhatók mérésekre.
A magnetoelektromos eszközök működési elve könnyen érthető a 2. ábrán. 175, b; hasonló az elektromos motor működési elvéhez. Ha a mért áramot egy állandó mágnes pólusai között elhelyezett kereten (több menetes szigetelt vezetéken) vezetjük át, ezek mágneses mezei kölcsönhatásba lépnek, és a keret és a vele egy tengelyen ülő nyíl egy bizonyos szögben elfordul, az árammal vagy feszültséggel arányos. Ezek az eszközök pontos leolvasást adnak, de további eszközök nélkül kis értékek és csak egyenáram mérésére használhatók.
Az elektrodinamikus eszközökben, a magnetoelektromos eszközökkel ellentétben, a mágneses mezőt, amelyben a keret forog, nem állandó mágnes, hanem árammal működő tekercs hozza létre. Ezek az eszközök (175. ábra, V) Két tekercs van: fix 1 és mozgatható II (keret mereven csatlakozik a nyílhoz). ábrán. 175, V a jobb oldalon a tekercsek csatlakoztatásának diagramja az áramméréskor. Amikor a mért áramot átvezetjük a tekercseken, azok mezői kölcsönhatásba lépnek, aminek következtében a mutatóhoz tartozó mozgó tekercs eltérül, és ennek megfelelően beosztásos skálán történik a leolvasás. Ezeket a műszereket váltakozó és egyenáram mérésére használják.
A termikus eszközök működési elve a mért áramerősséggel felmelegített vezetők megnyúlásán alapul. Egyenáramhoz és váltakozó áramhoz egyaránt használhatók.
Az elektrosztatikus eszközök az áramkör feszültségét a kondenzátorlapok közötti kölcsönös vonzás erejével mérik.
Minden elektromos mérőműszer a mérés során fellépő hibáktól (hibáktól) függően pontossági osztályra van osztva. Oroszországban hét osztályba tartozó eszközöket gyártanak:
0,1; 0,2; 0,5; 1; 1,5; 2,5 és 4. A számok a készülék pontossági osztályát mutatják, és a maximális alap abszolút hiba százalékos arányát jelentik az eszköz által mért érték maximális értékéhez.
A következő eszközöket széles körben használják a hajókon:
1) az áramerősség mérése egy áramkörben - az áramkörhöz sorosan kapcsolt ampermérők;
2) az áram feszültségének mérése egy áramkörben - voltmérők, amelyek párhuzamosan vannak csatlakoztatva azzal a szakaszsal, amelynek végein a feszültséget mérik;
3) az áramkör egy szakaszának ellenállásának mérése - ohmmérők;
4) teljesítmény mérésére - wattméter.
Egyenárammal a teljesítmény mérése az áramkörre csatlakoztatott ampermérővel és voltmérővel történik (176. ábra, a). Ezen műszerek mindenkori leolvasásának szorzata adja meg a teljesítményt wattban. A wattmérők egy speciálisan kalibrált skálán jelenítik meg a teljesítmény mértékét wattban. A wattmérő hálózathoz csatlakoztatásának diagramja az ábrán látható. 176, b. Mérőműszerek.
A villamos energia működésével kapcsolatos egyik legveszélyesebb tényező, hogy egy áramkörben az áram jelenléte csak úgy határozható meg, ha annak hatása alatt állunk, i.e. megérinteni őt. Eddig a pillanatig az elektromos áram semmilyen módon nem jelzi jelenlétét. Ez a viselkedés sürgős igényt teremt annak észlelésére és mérésére. Az elektromosság mágneses természetének ismeretében nem csak az áram meglétét/hiányát tudjuk megállapítani, hanem mérni is.
Az elektromos mennyiségek mérésére számos műszer létezik. Sokan mágnestekerccsel rendelkeznek. A tekercsen átfolyó áram mágneses mezőt gerjeszt, és eltéríti a készülék tűjét. Minél erősebb az áram, annál jobban elhajlik a tű. A nagyobb mérési pontosság érdekében tükörskálát használnak, hogy a nyíl nézete merőleges legyen a mérőpanelre.
Az áramerősség mérésére ampermérőt használnak. Sorba van kötve az áramkörben. A névleges értéknél nagyobb áramerősség méréséhez a készülék érzékenységét egy sönt (erőteljes ellenállás) csökkenti.
A feszültség mérése voltmérővel történik, az áramkörrel párhuzamosan csatlakozik.
Az áram és a feszültség mérésére szolgáló kombinált eszközt avométernek nevezzük.
Az ellenállás méréséhez használjon ohmmérőt vagy megohmmérőt. Ezek az eszközök gyakran megszólalnak az áramkörön, hogy megszakadt áramkört találjanak vagy ellenőrizzék annak integritását.
A mérőműszereket időszakos vizsgálatnak kell alávetni.
A nagyvállalatoknál kifejezetten erre a célra hoznak létre mérőlaboratóriumokat. Az eszköz tesztelése után a laboratórium az elülső oldalára helyezi a jelét. A jelölés jelenléte azt jelzi, hogy a készülék működőképes, elfogadható mérési pontossággal (hibával) rendelkezik, és megfelelő működés mellett a leolvasások a következő ellenőrzésig megbízhatóak.
A villanyóra egyben mérőeszköz is, amely a felhasznált villamos energia mérésére is szolgál. A pult működési elve rendkívül egyszerű, akárcsak a kialakítása. Hagyományos villanymotorral rendelkezik, sebességváltóval, amely számokkal ellátott kerekekhez kapcsolódik. Az áramkörben lévő áram növekedésével a motor gyorsabban forog, és maguk a számok gyorsabban mozognak.
A mindennapi életben nem használunk professzionális mérőeszközöket, de mivel nincs szükség nagyon precíz mérésekre, ez nem olyan jelentős.
fejezet VI
ELEKTROMOS MŰSZEREK ÉS MÉRÉSEK
67. § Általános tudnivalók
Az elektromos mérőműszerek különféle elektromos mennyiségek mérésére szolgálnak: áram, feszültség, ellenállás, teljesítmény, energia, valamint számos nem elektromos mennyiség, beleértve a hőmérsékletet, nyomást, páratartalmat, sebességet, folyadékszintet, anyagvastagságot stb.
Abból a tényből adódóan, hogy nincsenek teljesen pontos műszerek, az elektromos mérőműszerek leolvasása némileg eltér a mért értékek tényleges értékétől.
Egy mennyiség mért és tényleges értéke közötti különbséget ún a készülék abszolút hibája. Ha például az áramkörben az áram én = 10 A, és az ehhez az áramkörhöz csatlakoztatott ampermérő mutatja én egység = 9,85 A, akkor a műszer leolvasásának abszolút hibája az
Δ A = I mérték - én = 9,85 - 10 = -0,15 a. (94)
Csökkentett műszerhibaγ prt a Δ abszolút hiba arányának nevezzük A a legnagyobb értékre A adott műszerskálával mérhető max.
Egy készülék csökkentett hibáját normál üzemi körülmények között (20°C hőmérséklet, ferromágneses tömegek hiánya a készülék közelében, a mérleg normál üzemi helyzete stb.) ún. fő műszer hiba.
Példa. Hagyja az áramerősség mérésekor én = 4 A normál körülmények között 0-10 skálájú ampermérőt használtunk Aés azt mutatta, hogy az áramkörben az áram 4,1 A. Számítsa ki az eszköz alap (csökkentett) hibáját, amely a pontosságát jellemzi!
Megoldás .
A megengedett alaphibától függően az elektromos mérőműszerek nyolc pontossági osztályba sorolhatók: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1; 1,5; 2,5; 4.
A pontossági osztályszám a megengedett alap (csökkentett) hiba Δ értékét mutatja A a készülék max. százaléka, függetlenül a hiba előjelétől.
Pontossági osztály
Egy olyan eszköz, amelynek pontossági osztálya kisebb számmal van kifejezve, lehetővé teszi a nagyobb pontosságú mérések elvégzését.
A készülék pontossági osztályának és a készülék adott léptékével mérhető mennyiség legnagyobb értékének ismeretében meghatározható az elvégzett mérés lehető legnagyobb abszolút hibája:
Példa. Tegyük fel, hogy ezzel az ampermérővel mérhető maximális áramerősség 15 A, és a készülék pontossági osztálya NAK NEK = 4.
Határozza meg a lehető legnagyobb abszolút hibát, amikor a skála bármely pontján végez mérést.
Megoldás .
Minél közelebb van a mért érték a készülék által mérhető legnagyobb értékhez, annál kisebb a relatív hiba, ha minden más tényező azonos. Ezt a körülményt figyelembe kell venni a mérés elvégzéséhez szükséges eszköz mérési határának kiválasztásakor.
Az elektromos mérőműszereket a mért mennyiség típusa, a működési elv, a pontosság mértéke és a mért áram típusa szerint osztályozzák, emellett működési csoportokba sorolják őket.
A mért érték típusa szerint a műszereket ampermérőkre, voltmérőkre, ohmmérőkre, wattmérőkre, számlálókra, elektromos hőmérőkre, elektromos fordulatszámmérőkre (a percenkénti fordulatszámot mérő) stb.
A mérőmechanizmus működési elve szerint a készülékek a következő rendszerűek lehetnek: elektromágneses, magnetoelektromos, elektrodinamikus, ferrodinamikai, indukciós, egyenirányítós, termoelektromos, elektronikus, vibrációs és elektrosztatikus.
Attól függően, hogy a műszereket milyen áramerősség mérésére tervezték, váltakozó áramot, egyenáramot, valamint váltakozó és egyenáramot mérő műszerekre osztják őket.
Három fő működési csoportba tartozó eszközöket gyártanak: A, BÉs BAN BEN. A különböző működési csoportokhoz tartozó elektromos mérőműszerek jelzéseit a táblázat tartalmazza. 7.
Az egyes elektromos mérőeszközök skáláján szimbólumok jelzik a készülék kialakításával és működésével kapcsolatos szükséges információkat. Például a voltmérő skálán (79. ábra) fel van tüntetve: az elektromágneses rendszer voltmérője (V); Váltakozó feszültség (~) mérésére tervezték a 0 és 250 közötti tartományban V; feszültségméréskor a készüléket függőlegesen (⊥) kell felszerelni; szigetelés tesztelt feszültség 2 kv; pontossági osztály 1,5; sorozatszám 5140; gyártási év 1966; operatív csoport.
Az elektromos berendezések helyes működésének ellenőrzésére, tesztelésére, az elektromos áramkörök paramétereinek meghatározására, az elfogyasztott elektromos energia figyelembevételére stb., különféle elektromos méréseket végeznek. A kommunikációs technológiában, akárcsak a nagyáramú technikában, az elektromos mérések fontosak. Elektromos mérőműszereknek nevezzük azokat az eszközöket, amelyekkel különféle elektromos mennyiségeket mérnek: áramot, feszültséget, ellenállást, teljesítményt stb.
Számos különféle elektromos mérőműszer létezik. Az elektromos mérések gyártásában leggyakrabban használtak: ampermérők, voltmérők, galvanométerek, wattmérők, elektromos mérők, fázismérők, fázisjelzők, szinkronoszkópok, frekvenciamérők, ohmmérők, megohmmérők, földellenállás-mérők, kapacitás- és induktivitásmérők, oszcilloszkópok, mérőeszközök hidak, kombinált műszerek és mérőkészletek.
