Измерение переменного тока и напряжения

Для оценки величины переменного тока и напряжения используют понятия действующего, амплитудного и среднего значений Если сигнал синусоидален, то эти значения жестко связаны между собой через коэффициент формы кривой К_ф = U/ U_cp= 1,11 и коэффициент амплитуды К_а= U_max/ U_д = 1,41. Значения этих коэффициентов зависят от формы кривой используемого сигнала. Чем острее форма исследуемого сигнала, тем больше будут значения К_ф и К_а.

Для измерения переменного тока и напряжения могут быть использованы измерительные механизмы всех систем.

В этом случае магнитоэлектрические приборы используются с преобразователями переменного тока в постоянный. Это выпрямительные, термоэлектрические и электронные приборы. Обычно они градуируются в действующих значениях тока или напряжения. В приборах, предназначенных для измерения среднего и амплитудного значений, делается соответствующая отметка на шкале.

Электромагнитные амперметры и вольтметры. Амперметры на токи 250... 300 А непосредственно в цепь не включаются из-за сильного влияния на показания приборов магнитного поля токопроводящих проводов и значительного нагрева шины. Изменение предела измерения производится путем секционирования обмотки катушки и включения секций последовательно или параллельно. Для переключения секций используются штепсельные и рычажные переключающие устройства. Расширение пределов измерения на переменном токе производится при помощи измерительных трансформаторов тока.

Для расширения пределов измерения электромагнитных вольтметров применяются включения добавочных сопротивлений и секционирование; для измерения больших напряжений (свыше 500 В) на переменном токе — измерительные трансформаторы напряжения.

Собственное магнитное поле электромагнитных приборов невелико и внешние магнитные поля влияют на показания приборов. Для защиты от внешних магнитных полей применяется астазирование и экранирование.

На переменном токе возникает частотная погрешность, так как в сердечнике и в других металлических частях возникают вихревые токи, оказывающие размагничивающее действие на сердечник, вследствие чего вращающий момент на переменном токе будет немного меньше, чем на постоянном. Частотный диапазон - до 2000...3000 Гц, классы точности — 1,5; 2,5.

Электродинамические амперметры и вольтметры. У амперметров на токи до 0,5 А неподвижные и подвижные катушки соединяются

последовательно. При таком соединении катушек компенсация частотной и температурной погрешностей не требуется, так как изменения температуры t и частоты/(до 2000... 3000 Гц) не оказывают значительного влияния на показания приборов.

При токах более 0,5 А подвижная катушка соединяется параллельно с неподвижной (так как последовательное соединение вызвало бы перегрев и изменение свойств токоподводящих пружин). В этом случае необходима компенсация температурной и частотной погрешностей, которые возникают в результате перераспределения токов в катушках при изменении t и f Для компенсации температурной погрешности необходимо, чтобы температурные коэффициенты сопротивления параллельных ветвей были одинаковые. Для исключения частотной погрешности необходимо, чтобы постоянные времени обеих катушек были бы равны между собой.

У вольтметров неподвижная и подвижная катушки включаются последовательно. Для расширения пределов измерения приме­няют секционирование и измерительные трансформаторы напряжения.

Ферродинамические амперметры и вольтметры. Они имеют такие же измерительные схемы включения неподвижных и подвижных катушек, что и электродинамические приборы. Ферродинамические приборы кроме температурной и частотной погрешностей имеют еще специфические погрешности, вызванные наличием сердечника. К ним относятся:

• погрешность от нелинейности кривой намагничивания;

• погрешность потерь в материале на гистерезис и вихревые токи (магнитопровод изготовляют из материала с малой коэрцитивной силой).

Для расширения пределов измерения используются те же способы, что и для электродинамических приборов.

Электростатические вольтметры. Схемы включения электростатических вольтметров (ЭВ) обладают некоторыми особенностями. У ЭВ на малые пределы измерения воздушный зазор между пластинами очень мал, поэтому возникает опасность короткого замыкания пластин, а следовательно, и сети при случайных ударах, трясках, вибрациях. Для исключения этой опасности внутрь ЭВ встраивается защитный резистор и прибор включается в сеть через этот резистор. При повышении частоты до нескольких сотен герц защитный резистор во избежание дополнительной погрешности выключается. Номинальная область частот- 20 Гц... 10 МГц.

Расширение пределов измерения ЭВ на переменном токе осуществляется включением последовательно с ЭВ добавочных конденсаторов или емкостных делителей. Применение делителей значительно снижает точность электростатических вольтметров.

Источником погрешности является собственная емкость прибора на повышенных частотах. Электростатические вольтметры приме­няются в основном в качестве лабораторных вольтметров.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: