15. Мгновенное, амплитудное, пиковое, среднеквадратическое, среднее и средневыпрямленное значения тока и напряжения, коэффициент амплитуды и формы.
Мгновенные значения i или u изменяются во времени:
,
их можно наблюдать на экране осциллографа.
Амплитудой Im или Um называют максимальное из всех мгновенных значений за период.
Среднеквадратическое значение сигнала (его еще называют действующим, эффективным или греющим) находят как корень квадратный из среднего за период квадрата мгновенных значений:
Если вместо мгновенного значения и подставить его аналитическое выражение, то получим
.
Связь между амплитудой и среднеквадратическим значением при любой форме изменения мгновенных значений определяется формулой
где
Ka
– коэффициент амплитуды, Ka
=
Um
/U.
Для
синусоидального напряжения Ka
=
=1,41.
Несинусоидальные периодические напряжения, например импульсы прямоугольной, треугольной, трапециедальной форм или синусоидальное напряжение после выпрямителя, характеризуются максимальными (пиковыми) значениями Um, среднеквадратическим, средневыпрямленным и средним значениями.
Средневыпрямленное значение определяется как среднее арифметическое абсолютных мгновенных значений за период:
Средневыпрямленное и действующее напряжения связаны между собой через коэффициент формы:
Kф.
Для синусоидального напряжения при двухполупериодном выпрямлении Kф =1,11.
Для симметричных прямоугольных импульсов, когда длительность импульса равна половине периода (такие импульсы называются «меандр») (рис. 2.2,а), Kф = Ka = 1.
Коэффициенты
формы и амплитуды однополярных
прямоугольных импульсов (рис. 2.2,б)
определяются их скважностью Q
= T
/ ;
Kа
= Kф
=
= 
,
где Т
– период следования импульсов;
– длительность импульса.
У треугольных импульсов (рис. 2.2,в) Kф = 1,16; Kа = 1,73.
а б
в г
Рис. 2.2. Некоторые формы сигналов: а – «меандр»; б – прямоугольные импульсы;
в – треугольные импульсы; г – прямоугольные смещенные импульсы
Среднее значение равно среднему арифметическому всех мгновенных значений за период
.
При определении среднего значения учитывается знак мгновенного значения напряжения (рис. 2.2,г). Среднее значение синусоидального напряжения равно нулю. Для измерения тока и напряжения широко используются электромеханические измерительные приборы.
16. Электромеханические измерительные приборы, основные элементы.
ЭИП – приминяют дляизмерения тока, напряжения и т. д. на постоянном и переменном токах. Эти приборы относят к приборам прямого действия. Состоят из: Измерительная цепь служит для преобразования измеряемой электрической величины в другую электрическую величину, непосредственно воздействующую на измерительный механизм. Измерительный механизм преобразует электрическую величину в угол поворота подвижной части. Отсчетное устройство служит для визуального отсчитывания значений измеряемой величины в зависимости от угла поворота подвижной части. Несмотря на различие приборов с различными изиерительгными механизмами, имеется ряд деталей и узлов, общих для всех электромеханических приборов.
Шкала прибора – совокупность отметок соответствующая определённм значениям измеряемой величены.
Указатель представляет собой перемещающуюся вдоль шкалы стрелку, жестко скрепленную с подвижной частью измерительного механизма прибора. В качестве указателя применяют также световой луч, отраженный от зеркальца, укрепленного на оси подвижной части. Луч света попадает на шкалу и образует на ней световое пятно, например, с темной нитью посередине. При повороте подвижной части световой указатель перемещается по шкале.
Деление – расстояние между соседними оттметками.
Цена деления – значение измеряемой величены соответствующее одному делению шкалы. (ЦД равна 2Δ где Δ-основная погрешность. Иногда 4Δ).
Крепление подвижной части осуществляется с помощью опор, растяжек или подвеса.
Необходимая степень успокоения (требуемое время успокоения) достигается в приборах путем применения устройств, называемых успокоителями.
Магнитоиндукционное успокоение создается при движении металлических деталей подвижной части в магнитном поле. Момент успокоения возникает в результате взаимодействия магнитных полей и наводимых токов, возникающих в движущихся металлических деталях. Магнитоиндукционный успокоитель состоит из постоянного магнита и перемещающейся в его рабочем зазоре металлической пластины (из алюминия), укрепленной на подвижной части. Роль успокоителя может играть также короткозамкнутый виток подвижной части, перемещающийся в поле магнита.
Жидкостное успокоение достигается тем, что подвижная часть измерительного механизма или ее отдельные детали помещаются в вязкую жидкость. Поэтому при колебаниях подвижной части расходуется энергия колебаний подвижной части, т.е. создается необходимое успокоение.
Воздушный успокоитель состоит из камеры и находящейся внутри нее пластины, скрепленной с подвижной частью. При колебаниях подвижной части в камере создается разность давлений по обе стороны пластины. Эта разность давлений препятствует свободному перемещению подвижной части и вызывает ее успокоение.
Для установки указателя на требуемую отметку в электромеханических приборах применяют устройство, называемое корректором. Корректор содержит винт, укрепленный на корпусе прибора, поворачивая который, можно закручивать пружинки, растяжки или подвес и тем самым поворачивать подвижную часть прибора и устанавливать указатель на требуемую отметку.
Некоторые приборы снабжают арретиром – устройством, затормаживающим подвижную часть прибора.
а б в
Рис. 2.4. Конструкции успокоителей: а – магнитоиндукционного; б – жидкостного;
в – воздушного; 1 – постоянный магнит; 2 – алюминиевая пластина; 3 – корпус;
4 – подвижная часть механизма; 5 – вязкая жидкость; 6 – камера; 7 – пластина