Elektromos mérőkészlet K540 (voltmérőt, ampermérőt és wattmérőt tartalmaz):
Az elektromos mérőműszerek működési elv szerinti osztályozása
A működési elv szerint az elektromos mérőműszerek a következő fő típusokra oszthatók:
1. Magnetoelektromos rendszerű eszközök, amely egy tekercs árammal és egy állandó mágnes által létrehozott külső mágneses térrel való kölcsönhatásának elvén alapul.
2. P elektrodinamikus rendszereszközök, amely két tekercs áramokkal való elektrodinamikus kölcsönhatásának elvén alapul, amelyek közül az egyik álló, a másik mozgó.
3. Elektromágneses rendszerkészülékek, amelyek egy álló tekercs árammal működő mágneses tere és az ezzel a térrel mágnesezett mozgatható vaslemez közötti kölcsönhatás elvét alkalmazzák.
4. Hőmérő műszerek, az elektromos áram termikus hatásának felhasználásával. Az áram által felmelegedett huzal megnyúlik, megereszkedik, és ennek következtében a készülék mozgó része egy rugó hatására képes elfordulni, ami megszünteti a huzalban keletkező lazaságot.
5. Indukciós rendszerű készülékek, amely a forgó mágneses tér és az e tér által indukált áramok kölcsönhatásának elvén alapul egy mozgatható fémhengerben.
6. Elektrosztatikus rendszerkészülékek ellentétes elektromos töltéssel töltött, mozgatható és álló fémlemezek közötti kölcsönhatás elvén alapul.
7. Termoelektromos rendszerű eszközök, amelyek egy hőelem és valamilyen érzékeny eszköz, például egy magnetoelektromos rendszer kombinációja. A hőelemen áthaladó mért áram hozzájárul egy hőáram kialakulásához, amely hatással van a magnetoelektromos eszközre.
8. Vibrációs rendszer készülékei, a rezgő testek mechanikai rezonanciájának elvén alapul. Adott áramfrekvencián az elektromágnes armatúrája rezeg a legintenzívebben, saját rezgéseinek periódusa egybeesik a rákényszerített rezgések periódusával.
9.
Elektronikus mérőműszerek- olyan eszközök, amelyek mérőáramkörei elektronikus elemeket tartalmaznak. Szinte minden elektromos mennyiség mérésére szolgálnak, valamint olyan nem elektromos mennyiségek mérésére is, amelyeket korábban elektromosmá alakítottak át.
Az olvasókészülék típusa alapján megkülönböztetünk analóg és digitális eszközöket. Analóg műszerekben a mérendő vagy azzal arányos mennyiség közvetlenül befolyásolja annak a mozgó alkatrésznek a helyzetét, amelyen az olvasókészülék található. A digitális műszerekben nincs mozgó alkatrész, a mért vagy azzal arányos mennyiséget digitális indikátor rögzíti számszerű egyenértékűvé alakítja.
A legtöbb elektromos mérőmechanizmus mozgó részének eltérése a tekercseikben lévő áramértékektől függ. De azokban az esetekben, amikor a mechanizmusnak olyan mennyiség mérésére kell szolgálnia, amely nem közvetlenül az áram függvénye (ellenállás, induktivitás, kapacitás, fáziseltolódás, frekvencia stb.), akkor a kapott nyomatékot a mért mennyiségtől, ill. független a tápfeszültségtől.
Az ilyen mérésekhez olyan mechanizmust használnak, amelynek mozgó részének eltérését csak a két tekercsében lévő áramok aránya határozza meg, és nem függ azok értékétől. Az ezen általános elv szerint megépített műszereket aránymérőknek nevezzük. Bármilyen elektromos mérőrendszerhez meg lehet építeni egy ratiometrikus mechanizmust, amelynek jellemző tulajdonsága - a csavaró rugók vagy merevítők által létrehozott mechanikai ellennyomaték hiánya.
Az alábbi ábrák az elektromos mérőműszerek szimbólumait mutatják működési elvük szerint.
A készülék működési elvének megjelölése
Az elektromos mérőműszerek osztályozása a mérhető mennyiség típusa szerint
Az elektromos mérőműszereket az általuk mért mennyiség típusa szerint is osztályozzák, hiszen az azonos működési elvű, de különböző mennyiségek mérésére szánt készülékek kialakításukban jelentősen eltérhetnek egymástól, nem beszélve a készülék léptékéről.
Az 1. táblázat a leggyakrabban használt elektromos mérőműszerek szimbólumainak listáját tartalmazza.
1. táblázat Példák a mértékegységek, többszöröseik és részszorosaik kijelölésére
| Név | Kijelölés | Név | Kijelölés |
| Kiloamper | kA | Teljesítménytényező | cos φ |
| Amper | A | Meddő teljesítménytényező | sinφ |
| Milliamp | mA | Teraom | TΩ |
| mikroerősítő | μA | Megaom | MΩ |
| Kilovolt | kV | Kiloom | kΩ |
| Volt | V | Ohm | Ω |
| Millivolt | mV | Milliohm | mΩ |
| Megawatt | M.W. | Micro | μΩ |
| Kilowatt | kW | Milliveber | mWb |
| Watt | W | Microfarad | mF |
| Megawar | MVAR | Picofarad | pF |
| Kilovar | kVAR | Henrik | H |
| Var | VAR | Millihenry | mH |
| Megahertz | MHz | Microhenry | μ H |
| KHz | kHz | Celsius fokos hőmérsékleti skála | oC |
| Hertz | Hz | ||
| A fázisszög fokai | φ o |
Az elektromos mérőműszerek osztályozása pontossági fok szerint
A műszer abszolút hibája a műszer leolvasása és a mért érték valódi értéke közötti különbség.
Például az ampermérő abszolút hibája az
δ = én - én e,
Ha I >I e, akkor az eszköz abszolút hibája pozitív, és mikor énő negatív.
A műszerkorrekció az az érték, amelyet hozzá kell adni a műszer leolvasásához, hogy megkapjuk a mért érték valódi értékét.
én e = én - δ = I + (-δ)
Ezért az eszköz korrekciója a p érték egyenlő az eszköz abszolút hibájával, de ellentétes előjellel. Például, ha az ampermérő 1 = 5 A-t mutatott, és a készülék abszolút hibája a δ =0,1 a, akkor a mért mennyiség valódi értéke I = 5+ (-0,1) = 4,9 a.
Egy eszköz csökkentett hibája az abszolút hiba és az eszközjelző lehető legnagyobb eltérésének (a készülék névleges leolvasásának) aránya.
Például egy ampermérőhöz
β = (δ/In) 100% = ((I - Ie )/In) 100%
Ahol β - csökkentett hiba százalékban, In - a készülék névleges leolvasása.
A készülék pontosságát a maximálisan csökkentett hibájának az értéke jellemzi. A GOST 8.401-80 szerint az eszközöket pontosságuk szerint 9 részre osztják. évfolyamok: 0,02, 0,05, 0,1, 0,2, 0,5, 1,0, 1,5, 2,5 és 4,0. Ha például ennek az eszköznek a pontossági osztálya 1,5, ez azt jelenti, hogy a maximális csökkentett hibája 1,5%.
A legpontosabb 0,02, 0,05, 0,1 és 0,2 pontossági osztályú elektromos mérőműszereket ott alkalmazzák, ahol nagyon nagy mérési pontosságra van szükség. Ha az eszköz adott hibája 4% felett van, akkor az tanórán kívülinek minősül.
A mérőeszköz érzékenysége és állandója
Egy eszköz érzékenysége az eszközmutató szög- vagy lineáris mozgásának a mért érték egységére vetített aránya. Ha , akkor az érzékenysége a teljes skálán azonos.
Például egy egyenletes skálával rendelkező ampermérő érzékenységét a képlet határozza meg
S= Δα/ΔI ,
Hol - az ampermérő érzékenysége osztás per amper, Δén - áramnövekmény amperben vagy milliamperben, Δα - az eszközjelző szögelmozdulásának növekedése fokban vagy milliméterben.
Ha az eszköz skálája egyenetlen, akkor az eszköz érzékenysége a skála különböző területein eltérő, mivel ugyanaz a növekmény (például az áram) megfelel az eszközjelző szög- vagy lineáris mozgásának különböző lépéseinek.
Az eszköz érzékenységének reciprokát eszközállandónak nevezzük. Következésképpen az eszköz állandója a készülék osztásértéke, vagy más szóval az az érték, amellyel az osztásokban leolvasott skála értéket meg kell szorozni ahhoz, hogy a mért értéket megkapjuk.
Például, ha az eszközállandó 10 mA/div (osztásonként tíz milliamper), akkor ha mutatója α = 10 osztással eltér, a mért áramérték I = 10 - hibák vagy korrekciók meghatározása műszeres skálaértékek halmazához az egyes skálaértékek különböző kombinációinak egymással való összehasonlításával. Az egyik skálaérték az összehasonlítás alapja. A kalibrálást széles körben alkalmazzák a precíziós metrológiai munkák gyakorlatában.
A kalibrálás legegyszerűbb módja, ha minden méretet összehasonlítunk egy névlegesen azonos (meglehetősen helyesnek elfogadott) mérettel. Ezt a fogalmat nem szabad összetéveszteni (ahogy ezt gyakran teszik) a mérőműszerek beosztásával (beosztásával), amely olyan metrológiai művelet, amellyel a mérőműszer skálaosztásai meghatározott mértékegységekben kifejezett értékeket kapnak.
Áramkimaradás a készülékekben
Az elektromos mérőműszerek működése során energiát fogyasztanak, amely általában hőenergiává alakul. A teljesítményveszteség az áramkör üzemmódjától, valamint a készülék rendszerétől és kialakításától függ.
Ha a mért teljesítmény viszonylag kicsi, és ezért az áramkörben az áram vagy a feszültség viszonylag kicsi, akkor magukban az eszközökben az energiaveszteségek teljesítménye jelentősen befolyásolhatja a vizsgált áramkör üzemmódját, és az eszközök leolvasása elég nagy hiba. A pontos mérésekhez olyan áramkörökben, ahol a kifejlesztett teljesítmények viszonylag kicsik, ismerni kell a készülékek energiaveszteségének teljesítményét.
táblázatban A 2. táblázat mutatja az átlagos energiaveszteségeket különböző elektromos mérőműszerek rendszereiben.
1/2. oldal
Elektromos műszerek különböző mennyiségek mérésére
Jellemzően a „mérés” kifejezés alatt azt a folyamatot értjük, amikor egy mért mennyiséget összehasonlítanak egy ismert méretű, fizikailag homogén mennyiséggel, amelyet mértéknek neveznek. Következésképpen a mérés információs folyamat, melynek eredménye a mérési információ - a mérendő mennyiségekről kvantitatív (számszerű) információ - átvétele.
A mérőeszközt úgy tervezték, hogy a mérési információ jelét olyan formában hozza létre, amely a megfigyelő (ember) számára közvetlenül elérhető. A leolvasások generálásának módja szerint a mérőműszereket jelzőre és rögzítésre osztják.
A rögzítő eszköz tartalmaz egy mechanizmust a leolvasások rögzítésére. Ha az eszköz diagramok formájában biztosítja a leolvasások rögzítését, akkor ezt rögzítőnek nevezzük.
Az elektromos mérőműszerek nemcsak elektromos mennyiségek - feszültség, erő, frekvencia és áramteljesítmény, ellenállás - mérésére szolgálnak, hanem nem elektromos mennyiségek mérésére is - hőmérséklet, páratartalom, szint, nyomás stb. Elektromos mérőműszerek, amelyek leolvasása egy rögzített kalibrációs skáláról, amelyhez képest a mutató vagy a fénymutató egyenletesen mozog, analógnak nevezzük. Digitálisnak nevezzük azokat a műszereket, amelyek leolvasott értékei digitális formában jelennek meg egy speciális leolvasó eszközön, és diszkréten (lépésenként) változnak a mért érték egyenletes változásával.
Az analóg elektromos mérőműszerek elektromechanikus mérőmechanizmussal rendelkeznek, amely egy elektromos mennyiséget egy mozgó rendszer elhajlására és egy hozzá tartozó mutatóra (nyíl) alakít át. A mért mennyiség elektromos energiájának átalakítása a mozgatható rendszer és a mutató eltérítésének mechanikai energiájává a mágneses és az elektromos mezők kölcsönhatása eredményeként történik.
Minden információ a készülék működési elvéről, mértékegységeiről, pontosságáról, biztonságáról stb. fel van tüntetve a készülék skáláján (1. ábra).
A következő szimbólumok általában az eszközökre vonatkoznak.
- Alapmértékegységek I: amper - A, kiloamper - kA, milliamper - tA, mikroamper - μΑ, kilovolt - kV, volt - V, millivolt - mV, kilowatt - kW, watt - W, ohm - Ω, kiloohm - κΩ, megohm - ΜΩ stb d.
Rizs. 1. Analóg eszköz léptéke
- Eszköztípus. A készülék jelölése egy betűből és egy négyjegyű számból áll. A levél az eszköz működési elvét mutatja (M - magnetoelektromos, E - elektromágneses, D - elektrodinamikus stb.).
- Az áram típusa. Az állandót -, ~ változó, állandó és = változó jelöli.
- A készülék működési elve. Az elektromos mérőműszereket a mozgó alkatrészt mozgató mechanikai erő megszerzésének fizikai elve alapján a műszermutatóval több fő csoportba soroljuk (1. táblázat).
1. Az elektromos mérőműszerek osztályozása
Eszköz neve |
Feltételes |
Fizikai jelenség |
Magnetoelektromos mozgatható kerettel |
|
Állandó mágnes és vezető mágneses mezőinek kölcsönhatása árammal |
Magnetoelektromos egyenirányítóval |
|
|
Elektromágneses |
|
Acélmag visszahúzása áramvezető tekercs mágneses tere által |
Elektrodinamikus |
|
Két vezető kölcsönhatása árammal |
5. Biztonság. Az ötágú csillag belsejében a tesztfeszültség kilovoltban van megadva.
6. Használt helyzet: használja a készüléket függőleges helyzetben a mérleggel - _1_; ha a skála vízszintes - I 1; ferde helyzetben (például 60°-os szögben) - Ζ 60°.
- Pontossági osztály - azt a hibát jellemzi, amelyet az eszköz bevezet az eredménybe. A hibák mindig elkerülhetetlenek a méréseknél. A műszer leolvasása x„ és a mért érték x tényleges értéke közötti különbséget abszolút hibának nevezzük: Ax = = xn - xr. Az abszolút hiba értéke alapján azonban nehéz megítélni a mérések pontosságát. Ezért a műszerhiba jelzésére és normalizálására a csökkentett relatív hibát használjuk, amely az abszolút hiba és a maximális lehetséges mért érték aránya - az xpr mérések felső határa.
Csökkentett relatív hiba 
A készülék pontossági osztálya határozza meg százalékban a legnagyobb alapvető csökkentett hibát. A szabvány szerint az analóg elektromos mérőműszereket a pontosság foka szerint osztályokba sorolják: 6; 4; 2,5; 1,5; 1,0; 0,5; 0,2; 0,1; 0,05; 0,02; 0,01 stb.
Magnetoelektromos eszköz.
A magnetoelektromos eszköz diagramja a 2. ábrán látható. Egy állandó mágnesből 1 és egy téglalap alakú alumínium keretre tekercselt rézhuzalból készült mozgatható 3 tekercsből áll. A tekercselés egyik vége az 5 spirálrugóval, a másik a 6 rugóval van összekötve. A tekercseléssel ellátott keret egy rögzített acélmag körül 2 foroghat. A kerettel és a tekercseléssel együtt a 4 tengely is foroghat, így a jelző nyíl 7. 
Rizs. 2. Egy magnetoelektromos eszköz diagramja:
1 - állandó mágnes; 2 - mag; 3 - tekercselés; 4 - tengely; 5, 6 - rugók; 7 - nyíl
A magnetoelektromos eszközben a mért áramot egy tekercsen vezetik át. Következésképpen az áramot vezető tekercsvezetők egy állandó mágnes mágneses mezőjében találják magukat. Ezután az Ampere-törvény szerint (az árammal rendelkező vezetőt kiszorítják a mágneses mezőből) a tekercsben lévő áramerősséggel arányos F mechanikai erő kezd hatni a tekercs mindegyik vezetőjére. Ennek az erőnek a hatására a keret a tekercseléssel és vele együtt a nyíllal az F erő irányába forog.
Amikor a nyilat elfordítjuk, az 5 és 6 spirálrugók elcsavaródnak, és a csavarás szögével arányos ellenerőt hoznak létre.
A váltóáram elektromágneses rendszerkészülékekkel történő mérésének lehetőségének biztosítása érdekében a készülékkel sorba van kötve egy egyenirányító eszköz, amely a váltakozó áramot egyenárammá alakítja. Az ilyen eszközöket egyenirányítóknak nevezik.
Elektromágneses eszköz.
Ennek az eszköznek a működési elve a mag visszahúzásán alapul egy lapos tekercs mágneses mezője által.
A 3. ábrán látható elektromágneses mérőmechanizmusban egy lapos rézhuzal tekercsben van egy légrés, amelybe mágneses tér (a tekercsben áramló áram) megjelenésekor az 1. tengelyre excentrikusan szerelt elektroacélból készült 6 mag kerül. húzott. Az elektromágneses lengéscsillapító mozgó részei szintén a 4-es tengelyre vannak felszerelve. 
Rizs. 3. Az elektromágneses rendszer eszközének diagramja:
1 - tekercs; 2, 3 - csillapító alkatrészek; 4 - tengely; 5 - a lengéscsillapító állandó mágnese; 6 - mag; 7,9 - a nyíl részei; 8- rugó
Az elektromágneses eszközök egyszerű felépítésűek, egyen- és váltóáramú áramkörökben egyaránt használhatók. De mivel ezeknek az eszközöknek az érzékenysége és pontossága viszonylag alacsony, főként 1,5 és 2,5 osztályú paneleszközökként használják őket, amelyek váltakozó árammal működnek 50 Hz-es ipari frekvencián.
Elektrodinamikus eszközök.
Rizs. 4. Egy elektrodinamikus eszköz diagramja: 
1, 2 - rögzített tekercs részei; 3- mozgó tekercs; 4- légcsappantyú
Ezek az eszközök rögzített és mozgó tekercses mérőmechanizmussal vannak felszerelve (4. ábra). A rögzített tekercs két részből (tekercsből) 1 és 2 áll, amelyek sorba vannak kapcsolva úgy, hogy a mágneses mezőjük összeadódik. A műszermutatók gyors kiegyensúlyozása érdekében általában egy 4 légcsappantyú van felszerelve.
Ha az 1-es áramot egy rögzített tekercsen, a 2-es áramot pedig egy mozgó tekercsen vezetjük át, akkor a készülék mozgó rendszerére ható mechanikai erő arányos lesz az áramok szorzatával. Következésképpen egy elektrodinamikus eszköz képes mérni az elektromos áram erősségét, feszültségét és teljesítményét mind egyenáramú, mind váltóáramú áramkörökben.
Digitális mérőműszerek.
Működési elvük a folyamatos vagy analóg mérési érték automatikus kód formájú diszkrét jelekké történő konvertálásán alapul, aminek megfelelően az értéke egy olvasókészüléken digitális formában jelenik meg. A digitális műszerek előnyei az analógokkal szemben: kényelem és olvasási pontosság (nincs szubjektív megfigyelési hiba); nagy mérési pontosság, gyakorlatilag elérhetetlen az analóg műszereknél; a mérési eredmények dokumentálása (nyomtatása) és digitális kód formájában számítógépbe történő bevitele vagy kommunikációs csatornákon történő továbbítása. 
Rizs. 5. Digitális mérőeszköz működési diagramja
A modern technikában az elektromos mennyiségek mérésére digitális mérőműszereket használnak, elsősorban univerzális mérőműszerek (multiméterek) formájában, amelyek egyidejűleg képesek mérni egy elektromos jel feszültségét, áramát, ellenállását és frekvenciáját.
Az 5. ábra egy digitális mérőműszer működési diagramját mutatja. Két funkcionális eszközből áll: egy analóg-digitális átalakítóból (ADC) és egy digitális olvasóeszközből (DRO).
NAK NEK kategória:
Hőkezelés
Villamos mérőműszerek tervezése és működési elve
A különféle rendszerű és rendeltetésű eszközöknek sok közös vonása van mind a kialakításban, mind a működési elvben. A fő gondolat az, hogy a mért mennyiség egyik vagy másik megnyilvánulása olyan erőket okoz, amelyek a mutató mechanikus mozgását idézik elő a skála mentén.
Minden készülék egy házból áll, amelyben a mérőszerkezet, a skála és a segédalkatrészek találhatók.
A mérőmechanizmus mozgó részből és rögzített részekből áll. A mozgó rész egy bizonyos korlátozott szögben forgó mozgást végezhet. A mozgó rész forgásszöge a mérendő mennyiség mértékeként szolgál.
Azt az erőt, amely a mozgó alkatrészt elforgatja, nyomatéknak nevezzük. A nyomaték egyenlő a karonkénti erő szorzatával, és kilogramm méterben (kGm) mérik. A mérőműszerekben nagyon kicsi, néhány gramm centimétert (Gcm) meg nem haladó, esetenként sokkal kisebb momentumokkal kell megküzdenünk. Például a laboratóriumi elektrosztatikus voltmérő mozgó részére ható maximális nyomaték milligramm-mocentiméter (mGcm) töredékének nagyságrendje.
Annak érdekében, hogy a mozgatható rész szabadon foroghasson ilyen kis nyomaték hatására, huzalokra kell felszerelni - foszforból vagy berillium bronzból készült vékony szalagokra.
Még kisebb pillanatokban a mozgó alkatrész beépül; felfüggesztésen, azaz csak egy szalagon függesztve. Annak érdekében, hogy a felfüggesztés ne törjön el a készülék hordozásakor, reteszelő szerkezettel van felszerelve - egy olyan eszközzel, amely lehetővé teszi a felfüggesztés feszültségmentesítését a mozgó rész rögzítésével.
A paneles készülékekben nagyságrendileg vannak nyomatékok; a gramm centiméter töredékei vagy akár egységei. Az ilyen eszközök mozgó része a magokra és a nyomócsapágyakra van felszerelve. A mozgó rész tengelye lehet átmenő, vagy két félből állhat. A kb. 60°-os csúcsszögű kúppal kihegyezett tengely végeit magoknak nevezzük. A kúp teteje lekerekített és gondosan polírozott.
A magok a nyomócsapágyak mélyedéseihez – kráterekhez – támaszkodnak.
A magok szénacélból, a csapágyak korundból vagy achátból készülnek.
A mag görbületi sugarát általában 0,015 és 0,1 mm közötti tartományban választják meg, a mozgó alkatrész súlyától és a készülék működési körülményeitől függően. A kráterfenék görbületi sugarának négyszer-tízszer nagyobbnak kell lennie, mint a mag görbületi sugara. Általában 0,15 és 0,35 mm közötti tartományban van.
