Лабораторна робота № 201

ВИВЧЕННЯ ЕЛЕКТРОВИМІРЮВАЛЬНИХ
ПРИЛАДІВ

Мета роботи: ознайомитися з роботою основних електровимірювальних приладів, порівняти їх властивості та вивчити правила користування ними.

Теоретичні відомості

Електровимірювальними приладами називаються пристрої, за допомогою яких здійснюється порівняння електричної величини з її одиницею вимірювання.

Усі прилади розподіляють на два класи:

— прилади безпосередньої оцінки, в яких порівняння з мірою здійснюється при градуюванні приладу;

— прилади порівняння, в яких вимірювана величина безпосередньо порівнюється.

Електровимірювальні прилади безпосередньої оцінки класифікують за рядом ознак:

1) за принципом дії (за системою);

2) за видом вимірюваної величини (струм, напруга, потужність, опір та ін.);

3) за родом струму, який вимірюється (сталий, змінний однофазний і змінний трьохфазний);

4) за ступенем точності ( класом точності );

5) за характером вимірювання (прилади з безпосереднім відліком та реєструючі);

6) за способом монтажу (щитові; пультові; встановлювані на кронштейнах);

7) за умовами роботи (стаціонарні, переносні, транспортні);

8) за способом захисту від магнітних та електричних полів (екрановані й астатичні).

За принципом дії прилади поділяють на чотири великих групи: електромеханічні; електротеплові, електрохімічні та електронні.

Оскільки найбільша частина електровимірювальних приладів безпосередньої оцінки належить до групи електромеханічних приладів, доцільно спинитись на основних системах цієї групи.

1.Магнітоелектрична система. Робота приладів цієї системи основана на взаємодії магнітного поля сталого магніту та рухомої котушки, по якій протікає вимірюваний струм.

Прилади цієї системи мають високу чутливість (можна вимірювати струми до 10А), споживають мало енергії, малочутливі до змін температури, мають рівномірну шкалу. Недоліки — можливість їх застосування тільки в колах сталого струму та чутливість до перевантажень.

 2. Електромагнітна система. Прилади цієї системи містять нерухому котушку та рухомі осердя з феромагнетика, закріпленого на осі приладу. При проходженні струму через обмотку котушки осердя втягується в її неоднорідне магнітне поле та повертає пов'язану із ним стрілку.

 Ці прилади надійні в експлуатації, стійкі до перевантажень, можуть застосовуватись для вимірювання струмів та напруги в колах як сталого, так і змінного струмів. Недоліки — нерівномірність шкали, менша точність, ніж у магнітоелектричних приладах, залежність показань від впливу зовнішніх магнітних полів.

 3. Електродинамічна система. Принцип дії приладів оснований на взаємодії струмів, що течуть по двох рамках (котушках), з яких одна нерухома, а друга рухома.

 Переваги приладів цієї системи — можливість вимірювання як сталих, так і змінних струмів, достатня точність, а їх недоліки — нерівномірність шкали, чутливість до впливу зовнішніх магнітних полів та до перевантажень.

 Найсуттєвіші характеристики приладу розміщуються на його шкалі. До них належать:

1. Символ, який указує на вид вимірюваної величини:

2. Символ, який указує на вид струму: сталий (—); змінний однофазний()

чи змінний трифазний струм  ().

3. Система приладу:

4. Напруга, якою випробувана ізоляція приладу:

 2 кВ; 2 .

5. Нормальне положення приладу:

  або — вертикальне;

  або — горизонтальне.

6. Клас точності: 1,5; 1,5 1,5

 Важливі характеристики приладу - його межа вимірювання, чутливість та ціна поділки.

 Межа вимірювання М — це найбільше значення величини, яке може бути виміряне приладом без його руйнування та із забезпеченням точності, гарантованої для даного приладу. Значення межі вимірювання дорівнює найбільшій цифрі на шкалі приладу з однією межею вимірювання, або вказана на перемикачі діапазонів багатомежного приладу.

 Чутливістю S електровимірювального приладу називається відношення лінійного або кутового переміщення покажчика d до зміни вимірюваної величини dх, яка викликала це переміщення:

S =  .

Якщо чутливість стала, то переміщення покажчика пропорційне до вимірюваної величини, тобто шкала приладу рівномірна.

         Ціною поділки називають величину, яка дорівнює кількості одиниць вимірюваної величини, що припадає на одну поділку. Для визначення ціни поділки необхідно межу вимірювання розділити на повну кількість поділок шкали:

 С = ,

де М — межа вимірювання; N — загальна кількість поділок шкали.

Значення вимірюваної величини дорівнює добутку ціни поділки на кількість поділок (відлік за шкалою приладу).

         Кожний прилад здійснює вимірювання з деякою похибкою. Розрізняють основну похибку приладу, зумовлену внутрішніми властивостями та якістю приладу за нормальних умов роботи, і додаткові похибки, викликані порушенням нормальних умов роботи під дією зовнішніх факторів.

         Зведена похибка — це відношення абсолютної похибки вимірювання до верхньої межі шкали приладу:

 =  100%.

Залежно від величини цих похибок електровимірювальні прилади розподіляють за класом точності: 0,05; 0,1; 0,5; 2,0; 1,5; 2,5; 4,0. Клас точності визначає основну зведену похибку даного приладу, яка наводиться за шкалою у відсотках. За класом точності можна визначити максимально допустиму абсолютну похибку:

.

Розглянемо застосування деяких електровимірювальних приладів.

 Амперметри — прилади, призначені для вимірювання сили струму. При вимірюванні їх умикають у коло послідовно. Для високої точності вимірювання внутрішній опір амперметра повинен бути значно менший, ніж опір кола. Для вимірювання сили струму, яка перевищує межу вимірювання амперметра, паралельно до нього підключають опір, який називається шунтом. У колах змінного струму це здійснюється за допомогою трансформатора струму.

 Вольтметри — прилади, призначені для вимірювання напруги. Вони вмикаються паралельно до ділянки, на якій вимірюється напруга. Опір вольтметра повинен бути набагато більшим, ніж опір ділянки кола. Для розширення меж вимірювання вольтметра необхідно в коло послідовно з ним увімкнути додатковий опір, а в колах змінного струму застосовують трансформатор напруги.

 Омметри — прилади, призначені для вимірювання опору, шкала яких проградуйована в одиницях опору. Омметр являє собою міліамперметр із уміщеним джерелом сталого струму.

Ампервольтметри (авометри) — універсальні вимірювальні прилади, які дозволяють виміряти силу струму, напругу сталого та змінного струму, електричний опір. Для кожного виду вимірів авометри мають декілька меж вимірювання.

Для реєстрації результатів вимірювань використовують самописні прилади.

У наш час усе більше застосування мають цифрові вимірювальні прилади, в яких перетворення сигналу в його числове значення здійснюється аналого-цифровим перетворювачем.

Порядок виконання роботи

1. Для наданого викладачем приладу розшифрувати всі позначення на його

 передній панелі.

2. Визначити ціну поділки.

3. Визначити чутливість приладу.

4. За завданням викладача виміряти деяку величину даним приладом.

5. Визначити абсолютну та відносну похибки вимірювання.

Контрольні питання

1. Який принцип класифікації електровимірювальних приладів?

2. Що називають чутливістю приладу, ціною поділки шкали ?

3. Яке призначення амперметрів і як їх умикають в електричне коло?

4. Яке призначення вольтметрів і як їх умикають в електричне коло?

5. Як розширити межі вимірювання електровимірювальних приладів?

6. Що називають абсолютною та зведеною похибкою приладу?