Понятия об измерениях. Виды измерений. Погрешности измерений.

Классификация измерительных приборов.

Устройство и принцип действия приборов различных систем.

Измерение напряжения и токов.

Устройство для расширения пределов измерения.

Измерение мощности.

1. Измерением называется: Нахождение значений физических величин опытным путем с помощью специальных технических средств, имеющих нормированные погрешности.

В зависимости от способа получения результата измерения, измерения могут быть: 1-прямые; 2-косвенные.

Прямые (непосредственно из опытных данных)

Косвенные – это те, при которых искомая величина не измеряется, непосредственно, а значение находится на основании известной зависимости:

Р= I х U.

 

В результате измерения происходят отклонения измеряемой величины от истинной, которые называют погрешностью.

Погрешности измерений. По ряду причин результаты измерения отличаются от истинных значений измеряемых величин (за истинное условно принимают расчетное значение или показание образцового прибора). Разность между измеренным с помощью прибора А _из и истинным значением А называется абсолютной погрешностью измерения:

∆А= А_из −А. (1)

Если показание образцового амперметра 10А, а рабо­чего 9,8А, то по формуле (1): ∆ I = 9,8— 10= —0,2 А.

По абсолютной погрешности трудно сравнивать точ­ность отдельных измерений, поэтому введено понятие относительной погрешности измерения. Относительная погрешность равна выраженному в процентах отношению абсолютной погрешности к истинному значе­нию величины:

δА = ±(∆А/А)100%. (2)

Для приведенного выше примера относительная погрешность измерения тока δ I = (∆ I / I) 100 = (—0,2/10)100= — 2%.

Сведения об электроизмерительных приборах. Электро­измерительные приборы классифицируются по следующим признакам:

1) по роду измеряемой величины — на измерители тока (амперметры), напряжения (вольтметры) и т. д.;

2) по роду тока — на приборы постоянного тока, переменного тока, комбинированные;

3) по принципу действия — на системы: магнитоэлектрическую, электро­магнитную, электродинамическую, индукционную и т. д.;

4) по степени точности — на классы точности (0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4);

5) по способу выдачи информации — на показывающие и регистрирующие; 6) по ха­рактеру применения – на стационарные и переносные;

7) по условиям эксплуатации — на группы: А (в сухих отапливаемых помещениях), Б (в закрытых неотапливаемых помещениях), В (в полевых и морских условиях), Г (в условиях тропического климата);

8) по устойчивости к механическим воздействиям – на обыкновенные, тряскопрочные, вибровочные, ударопрочные;

9) по защищенности кожухами – на пыленепроницаемые, водонепроницаемые, герметические.

На шкалах электроизмерительных приборов наносится ряд условных обозначений: тип прибора, единица измеряемой величины, класс точности, род тока и т. д. В табл. 6.1 приведены некоторые знаки, которые указываются на шка­лах приборов, и дано их пояснение.

 

3. B приборах магнитоэлектрической системы перемещение подвижной части вызвано силами взаимодействия поля постоянного магнита и тока, проходящего по катушке. Угол отклонения стрелки прямопропорционален величине тока, протекающего по катушке α=RI

Приборы этой системы используют для измерения постоянного тока и напряжения.

В приборах электромагнитной системы перемещения подвижные части происходит вследствие взаимодействия магнитного поля, созданного неподвижной катушкой с током и одного или нескольких ферромагнитных сердечников. Угол отклонения подвижной части прямо пропорционален квадрату тока

α=RI²

 

Электромагнитные измерители применяют для измерения переменного и постоянного тока.

В приборах электродинамической системы перемещения подвесной части происходят вследствие электродинамического взаимодействия между токами, проходящими по подвижной и неподвижной катушкам. Угол отклонения подвижной катушки прямопропорционален произведению токов в этих катушках.

 

α=RI₁ · I₂

 

Приборы эти используют, в основном, для измерения мощности в ваттметре.

4. Для измерения тока амперметр подключают последовательно (рис.1)

 

Рис.1. Рис.2.

 

сила тока до включения амперметра в цепь

после включения в цепь

 

Из формулы видно, для того, чтобы включенный амперметр не изменял параметров сети, его внутреннее сопротивление должно стремится к 0.

Для измерения напряжения вольтметр подключают параллельно измеряемому участку. До включения U=I · R, (рис.2)

U=I() — после включения.

Из формулы видно, для того чтобы включенный вольтметр не влиял на параметры, его внутреннее сопротивление стремится к бесконечности.

5. Для того чтобы расширить предел измерения по току, применяют шунт. Он представляет собой четырехзажимный резистор и присоединяется к измерительному механизму параллельно.

 

 

, n - коэффициент шунтирования.

Для расширения предела измерения напряжения используют добавочные резисторы, которые подключают последовательно.

R_g =R _из(n-1)

 

6. Мощность можно измерить косвенным путем, измерив ток и напряжение, затем вычислив по известной зависимости, но из-за большой погрешности этот метод используется редко.

Для измерения мощности применяют электродинамические ватметры.

 

 

ТРАНСФОРМАТОРЫ