Minél kisebb a mag görbületi sugara, annál kisebb a súrlódás a nyomócsapágyakban, és annál szabadabban tud forogni a mozgó rész, ugyanakkor a mag görbületi sugarának csökkenése a fajlagos érték növekedéséhez vezet. nyomás, amely a készülék megrázásakor olyan nagyra nőhet, hogy károsítja a kráter polírozását vagy összetöri a magot.
Ha a mozgó alkatrész szabadon forog, akkor a mért mennyiség okozta nyomaték hatására teljes szögben elfordul, és fogalmunk sem lesz arról, hogy mekkora a nyomaték és mi a a mért mennyiség értéke. Nyilvánvalóan a mért mennyiség okozta nyomatékon, az úgynevezett effektív nyomatékon kívül szükség van egy ellensúlyozó nyomatékra is. Ez a pillanat akkor jön létre, amikor a mozgó részt vékony bronzszalagból készült spirálrugók forgatják. Egy ilyen rugó egyik vége a mozgó rész tengelyéhez, a másik pedig a rögzített részhez van rögzítve.
Ahhoz, hogy a rugót egy bizonyos szögben elfordíthassuk, ennek a szögnek a nagyságával egyenesen arányos nyomatékot kell alkalmazni.
Ha a készülék nincs csatlakoztatva, a működési és reakciónyomaték nulla, a mozgó rész pedig olyan helyzetben van, ahol a nyíl a nulla jelre mutat. Amikor a készülék csatlakoztatva van, a mozgó rész addig forog, amíg a ható nyomaték kiegyenlítődik az ellennyomatékkal. A készülék nyila a mért mennyiség egy bizonyos, egészen határozott értékének megfelelő jellel szemben áll meg.
A készülék csatlakoztatásakor a mozgó rész nem foglal el azonnal egy, a mért értéknek megfelelő pozíciót. Egy ideig ez a pozíció körül oszcillál, közel az átlaghoz, csökkenő amplitúdóval. Ezt az időt a készülék beállási idejének nevezzük. Annak érdekében, hogy az ülepedési idő kellően rövid legyen, a mérőberendezések lengéscsillapítókkal vannak felszerelve. Levegő- és mágneses csappantyúkat használnak.
A mágneses lengéscsillapítót egyszerűbben tervezték. A mozgó rész tengelyére egy könnyű alumínium szektor van felszerelve, amely az állandó mágnes pólusai közötti résben szabadon mozoghat. A résben mozogva a szektor keresztezi a mágneses erővonalakat. A szektorban indukált áramok kölcsönhatásba lépnek az állandó mágnes mágneses terével, ami a szektor fékezéséhez vezet. Minél nagyobb a szektor sebessége, annál nagyobb az indukált áram és a fékezőerő. Álló állapotban a szektorra ható erő nulla.
A mágneses lengéscsillapítókat olyan berendezésekben használják, ahol az állandó mágnes tere nem zavarhatja magának a mérőmechanizmusnak a mezőit. Ahol ilyen veszély áll fenn, légcsappantyúkat kell használni. A légcsappantyú egy könnyű alumínium szárny, amely egy mozgó alkatrész tengelyére van felszerelve és zárt légkamrában van elhelyezve. Itt a fékezés a légellenállás miatt valósul meg, ami arányos a szektor sebességével. Néha szárny helyett dugattyút használnak, amely az egyik végén zárt íves csőben mozog.
Nagyon erős csillapítással a mozgó rész mozgása oszcillációs módból aperiodikusba mehet át, azaz olyanra, amikor a mozgó rész mozgás közben nem megy át az egyensúlyi helyzeten, azaz nem rezeg. Ebben az esetben azonban a nyugalmi idő nagyon hosszú lehet.
A gyakorlatban a csillapítás úgy történik, hogy az oszcillációs mód megmarad, de az oszcillációk gyorsan elmúlnak.
Nem csatlakoztatott eszközben a nyílnak mindig a nulla jel felé kell mutatnia (kivéve az olyan eszközöket, amelyek nem rendelkeznek rugóval az ellennyomaték létrehozásához), de hőmérsékleti hatások és a rugók deformációja hatására vagy egyéb okok miatt, a mozgó rész „leállhat a nulláról”. A tű nullára állításához a műszerek egy korrektor nevű eszközt biztosítanak.
Különféle okok miatt a mérőműszerek soha nem adják meg a mért mennyiség tényleges értékét. A mérési hiba mind a készülék hibájától, mind a mérési módszertől, azaz a mérés módjától függ.
A készülék hibáit annak tökéletlensége okozza. Így a nyomócsapágyak súrlódása miatt előfordulhat, hogy a mozgó rész nem éri el a ható- és reakciónyomatékok egyenlősége által meghatározott helyzetet.
Magokra és nyomócsapágyakra szerelt mozgó résszel rendelkező készülékeknél, amikor a mozgó rész tengelye függőleges helyzetben van, felborulási hiba lép fel. A billenésből származó hiba abból adódik, hogy a mozgó alkatrész tengelye a nyomócsapágyakban némi hézaggal rendelkezik. Amikor a készülék helyzete megváltozik, a mozgó rész tengelye megváltoztatja helyzetét, egyik vagy másik irányba eltér a függőlegestől, és ezzel együtt a nyíl.
Ha a mozgó rész nem kellően kiegyensúlyozott, vagy ahogy mondják, rosszul kiegyensúlyozott, akkor az eszköz leolvasása megváltozik, ahogy a dőlésszöge megváltozik. Az egyensúlyhiányból eredő hiba hangsúlyosabb, ha a mozgó rész tengelye vízszintes.
Valamilyen hiba oka lehet a készülék gyártása, javítása során pontatlanul megrajzolt skála stb.
A jelzett hibák szinte minden rendszer műszerében benne vannak, a mérések során mindig nem haladják meg az adott esetre megengedett értéket.
Az alábbiakban felsoroljuk azokat a hibákat, amelyek csak a vizsgált eszközökre vonatkoznak.
A magnetoelektromos rendszer eszközei. A magnetoelektromos műszerrendszer olyan rendszer, amelyben a nyomatékot egy állandó mágnes tere és egy vagy több áramvezető vezető kölcsönhatása hozza létre.
A magnetoelektromos rendszer eszközei lehetnek mozgó mágnesek vagy mozgó tekercsek. Ez utóbbiak a legelterjedtebbek.
A mozgó tekercses magnetoelektromos eszköz ötlete az ábrán látható. 1. Az állandó mágnes pólusai között mozgó tekercs található. Az egyenletes radiális tér eléréséhez a mágnes pólusai közé egy puha vasmagot helyeznek.
Amikor áram folyik át a tekercsen, a mágneses térben elhelyezkedő aktív oldalai nyomatékot létrehozó erőknek vannak kitéve.
A mozgó alkatrészre ható nyomaték nagysága egyenesen arányos a tekercsben lévő áramerősséggel.
ábrán. A 2. ábra egy több típusú panelkészülékben alkalmazott magnetoelektromos rendszer mérési mechanizmusát mutatja be. Itt egy rövid rúd alakú állandó mágnest puha vasból készült járom vesz körül. A járom egy mágneses áramkör, és az egyik pólusdarabot alkotja.
Rizs. 1. A magnetoelektromos eszköz diagramja
A mozgó tekercs egy alumínium keret - egy keret, amelyre egy vékony szigetelt vezeték van feltekerve. Az áramot két spirálrugó biztosítja a kerethez.
A keret elforgatásakor a rugók elcsavarodnak, és a forgásszöggel egyenesen arányos ellennyomatékot hoznak létre.
Így egy magnetoelektromos eszköz tűjének elhajlási szöge egyenesen arányos a mozgó tekercsben lévő áramerősséggel. A készülék egységes felosztású skálával rendelkezik. Az áram irányának változása esetén a mozgás iránya is megváltozik, vagyis a nyíl ellenkező irányba fog eltérni, így a készülék csak egyenáramra alkalmas.
Ugyanazon áram mellett minél nagyobb az eszköz érzékenysége, annál nagyobb a mozgó rész eltérítési szöge - az áram mértékegységének megfelelő eltérítési szög nagysága (fokban vagy skálaosztásban).
Minél nagyobb az indukció a légrésben, a keret fordulatszáma és méretei, valamint minél gyengébbek a rugók, annál nagyobb a készülék érzékenysége. Úgy tűnik, hogy a rugók nyomatékának csökkentésével nagyon érzékeny eszközt kaphat. Elméletileg ez igaz, de a nagyon gyenge rugók használata oda vezet, hogy a súrlódási nyomaték arányossá válik a ható nyomatékkal. Ebben az esetben a súrlódási hiba elfogadhatatlan értéket érhet el.
A keret méretének és a fordulatok számának növelése a mozgó rész súlyának növekedéséhez vezet, ami ismét növeli a súrlódást. Ezenkívül a mozgó rész súlyának növekedése a tehetetlenségi nyomaték növekedéséhez vezet, ami növeli a természetes lengés periódusát és az ülepedési időt.
Az alapmennyiségek helyes megválasztása lehetővé teszi, hogy nagyon nagy teljesítményű magnetoelektromos eszközöket készítsenek. Kialakításaik rendkívül változatosak. A magnetoelektromos ampermérőkre és voltmérőkre szorítkozunk, csak megemlítjük, hogy vannak ohmmérők, érzékeny galvanométerek, hurokoszcilloszkópok, vibrációs galvanométerek és egyéb speciális műszerek ebben a rendszerben.
Rizs. 2. Magnetoelektromos eszköz mérőmechanizmusa: 1 - klip; 2 - mágnes; 3 - nyíl; 4 - iga; 5 - pólusok; 6 - mag: 7 - keret tekercseléssel; 8 - spirálrugók; 9 - korrektor
A legegyszerűbb magnetoelektromos eszköz egy milliamperméter. ábrán. A 3. ábra egy milliampermérő áramkörhöz való csatlakoztatásának diagramját mutatja, és a 3. ábrán. 3, b - a belső csatlakozások diagramja. Itt a teljes mért áram áthalad a keret tekercsén. Amikor a külső hőmérséklet változik (vagy a keret tekercsét áram melegíti), a keret ellenállása megváltozik (egy rézvezető 10 °C-kal melegítve 4%-kal növeli az ellenállását, de ez nem okoz további hibát, mivel a készülék a terhelési áram enyhe csökkenését észleli.
Rizs. 3. Milliamméter: a - kapcsolási rajz a mérőáramkörhöz való csatlakoztatáshoz; b - belső csatlakozások diagramja:
Rizs. 4. Voltmérő: a - kapcsolási rajz a mérőáramkörhöz való csatlakoztatáshoz; b - belső csatlakozások diagramja:
A hőmérséklet emelkedésével némi hiba keletkezhet a rugók rugalmasságának csökkenése miatt, de mivel ez gyengíti az állandó mágnes terét, ez a két tényező kölcsönösen kompenzálódik.
A voltmérő ugyanaz a milliampermérő, amelynek további ellenállása sorba van kötve a keret ellenállásával. A voltmérő csatlakozási áramköre az ábrán látható. 4, a, a belső csatlakozások diagramja - az ábrán. 4, b. Az áram átfolyik az eszköz keretének tekercsén:
A külső hőmérséklet változása további hibát okoz, mivel az ellenállás értékének változása esetén a keret tekercsében lévő áram megváltozik, ezért a készülék leolvasása megváltozik, miközben a feszültség változatlan marad.
A hőmérsékleti hiba csökkentése érdekében a kiegészítő ellenállás manganinból készül, egy olyan ötvözetből, amely nem változtatja meg az ellenállását a hőmérséklet változásával. Ha ez az ellenállás nagy a keret tekercsének ellenállásához képest, akkor a teljes ellenállás kissé megváltozik, és a hiba nem haladja meg az adott értéket.
További ellenállások vannak elhelyezve a készülék testén belül. Ha ez lehetetlennek bizonyul, akkor különálló kiegészítő ellenállásokat használnak. A külön kiegészítő ellenállással rendelkező készüléken megfelelő felirattal kell rendelkezni. Ha a voltmérőt kiegészítő ellenállással együtt kalibrálták, akkor egyedinek nevezik, és csak ezzel a voltmérővel használható. Egy kalibrált kiegészítő ellenállás használható egy szabványos névleges áramértékkel, azaz teljes eltérési árammal rendelkező voltmérővel együtt.
A kalibrált kiegészítő ellenállások névleges áramerőssége névleges feszültségen (GOST 1845-52) a következőre van állítva: 0,5; 1,0; 3,0; 5,0; 7,5; 15; 30 és 60 ma.
A voltmérők alacsony mérési határértékekre történő kiszámításakor a hőmérséklet-változásokból származó kis hiba elérése már ismert nehézségeket okoz, mivel a viszonylag nagy járulékos ellenállás alacsony névleges feszültségnél (azaz a voltmérő felső mérési határánál) az összérték csökkentését igényli. eltérési áram, amely minél kisebb legyen, annál kisebb a beállított feszültség. Más szóval, minél alacsonyabb a voltmérő névleges feszültsége, annál érzékenyebbnek kell lennie a mérőmechanizmusnak. Az érzékenység növekedése a mérőmechanizmus, következésképpen az egész készülék mechanikai tulajdonságainak romlásával jár, ami nem kívánatos. Ezekben az esetekben bonyolultabb sémákat alkalmaznak a hőmérsékleti hibák csökkentésére.
Tekintettel arra, hogy a keret tekercsének meglehetősen könnyűnek kell lennie, vékony huzallal van feltekercselve; A kerethez áramvezetőként szolgáló rugók is nagyon kis keresztmetszetűek a kívánt mechanikai tulajdonságok elérése érdekében. Nyilvánvalóan csak kis áramot lehet átengedni a kereten.
Az ampermérőket nagy áramok mérésére használják. Ezeknél a készülékeknél a mért áramnak csak egy része halad át a mérőn (5. ábra), míg a nagyobb része egy söntben halad át, amely a készülékbe helyezhető vagy külön felszerelhető.
A külső söntöket, valamint az egyedi kiegészítő ellenállásokat egyedire és kalibráltra osztják.
A GOST 1845-52 szerint az 1 kalibrált sönt potenciálkapcsai közötti feszültségesés névleges áram mellett a következő értékekre van beállítva: 45, 75, 100 és 150 mV.
A sönt ampermérő lényegében egy millivoltmérő, amely a söntellenállás feszültségesését méri.
A söntök manganinból készülnek, és gyakorlatilag nem változtatják meg ellenállásukat a hőmérséklet hatására; A keret tekercselés ellenállásának változása miatti hőmérsékleti hiba csökkentése érdekében egy manganinból készült kiegészítő ellenállást sorba kapcsolnak vele.
A mágneselektromos eszközök söntekkel és kiegészítő ellenállásokkal történő alkalmazásának lehetősége lehetővé teszi, hogy egyenáram és feszültség mérésére nagyon széles tartományban használhatók.
Rizs. 5. Ampermérő: a - kapcsolási rajz a mérőáramkörhöz való csatlakoztatáshoz; b - belső csatlakozások diagramja:
A magnetoelektromos rendszer mérőmechanizmusa ohmmérőként használható, mivel az áramforrás állandó feszültsége mellett a keret tekercsén átfolyó áram értéke függ a csatlakoztatott áramkör ellenállásától, ill. a készülék skálája az ellenállás mértékegységében kalibrálható.
Rizs. 6. Ohmmérő: a - szekvenciális áramkör; b-párhuzamos áramkör: Rp - keretellenállás; Rx - mért ellenállás; Rg-kiegészítő ellenállás
Az ohmmérők készülhetnek soros (6. ábra a) vagy párhuzamos (6.6. ábra) áramkörben.
Az ilyen ohmmérőket leggyakrabban saját áramforrással látják el, például száraz akkumulátorral. Az akkumulátorfeszültség csökkenése a mérő érzékenységének növelésével kompenzálható egy mágneses sönt segítségével, amelynek a pólusokhoz viszonyított helyzete megváltoztatja a légrés indukcióját.
Az ohmmérőket, amelyek leolvasása nem függ az áramforrás feszültségétől, aránymérőknek nevezett műszerek alapján építik fel.
A magnetoelektromos logométer mérőszerkezetének mozgó része két, egymáshoz mereven rögzített, szigetelt tekercsekkel ellátott keretből áll. A kereteket állandó mágnes terében helyezzük el. A logométeres mérőmechanizmus megkülönböztető jellemzője a légrés egyenetlen mezője, amely az egyenlőtlen résszélesség vagy az egyenlőtlen magmagasság miatt keletkezik. A logométerekben nincs mechanikus ellennyomaték, a keret tekercseléséhez vezető áramok vékony, nyomatékmentes arany vagy ezüst szalagok formájában készülnek.
Rizs. 7. Logométer áramkör: Rp - az első keret tekercsének ellenállása; Rp - a második keret tekercselési ellenállása; Rt - R2 - ellenállás a hőmérsékleti hiba csökkentésére; mért ellenállás; U - áramforrás
Elektromágneses rendszerkészülékek. Az elektromágneses műszerrendszer olyan rendszer, amelyben egy vagy több áramhordozó tekercs és egy vagy több lágy ferromágneses anyag alkatrésze közötti kölcsönhatás nyomatékot állít elő.
Az elektromágneses eszközök a következők:
a) kerek tekercssel és b) lapossal.
Jelenleg a lapos tekercses készülékek gyakoribbak.
Egy lapos tekercses készülék mérőmechanizmusa az ábrán látható. 8. Alapvetően egy tekercsből áll, amelynek tekercsén átvezetik a mért áramot, és egy, a mozgó rész tengelyére excentrikusan rögzített magból - puha ferromágneses anyagból (transzformátor acél, permalloy) készült lemez.
A tekercs mezőjének hatására a mag mágnesezett. Az áramvezető tekercs mágneses tere és a mag mágneses tere közötti kölcsönhatás hatására a mag behúzódik a tekercs résébe, mivel hajlamos olyan helyzetet felvenni, amelyben a legtöbb erővonal halad át. azon keresztül. A mag visszahúzása a mozgó alkatrész tengelyének elfordulását okozza a nyíllal és a légstabilizátor szárnyával.
Körülbelül azt mondhatjuk, hogy a tekercs résében a mágneses indukció arányos a tekercsen áthaladó árammal. Ugyanígy az acél alacsony telítettsége esetén a magban lévő mágneses indukció arányos a tekercsben lévő áramerősséggel. Ezért a magra ható erő arányos lesz a tekercselésen átfolyó áram négyzetével, és a mozgó részre ható nyomaték is függ az áram négyzetétől, és mivel az ellennyomatékot a spirálrugó, a mozgó rész forgásszöge is elektromágneses eszköz arányos a tekercs tekercsében lévő áram négyzetével. Ez azt jelenti, hogy az eszköz másodfokú léptékű lesz, azaz olyan felosztásokkal, amelyek a skála elején összenyomódnak és a skála vége felé bővülnek. Megfelelő kialakítással, elsősorban az acéllemez megfelelő formájának megválasztásával és egy második lemez orsóra rögzítésével a mérleg egységesebbé tehető.
Rizs. 8. Lapos tekercses elektromágneses eszköz mérőmechanizmusa: 1 - spirálrugó; 2 - tekercs; 3 - puha ferromágneses anyagból készült mag; 4 - lengéscsillapító szárny
Az elektromágneses eszköz egyen- és váltakozó áramra egyaránt alkalmas. Az egyenáramra kalibrált elektromágneses eszköz a váltakozó áram (vagy feszültség) mérésekor mutatja az effektív értékét.
A gyakorlatban legszélesebb körben használt paneles elektromágneses ampermérők és 2.5 osztályú voltmérők; üzembiztosak, olcsók és egyszerű kialakításúak. Mivel a rugó csak ellennyomaték létrehozására szolgál, és nem áramellátás, az elektromágneses eszközök jelentős túlterhelést is kár nélkül ellenállnak.
Az elektromágneses mechanizmus nyomatékának nagysága a mozgó rész teljes elhajlásával 200 mGcm nagyságrendű. Egy ilyen nyomaték létrehozásához a tekercsnek körülbelül 200 amperes fordulattal kell rendelkeznie. Az amperfordulatok számának ismeretében adott áramból nem nehéz kiszámolni a szükséges tekercsfordulatszámot.Az elektromágneses ampermérőket 300 A-ig és nagyobb áramerősségig áramkörbe való közvetlen beépítésre gyártják. Váltakozó áramon az elektromágneses eszközöket mérőáram-transzformátorokon keresztül kapcsolják be, 5 a névleges szekunder árammal.
Ennek a rendszernek az ampermérőinek tolatását nem alkalmazzák, mivel nagy az energiafogyasztásuk a magnetoelektromos rendszer ampermérőihez képest (az ampermérő tekercsben az 5 A-es feszültségesés 0,5 V nagyságrendű), és nagy áramoknál a teljesítmény A söntben szétszórt mennyiség olyan nagy lehet, hogy a sönt gyakorlati gyártása lehetetlen lenne.
Az elektromágneses voltmérők mérési határainak bővítése további ellenállásokkal, valamint mérőfeszültség transzformátorokkal történik. A feszültségmérő transzformátoron keresztüli bekapcsolásra tervezett voltmérő névleges feszültsége 100 V.
Az egyenáramot használó elektromágneses eszközök hibája a hiszterézis miatt jelentkezik, azaz a mag egyenlőtlen mágnesezettségi foka a mért áramerősség növekedésével és csökkenésével. Váltakozó áramon történő méréskor hibák lépnek fel az örvényáram-veszteségek miatt a magban és magában a készülék vas részeiben, valamint a tekercs tekercsének induktivitása miatt. Ezen okok miatt a készülék váltakozó áramú leolvasása kisebb, mint a mért érték valós értéke, vagyis a készülék negatív hibás. A permalloy ötvözetből készült mag gyártása azonban lehetővé tette a 0,5 osztályú laboratóriumi elektromágneses eszközök gyártását, amelyek egyenáramra és váltakozó áramra egyaránt alkalmasak.
A külső mágneses mezők befolyása az elektromágneses műszerek leolvasására nagy, mivel a mérőmechanizmus tekercsének saját mágneses tere elenyésző. Ennek a hatásnak a csökkentése érdekében a paneleszközöket vasburkolattal árnyékolják, a laboratóriumi eszközöket és a nagyfrekvenciás működésre tervezett eszközöket pedig asztatikussá teszik.
Az asztatikus készülék mérőmechanizmusa két egyforma tekercsből áll, amelyek tekercselése sorba van kötve, de úgy, hogy mágneses tere ellentétes irányú. Ha egy ilyen eszközt külső egyenletes térhatásnak teszünk ki, akkor irányától függően az egyik tekercs mezőjét annyira erősíti, mint a másikét. Ezért a keletkező nyomaték, amelynek hatására a páros mozgó rész elmozdul, nem függ a külső mágneses tértől.
A hazai ipar VFA elektromágneses rendszer típusú panel-ampermérőket gyárt, amelyek az 1000, 2500 és 8000 Hz-es 2.5 osztályú hangfrekvenciás áramkörök áramának mérésére szolgálnak. Ezeket az ampermérőket asztatikusan gyártják, és megfelelnek az ebbe az osztályba tartozó készülékekre vonatkozó követelményeknek, ha a készüléken feltüntetett névleges áramfrekvenciájú áramkörökben mérnek. Az ampermérőket úgy tervezték, hogy a megfelelő frekvenciájú mérőáramváltókkal működjenek, 5 A névleges szekunder árammal. Névleges áramerősségnél a feszültségesés a készüléken 1000 Hz frekvenciánál 0,55 V, 2500 Hz - 1,3 V és 8000 Hz - 4 V frekvenciánál. Ez a feszültségesés elsősorban a tekercs induktivitásának köszönhető, mivel az aktív ellenállása nem haladja meg a 0,04 ohmot.
A frekvencia növekedésével a készülék által fogyasztott teljes teljesítmény növekszik, a nyomaték pedig csökken. A forgatónyomaték a tekercs fordulatszámának növekedésével nő, de ez az induktivitásának és a készülék által fogyasztott teljes teljesítményének növekedéséhez vezet. Ezek a körülmények az elektromágneses ampermérők használatát csak a hangfrekvencia-tartományra korlátozzák.
Az elektromágneses voltmérők használata hangfrekvenciás feszültség mérésére, mint az ampermérők esetében, nem ütközik alapvető kifogásokkal. Az egyetlen dolog, hogy a készülék által fogyasztott teljes teljesítmény ebben az esetben még nagyobb, mint egy ampermérőé, a kiegészítő ellenállás veszteségnövekedése miatt, ami a hőmérsékleti hiba csökkentéséhez szükséges.
Az elektromágneses voltmérők frekvenciájának változtatásából adódó hiba különösen nagy, mivel a frekvenciaváltozás az eszköz impedanciájának megváltozásával jár, ami viszont az áramerősség és a nyomaték változásához vezet.
elnevezett TVCh Kutatóintézetben. prof. V. P. Vologdina, a speciális műszerek megjelenése előtti időszakban a hangfrekvenciás áram- és feszültségméréseket az Electropult üzem panelkészülékei végezték, amelyeket pr-rt dob segítségével a kívánt frekvencián kalibráltak, amelyek leolvasása nem függ frekvencián. Az ampermérők, mint általában, nem igényeltek előzetes módosításokat, de a voltmérőknél vissza kellett tekercselni a tekercset és ki kellett cserélni a rugót egy kevésbé erősre.
Elektrodinamikus rendszerkészülékek. A mérőműszerek elektrodinamikus rendszere olyan rendszer, amelyben az álló és mozgó tekercsek mágneses mezőinek és az áramnak a kölcsönhatása nyomatékot hoz létre.
Az elektrodinamikus készülék mérőmechanizmusa (9. ábra) általában két tekercsből áll, amelyek közül az egyik álló, a másik pedig az álló tekercsen belül egy tengelyen foroghat. Ugyanazon a tengelyen vannak rögzítve a nyíl és a rugók végei, amelyek a mozgó tekercs áramellátását és ellentétes nyomaték létrehozását szolgálják.
A tekercsáramok mágneses mezőket hoznak létre, amelyek kölcsönhatása a tekercsekre ható mechanikai erőkben nyilvánul meg. Ezen erők hatására a mozgó tekercs hajlamos úgy elhelyezkedni, hogy az általa létrehozott mező iránya egybeessen az álló tekercs által létrehozott mező irányával.
A tekercsek kölcsönhatási ereje, így a mozgó részre ható nyomaték arányos lesz mindkét tekercs áramerősségének szorzatával. Ezenkívül a mozgó részre ható nyomaték nagysága függ a tekercsek mágneses mezőinek irányai közötti p szögtől. Ha a szög nulla, azaz a tekercsek mezői egybeesnek, akkor a nyomaték nulla. Ha a szög 90°, akkor a nyomaték maximális értéke lesz.
Általában a mérőmechanizmust úgy szerelik össze, hogy a kiindulási helyzetben (a tekercsekben áram hiányában) p = 135°, teljes elhajlásnál |3 = 45°. Így a |3 szög 135° és 45° között változik, a szinusza pedig 0,707 és 0,707 között változik, áthaladva a p = 90°-os egységen, ha a tekercsek síkjai egymásra merőlegesek.
A 0,5 A-ig terjedő áramerősségű voltmérőknél és ampermérőknél a tekercsek sorba vannak kötve, így az elektrodinamikus ampermérők és voltmérők mozgó részének forgási szöge az áram négyzetétől függ.
Ebből következik, hogy az ampermérőknek és a voltmérőknek egyenetlen skálával kell rendelkezniük. A készülékek egyen- és váltóáramra egyaránt alkalmasak. Váltakozó áram esetén a készülék az effektív értékére reagál.
Rizs. 9. Elektrodinamikus mérőmechanizmus: A - rögzített tekercs; B - mozgó tekercs; Fd az A tekercs mezőjének iránya; F a B tekercs mezőjének iránya;
Az elektrodinamikus ampermérők és voltmérők széles körben elterjedtek magas osztályú laboratóriumi műszerek formájában (jelenleg a hazai ipar 0,2, sőt 0,1 osztályú ilyen rendszerű eszközöket gyárt), amelyek megtartják pontosságukat, amikor egyenáramról váltakozó áramra váltanak át ipari frekvenciájú. .
Az elektrodinamikus műszerek a legalkalmasabbak hangfrekvenciás áramkörök mérésére, de ehhez nem egyenáramra kell kalibrálni őket, hanem azon a frekvencián, amelyen működni fognak.
Jelenleg a hazai ipar ETV típusú panel elektrodinamikus wattmérőket és ETF típusú fázismérőket gyárt, amelyeket 1000, 2500 és 8000 Hz névleges frekvenciájú áramkörökben történő mérésre terveztek. A készülékek 100 V névleges feszültségre és 5 A névleges áramerősségre egykorlátos készülékként készülnek, és áram- és feszültségmérő transzformátorokon keresztül történő bekapcsolásra tervezték. Ha az áram és a feszültség nem haladja meg a fenti értékeket, akkor a készülékek közvetlenül bekapcsolhatók. A műszermérlegeket a mért értékekre kalibráljuk, figyelembe véve a mérőtranszformátorok transzformációs arányait.
Az ETV wattmérő sematikus diagramja az ábrán látható. 10.
A wattmérő mérőmechanizmusa asztatikus, hogy csökkentse a külső mágneses mezők hatásából eredő hibát. Két, egymás felett elhelyezkedő tekercsrendszerből áll.
Az egymáshoz sorosan kapcsolt fix tekercsek az áramkör részét képezik. A mozgó tekercsek is sorba vannak kapcsolva egymással és további ellenállással. Ezt az áramkört a wattmérő párhuzamos áramkörének vagy feszültségkörének nevezik. A terheléssel párhuzamosan kapcsol be, hasonlóan a voltmérő bekapcsolásához.
A járulékos ellenállás egy részét egy kondenzátor söntöli, amelynek kapacitását úgy választják meg, hogy a wattmérő párhuzamos áramkörében a névleges frekvenciával megegyező áram fázisban legyen az alkalmazott feszültséggel.
Rizs. 10. Az ETV wattmérő sematikus diagramja:
Mivel a párhuzamos áramkörben az áramerősség az alkalmazott U feszültségtől és a párhuzamos áramkör ellenállásától függ, amely egy adott frekvencián állandó marad, a wattmérő leolvasása arányos a terhelés aktív teljesítményével.
Ez a pozíció akkor is érvényben marad, ha a wattmérőt mérőtranszformátorokon keresztül csatlakoztatják, mivel ez utóbbinak a szekunder körökben ugyanolyan áram- és feszültségfázisokkal kell rendelkeznie, mint a mérendő terhelésnek.
Tekintsük most a fázismérő működését. A működési elv szerint az ETF fázismérő egy elektrodinamikus aránymérő, amely úgy van csatlakoztatva, hogy a mozgó rész helyzetét a terhelési teljesítménytényező határozza meg.
A fázismérő sematikus diagramja az ábrán látható. tizenegy.
A készülék fix tekercsei sorba vannak kötve, és az áramkörbe tartoznak. A tekercsek függőleges síkban egymás felett helyezkednek el.
A mozgó tekercsek mereven vannak egy tengelyre rögzítve, így síkjaik bizonyos szögben eltolódnak. Az álló tekercseken belül foroghatnak.
Az egyik mozgó tekercs egy további ellenállással sorba van kötve a feszültségáramkörre; a második sorba van kapcsolva a C\ kondenzátorral. A C2 kondenzátor a B tekercs induktivitásának kompenzálására szolgál. Kapacitásának értékét úgy választjuk meg, hogy a B\ tekercsben lévő áram fázisban legyen a rákapcsolt feszültséggel.
Ezen áramok és az álló tekercsek mezőjének kölcsönhatása következtében a készülék mozgó része olyan helyzetet foglal el, amelyben a mozgó tekercsek ellentétes irányú forgatónyomatékai egyenlőek egymással. A teljesítménytényező megváltozásakor a tekercsekben lévő áramok fázisai megváltoznak; az egyik nyomaték növekszik, a második csökken, és e nyomatékok különbségének hatására a mozgó rész olyan helyzetbe kerül (mivel a nyomaték nagysága a tekercsek egymáshoz viszonyított helyzetétől függ), amelyben a nyomatékok egyenlősége A készülék nyila a teljesítménytényező értékét jelzi a skálán. A működési elv szerint a készülék nem rendelkezhet mechanikus ellennyomatékkal, ezért a mozgó tekercsek nyomatékmentes áramvezetékekkel kapcsolódnak az áramkörhöz. A készülék kikapcsolt állapotában a mozgó rész közömbös egyensúlyban van, és a nyíl bármely jelre mutathat.
Rizs. 11. Az ETF fázismérő sematikus diagramja: Al. A2. - rögzített tekercsek; Blt B2 - mozgó tekercsek; g - további ellenállás; C egy kondenzátor, amely fáziseltolást hoz létre a B2 tekercsben; C2 - kondenzátor a B tekercs induktivitásának kompenzálására
Ferrodinamikai rendszerű eszközök. A ferrodinamikai rendszer eszközei (12. ábra) csak abban különböznek az elektrodinamikus rendszer eszközeitől, hogy az A helyhez kötött tekercs mágneses fluxusának útja nagy része transzformátoracélból készült mágneses magon halad át.
Rizs. 12. Ferrodinamikus háromfázisú wattmérő mérési mechanizmusa
Rizs. 13. Termikus készülék kialakítása: Av - főmenet; CD - segédmenet; ON - selyemszál; K - rugó; henger vagyok
A transzformátoracél használata növeli a mágneses indukciót a készülékben, és ezáltal egyrészt növeli a nyomatékot, másrészt csökkenti a külső mágneses mezők hatását a készülék leolvasására.
Az acél használata azonban a hiszterézis és az örvényáramok miatt a készülék pontosságának csökkenéséhez, valamint a készülékek induktivitásának növekedéséhez vezet, ami alkalmatlanná teszi őket nagyfrekvenciás áramkörökben történő mérésre.
A ferrodinamikai rendszert legszélesebb körben az ipari frekvenciarögzítőkben használják, ahol megnövelt nyomaték szükséges.
A ferrodinamikai rendszerű eszközök előnyei közé tartozik az elektrodinamikus eszközökhöz képest alacsonyabb energiafogyasztás is.
Hőrendszeri eszközök. A hőrendszer készülékei (13. ábra) egy fémszál megnyúlását alkalmazzák a mért áram hatására történő felmelegedés miatt. A mért áram vagy annak egy része áthalad a főszálon, amelynek végei rögzítettek.
A főszál közepére az egyik végén egy segédszál van rögzítve, amelynek a másik vége rögzítve van. A segédszál középső pontjáról egy selyemszál indul el, és körbejárja a görgőt. A selyemszál vége egy lapos acélrugó szabad végéhez van rögzítve.
A főszál meghosszabbodásával gyengül, és a selyemszálon és a segédszálon áthaladó rugóerő elfordítja az ugyanazon a tengelyen lévő görgőt és nyilat.
A mozgó rész elfordulási szöge a felhevített izzószál nyúlásától függ, ez utóbbi az izzószálon átfolyó áram négyzetével arányosnak tekinthető, ezért a termikus eszközök másodfokú skálával rendelkeznek, kezdetben erősen összenyomva.
Az egyenáramra kalibrált hőampermérő a váltóáram effektív értékét mutatja, függetlenül a görbe alakjától. Ennek a rendszernek a műszerei alkalmasak nagyfrekvenciás áramkörökben végzett mérésekre, változatosságának széles tartományában. Ezeknek az eszközöknek az előnyei közé tartozik az is, hogy leolvasásaik függetlenek az idegen mágneses mezőktől.
A termikus eszközök hátrányai közé tartozik a nagy belső energiafogyasztás, a tű lassú beállítása a szál hőtehetetlensége miatt, és ami a legfontosabb, a túlterhelésre való nagyobb érzékenység. A mérési határértékek kiterjesztése voltmérőkkel történik, további ellenállások használatával. Ebben az esetben az eszköz erősen függ a leolvasások frekvenciától, mivel a nem induktív és kapacitív ellenállások előállítása nagyon nehéz. Az ampermérők mérési határainak kiterjesztése söntekkel, nagy nagyfrekvenciás áramok mérésére, akadályba ütközik, mivel a felületi hatás jelensége miatt nem lehet fenntartani a menet és a sönt ellenállásának arányát. . A Hartmann és Braun által gyártott ampermérőkben egy speciális söntrendszert alkalmaznak, amely abból áll, hogy a mért áramot egy teljesen azonos vékony fémszalagokból álló rendszeren keresztül vezetik, amelyek párhuzamosan vannak kapcsolva és mókuskerékként (dob sönt) vannak elhelyezve. . Az egyik ilyen szalag szál szerepét tölti be, a többi csak az eszközön átvezethető teljes áram növelésére szolgál. Mivel a szalagok nagyon vékonyak, a felülethatásnak kevés hatása van, és az ilyen eszközök alkalmasak nagyfrekvenciás áramok mérésére 2,5 MHz-ig.
A termikus eszközök mérési határainak kiterjesztése mérőtranszformátorok alkalmazásával megoldható, de ebben az esetben a készülék csak szűk frekvenciatartományra lesz alkalmas, mivel a mérőtranszformátorokat fix frekvencián történő működésre gyártják.
Jelenleg a Szovjetunióban nem gyártanak termikus eszközöket, és azokat fejlettebb termoelektromos eszközökkel helyettesítették.
Termoelektromos rendszerű eszközök. A termoelektromos rendszer eszközei egy magnetoelektromos rendszer mérőmechanizmusának egy vagy több hőátalakítóval való összekapcsolása.
A hőátalakító egy vagy több hőelemből és egy fűtőelemből álló eszköz - egy vezető, amelyen keresztül a mért áram áthalad.
A hőátalakítók vagy vákuum (14. ábra) vagy levegő (15. ábra). Mindkettő felosztható érintkezőre, amelyben a fűtőelem fémcsatlakozással rendelkezik a hőelemmel, és nem érintkezőre, amelyben csak a fűtőelem és a hőelem termikus érintkezése biztosított olyan anyagon keresztül, amely nem vezet elektromos áramot. (csillám, üveg).
Rizs. 14. T-102 típusú vákuumos hőátalakító: 1 - henger; 1 - fűtőtest; 3 - a hőelem működő csomópontja
Rizs. 15. T-103 típusú levegő hőátalakító: 1- fűtőtest; 2 - a hőelem működő csomópontja; 3- párna; 4-kompenzációs hőelem
Az érintkező hőátalakítók egyszerűbb kialakításúak és érzékenyebbek, de a hőelem és a fűtőelem közötti elektromos érintkezés nem kívánatos.
A fűtőanyag általában konstans vagy platina-iridium huzal.
A hőátalakítót a készülék házába kell helyezni, vagy külön kell felszerelni, és kalibrált vezetékekkel csatlakoztatni a mérőhöz.
A hőelem elektromotoros ereje megközelítőleg arányos a fűtőelem hőmérsékletével, ami viszont arányos a fűtőelemen átfolyó áram négyzetével. Mivel a magnetoelektromos eszköz mozgó részének elhajlási szöge arányos az áramerősséggel, a termoelektromos ampermérők másodfokú skálával rendelkeznek; Egyenáramra kalibrálva váltóáramra is alkalmasak, és ennek effektív értékét mérik.
Rizs. 16. Termoelektromos eszközök sematikus diagramjai: a - érintkező hőátalakítóval; b - „termikus kereszt” típusú érintkező hőátalakítóval; c - érintkezésmentes hőcsővel; d - hídáramkörrel összeállított hőátalakítóval
A termoelektromos eszközök széles frekvenciatartományra alkalmasak az egyenáramtól a több tíz megahertzes nagyságrendű rádiófrekvenciáig.
A termoelektromos eszközök hátrányai közé tartozik a túlterhelésre való nagyobb érzékenység (50%-os túlterheléskor kiégnek), a hőátalakító cseréjekor újrakalibrálás szükséges, valamint a hőátalakítók rövid élettartama (több száz óra túlterhelés nélküli működés esetén) .
ábrán. A 16. ábra egy termoelektromos eszköz legegyszerűbb diagramját mutatja. A mért I áram, amely áthalad a fűtőberendezésen, felmelegíti a hőelem működési csomópontját, amely különböző vezetékekből - termoelektródákból áll. A hőelem szabad végeihez egy eszközt erősítenek, amely a munka csomópontban kialakuló termoelektromotoros erőt (azaz e.f.) méri. A készülék a mért áram mértékegységében kalibrálható. Ennek a sémának van egy hátránya - az eszköz leolvasása nemcsak a mért áram erősségétől, hanem annak irányától is függ, mivel annak a ténynek köszönhető, hogy a hőelem és a fűtőelem csatlakozási pontja nem geometriai pont. és véges méretei vannak, az áram egy részét a mérőáramkörbe ágazom, és vagy hozzáadom a hőáramhoz, vagy kivonok belőle. Emiatt a vizsgált áramkör kalibrálását váltakozó árammal kell elvégezni.
Egy másik áramkör (16.6. ábra), az úgynevezett termikus kereszt, két különböző, egy ponton összekapcsolt vezetőből áll. A csatlakozási pont képezi a hőelem működési csomópontját. Itt kiderül, hogy a fűtőtest két különböző vezetőből áll, ezért amikor a mért I áram átmegy egyik fémről a másikra, az áram irányától függően a csomópont további fűtése vagy hűtése következik be (Peltier-effektus). Ezenkívül itt, mint az előző esetben, az áram a mérőáramkörbe ágazik, ezért a készüléket váltakozó áramra kell kalibrálni.
ábrán. A 16b. ábra egy diagramot mutat, amelyen több sorba kapcsolt hőelemet használnak. Ez a termoelektromotoros erő növekedéséhez vezet, ami lehetővé teszi egy kevésbé érzékeny, ezért megbízhatóbb mérőműszer használatát. Ennek a sémának a hátrányai közé tartozik, hogy több hőelem csatlakoztatása egy hőcsőhöz csak szigetelt fűtőtesttel lehetséges (különben az összes hőelemet rövidre zárná a fűtőelem), és ez csökkenti a hőátalakító érzékenységét és növeli a hőtehetetlenségét. .
Leggyakrabban egy hőátalakító hídáramkörét használják (16. ábra, d), amely lehetővé teszi két sorba kapcsolt hőelemből álló hőcső felépítését, a csatlakozási pont árammal történő közvetlen fűtésével. Ha a hőátalakító megfelelően van összeszerelve, akkor a mért áram nem ágazik el a mérőmechanizmusba, és nem megy át egyik fémről a másikra, aminek eredményeként az ilyen termoelektromos eszközök egyenárammal kalibrálhatók. E séma szerint T-1 típusú hőátalakítókat készítenek, amelyeket hat mérési határértékre gyártanak 0,5-10 A között, és a T-51 és T-53 termoelektromos eszközök készletei közé tartoznak, amelyeket nagyfrekvenciás mérésekre szánnak. váltakozó áramú áramkörök 0,3-7,5 MHz-ig. A műszerleolvasások fő hibája ebben a tartományban nem haladja meg a +5%-ot.
A T-12 és T-13 típusú háztartási laboratóriumi termoelektromos készülékek különálló, T-101, T-102 és T-103 típusú hőátalakítókkal lehetővé teszik az áramok széles, 1 A-tól 20 A-ig terjedő frekvenciatartományban történő mérését. hiba nem haladja meg a +1, 5%-ot.
Az érzékenység növelése és a hőelem forró csomópontjának kellően magas hőmérsékletének elérése érdekében a mérési határértékek 500 mA-ig (beleértve) a T-102 típusú vákuum hőátalakítókkal készülnek (14. ábra). Az 1-es és 3a-es hőtechnikai eszközöket T-103 típusú levegő hőátalakítókkal (15. ábra), az 5, 10 és 20 a-hoz pedig T-101 típusú léghő-átalakítókkal gyártják.
A kapacitív szivárgási áramok okozta műszerhibák csökkentése érdekében nagyfrekvenciás méréskor minden hőátalakítót érintésmentessé kell tenni.
A nagy áramok hőátalakítóiban megnyilvánuló felületi hatásból eredő műszerhibák csökkentése érdekében a 3, 5, 10 és 20 A mérési határértékre alkalmas fűtőtestek vékonyfalú arany-palládium csőből készülnek. A csúcsok hosszú ideig tartó melegítéséből származó hiba csökkentése érdekében kompenzációs hőelemet használnak, amelynek forró csatlakozását zománc segítségével ragasztják az egyik hegyhez. A működő hőelem úgy csatlakozik a kompenzációs hőelemhez, hogy i.e. d.s. A hőelemeket az ellenkező irányba irányították.
Érzékelő rendszer eszközei. Az érzékelőrendszer eszközei egy magnetoelektromos mérőmechanizmus kombinációja szilárd egyenirányítókkal - detektorokkal.
Egyenirányítóként leggyakrabban réz-oxid detektorokat használnak, amelyek kis méretükben különböznek az energetikai célokra használt egyenirányítóktól, és alkalmasak néhány milliampert meg nem haladó áram egyenirányítására.
A réz-oxid egyenirányító egy vegytiszta rézből készült lemez, amelynek egyik oldalán speciális hőkezeléssel réz-oxid réteget nyernek. A réz és a réz-oxid között egy nagyon vékony réteg képződik, az úgynevezett blokkolóréteg, ami miatt az egyenirányító csekély ellenállást biztosít a réz-oxidból a rézbe áramló árammal szemben. Az ellenkező irányú áram ellenállása, azaz a réztől a réz-oxidig százszor, sőt ezerszer nagyobbnak bizonyul.
Az egyenirányítón azonos feszültség mellett az előremenő áram és a fordított áram arányát egyenirányító aránynak nevezzük. Nyilvánvaló, hogy ez az arány megegyezik a fordított ellenállás és az előremenő ellenállás arányával.
Az egyenirányító előremenő és fordított ellenállása nem marad szigorúan állandó, hanem bizonyos határok között változhat az alkalmazott feszültségtől, hőmérséklettől és frekvenciától függően. A mérőműszerekben használt detektorokban igyekeznek ezeket a függőségeket a lehető legkisebbre csökkenteni. Az iparágunk által gyártott Ts211 típusú panelfeszültségmérők 50 Hz és 8000 Hz közötti hangfrekvenciás feszültség mérésére szolgálnak, legfeljebb +2,5% hibával.
A Ts211 voltmérő belső csatlakozásainak sematikus diagramja az ábrán látható. 17, a. Az egyenirányító négy hídáramkörbe összeállított elemből áll. A szükséges mérési határértéket az Rg kiegészítő ellenállás értéke választja ki. A váltakozó áramú áramkör további ellenállást tartalmaz.
A Ts211 készülékek 30, 50, 150 és 250 V felső mérési határértékekkel készülnek - közvetlen csatlakozáshoz és 500, 1000, 2000 V-on - mérőfeszültség transzformátorokhoz való csatlakoztatáshoz.
A működési megbízhatóság szempontjából az érzékelőeszközök rosszabbak, mint más rendszerek eszközei, és gyakoribb ellenőrzést igényelnek (legalább 6 havonta egyszer), mivel az egyenirányítók idővel megváltoztathatják tulajdonságaikat.
Rizs. 17. Érzékelő voltmérők áramkörei: a - teljes hullámú híd egyenirányító áramkörrel; b - félhullámú egyenirányító áramkörrel
A teljes hullámú egyenirányító áramkörök mellett félhullámú egyenirányító áramköröket is alkalmaznak (17.6. ábra). Ebben az áramkörben a Wu egyenirányító sorba van kötve a mérőmechanizmussal, és átengedi a váltakozó áram egy félhullámát. A fordított félhullám áthalad a B2 egyenirányítón, és nem megy át a mérőn. A B2 egyenirányítóra azért van szükség, hogy megvédje a B\ egyenirányítót a fordított félhullám alatti meghibásodástól. Az R ellenállás ebben az áramkörben egyenlő a mérő ellenállásával.
Félhullámú egyenirányító áramkör esetén a mérőn átfolyó áram fele akkora lesz, így a mérő érzékenysége is kisebb lesz. Egyes esetekben ez az áramkör jövedelmezőbbnek bizonyul, mivel a teljes hullámú egyenirányítóval ellátott áramkörökben minden egyenirányító csak a mért feszültség felét teszi ki, és ha az utóbbi kicsi, akkor a jellemzők nemlinearitása miatt. az egyenirányítók alacsony egyenirányító együtthatóval fognak működni. Az áramkörre adott feszültségtől függően néha több egyenirányító is sorba van kötve.
Az érzékelő készülékben lévő mérőtekercsen pulzáló áram halad át, és ennek megfelelően a nyomaték pulzál. Azonban a tehetetlenség miatt a mozgó alkatrész nagy sebességgel nem tudja megváltoztatni a helyzetét, és az átlagos áramértékkel megegyező szöggel eltér.
A váltakozó áramú áramkörökben általában szükség van az effektív áram vagy feszültség mérésére, ezért az érzékelő műszerek effektív szinuszos áramra vagy feszültségre vannak kalibrálva, és csak szinuszos hullámforma esetén adnak megfelelő leolvasást.
Az érzékelő eszközöket leggyakrabban hangfrekvenciás feszültség mérésére használják. Vannak detektoros ampermérők is. Áramköreik bonyolultabbak, mivel kompenzálni kell a hőmérséklet-függést, valamint az egyenirányítók kapacitása miatt a műszerleolvasások frekvenciától való függését.
A germánium detektorok kapacitása különösen alacsony. Ezen detektorok alkalmazása nyilvánvalóan lehetővé teszi rádiófrekvenciás mérésre alkalmas detektorok gyártását.
A detektoros voltmérők és ampermérők mellett vannak olyan frekvenciamérők, amelyek nagy pontosságú frekvenciamérést tesznek lehetővé. Lehetőség van detektoros wattmérők megvalósítására is.
Elektrosztatikus rendszerkészülékek. Az elektrosztatikus rendszerek eszközei egy bizonyos potenciálkülönbségre feltöltött vezetők kölcsönhatásán alapulnak.
A fent tárgyalt mérőműszer-rendszerektől eltérően egy elektrosztatikus rendszer mérőmechanizmusában a mozgó rész helyzetének változása az elektromos térerők hatására következik be.
Az elektrosztatikus voltmérő mérési mechanizmusának ötlete az ábrán látható. 18. A teljes mérőmechanizmus egyfajta változtatható kondenzátor. Az egyik bilincs a mozgó rész tengelyén elhelyezkedő mozgatható lemezekhez van csatlakoztatva, a másik pedig a rögzítettekhez. Amikor a készüléket a mért feszültségre csatlakoztatjuk, a mozgatható és az álló lemezek ellentétesen töltődnek, és vonzódnak egymáshoz. A mozgó rész hajlamos olyan pozíciót elfoglalni, amelyben a rendszer kapacitása a legnagyobb. A mozgó részre ható forgatónyomaték arányos a kapacitás változási sebességével a forgásszöggel és a lemezekre adott feszültség négyzetével. Az ellennyomatékot általában egy tekercsrugó hozza létre.
A készülékek egyen- és váltakozó feszültségre egyaránt alkalmasak és a váltakozó feszültség effektív értékét mérik.
Az elektrosztatikus voltmérők leolvasása nem függ a frekvenciától, a feszültséggörbe alakjától, a külső mágneses mezőktől vagy a hőmérséklettől.
Az elektrosztatikus voltmérők pozitív tulajdonsága az alacsony áramfelvétel. Állandó feszültség mellett az elektrosztatikus voltmérő egyáltalán nem fogyaszt energiát. Váltakozó feszültség esetén az áramfelvétel mértéke a mérőmechanizmus kapacitásától és a frekvenciától függ.
Rizs. 18. Az elektrosztatikus voltmérő mechanizmusának diagramja: 1 - rögzített lemezek; 2 - mozgatható lemezek
ábrán. A 19. ábra az 1.5 pontossági osztály szerint gyártott C95 típusú elektrosztatikus voltmérő mérőszerkezetét mutatja. A készüléket egyenfeszültség és váltakozó feszültség mérésére tervezték 20 Hz és 10-30 MHz közötti frekvenciatartományban (a mérési határoktól függően). Ennek eszközei
a típusok egykorlátosak, és a következő mérési határértékek egyikével rendelkeznek: 30, 75, 150, 300 és 600 V; 1; 1,5 és 3 nm.
A készülék maximális bemeneti kapacitása nem haladja meg a 10 µmF-ot, amit az elektródák (mozgó és rögzített lemezek) kis mérete ér el. A készülék kis kapacitása meghatározza a mozgó alkatrész kis nyomatékát, így az utóbbit súrolóhuzalokra szerelik. Az érzékenység növelése érdekében a készülékek fényleolvasóval vannak felszerelve, a fénysugár többszörös visszaverődésével.
Az eszköz léptéke meglehetősen egységes a mozgatható elektróda speciális alakja miatt, amely lehetővé teszi a kapacitás változását a mozgatható rész forgásszögétől függően a logaritmikus törvény szerint.
A C95-ös készülékek mellett a C96 típusú háromhatáros kilovoltmérőket 7,5-nél gyártják; 15 és 30 kV és három határértékes kilovoltmérők 100 € 25, 50 és 75 kV esetén.
Paneles elektrosztatikus voltmérőket jelenleg nem gyárt a hazai ipar.
Az elektrosztatikus voltmérők mérési határainak kiterjesztése váltakozó feszültségen kapacitív feszültségosztók segítségével történhet.
Elektronikus rendszereszközök. Az elektronikus rendszereszközök vagy csőeszközök egy mérőáramkörnek, beleértve egy vagy több elektroncsövet, egy magnetoelektromos rendszer mérőmechanizmusával való összekapcsolása.
Vannak csöves voltmérők, ampermérők, ohmmérők, wattmérők, frekvenciamérők és számos speciális eszköz.
A cső voltmérők a legszélesebb körben használtak. A lámpa voltmérők áramkörei meglehetősen változatosak. Tekintsük itt a VKS-7B lámpa voltmérő áramkörét, mivel laboratóriumi és műhelyi gyakorlatban egyaránt használják nagyfrekvenciás feszültség mérésére.
Rizs. 19. C95 típusú elektrosztatikus voltmérő mérőmechanizmusa: 1 - rögzített elektróda; 2 - mozgatható elektróda; 3 - tengely; 4 - striák; 5 - mágneses csillapító
A voltmérő (20. ábra) dióda-kondenzátoros egyenirányítóból és egyenáramú erősítőből áll. A készülék kivezetéseire adott váltakozó feszültséget egy dióda egyenirányítja és a triódracsra táplálja, melynek katódáramkörébe magnetoelektromos mérő van csatlakoztatva. A mért váltakozó feszültség változása az anódáram változását okozza, amelyet a szinuszos feszültség effektív értékére kalibrált, érzékeny magnetoelektromos mérőműszer mér.
Az áramkörben lévő változó ellenállások az érzékenység megváltoztatására és a műszertű nullára állítására szolgálnak feszültség hiányában.
Rizs. 20. A VKS-7B lámpa voltmérő vázlatos rajza
A VKS-7B katódos voltmérő egy amplitúdó típusú lámpa voltmérő, és a skála a váltakozó szinuszos feszültség effektív értékére van kalibrálva. Nem szabad megfeledkezni arról, hogy ha a feszültség hullámalakja eltér a szinuszostól, akkor a készülék leolvasása helytelen lesz.
A voltmérőnek öt mérési határa van: 1,5; 5; 15; 50 és 150 v. A készülék alaphibája a névleges skálaérték +3%-a mind az öt skálán szinuszos feszültség mellett, melynek torzítási tényezője nem haladja meg az 1-et . A frekvencia változtatásából származó további hiba legfeljebb + 1 lehet 30 Hz és 25 MHz közötti frekvenciákon; +3% 50 MHz-től és +10% 100 MHz-ig terjedő frekvenciákon.
A VKS-7B voltmérő mérési tartományának 10 kV-ra bővítéséhez DNE-2 típusú feszültségosztót használnak.
Az elektroncsöves eszközök másik példája az ICh-5 frekvenciamérő, amelyet az audio- és ultrahang-tartományban az elektromos rezgések frekvenciájának mérésére terveztek, a mérőskála közvetlen frekvenciaolvasásával. Az ICh-5 készülékkel végzett frekvencia mérés a kondenzátor áramkörben lévő egyenirányított áram átlagos értékének mérési elve szerint történik.
Sator, a potenciálkülönbség bizonyos határain belül mért frekvenciával újratöltve. Mérőként mutatós magnetoelektromos galvanométert használtak. A galvanométer tűjének elhajlási szöge egyenesen arányos a másodpercenkénti kisülések és töltések számával, azaz a frekvenciával.
Az ICh-5 készülék mért frekvenciáinak tartománya 10 és 100 000 Hz között van, tíz altartományban 100, 200, 500, 1000, 5000, 10 000, 20 000, 50 000 és 50 000 Hz-es felső mérési határokkal. Az olvasási hiba az egyes résztartományokban nem haladja meg a névleges skálaérték +2%-át. A készülék bemeneti feszültsége 0,5 és 200 V között változhat.
