13.42. Какие приборы необходимо применять при измерении мощности постоянного и выпрямленного тока ?
Для измерения мощности постоянного и выпрямленного токов могут применяться электродинамические ваттметры , шкала которых градуируется при cosφ = 1.
Магнитоэлектрические амперметры и вольтметры (пригодны только для постоянного тока) измеряют среднее значение тока и напряжения. В отличие от них электромагнитные и электродинамические амперметры и вольтметры (пригодны как для постоянного, так и для переменного тока) измеряют действующие значения тока (эффективные, среднеквадратичные).
При включении в цепь постоянного тока показания магнитоэлектрических и электромагнитных или электродинамических приборов будет одинаковы, потому что для хорошо сглаженного постоянного тока среднее, эффективное и амплитудное значение одинаковы. В цепи без сглаживающего фильтра показания их будут различны. Среднее значение равно Iср = 0,637 Iмах, действующее значение этого же тока I = 0,707 Iмах
Значит, показания электромагнитного амперметра будут на 11% больше показаний магнитоэлектрического амперметра, так как 0,707:0,637·100% = 11%.
При измерении мощности в цепях выпрямленного переменного тока необходимо применять амперметры и вольтметры электромагнитной или электродинамической системы. [10].
13.43. Как снизить погрешность измерения, при работе с приборами ?
Для уменьшения погрешности измерения его следует производить таким образом, чтобы стрелка измерительного прибора находилась как можно ближе к верхней границе шкалы (рекомендуется в последней ее четверти или трети). Например, при измерении амперметром класса 1,0 (со шкалой 10 А) тока 4 А относительная погрешность измерения составит: δ = 1,0·10/4 = 2,5%, а при измерениях этого же тока аналогичным прибором, но со шкалой 5 А, относительная погрешность составит
δ = 1,0·5/4 = 1,25%, т.е. значение, близко к классу точности прибора. [17].
13.44. Какое сопротивление называется критическим ?
Для электромагнитного торможения гальванометра существенное значение имеет сопротивление цепи тока. Уменьшая сопротивление, на которое замкнут гальванометр, можно найти такое его значение, при котором движение подвижной части гальванометра будут уже апериодическим, а время успокоения – наименьшим. При дальнейшим уменьшении сопротивления сохраняется характер движения рамки, но движение ее замедляется, при замыкании на которое подвижная часть гальванометра движется апериодически, называется внешним критическим сопротивлением гальванометра, а гальванометр – критически успокоенным. Сопротивление, равное сумме внешнего критического сопротивления и сопротивления гальванометра, называется полным критическим сопротивлением гальванометра. [36].
13.45. Для чего у шунта имеются токовые и потенциальные клеммы ?
Шунт применяется для расширения предела измерения тока измерительного механизма. Он представляет собой сопротивление, включаемое в цепь измеряемого тока, параллельно которому присоединяется измерительный механизм. Для устранения влияния контактных сопротивлений шунты снабжаются токовыми для включения в цепь и потенциальными для присоединения измерительного механизма.
Между этими зажимами и включено сопротивление шунта
Рис. 13.5. Схема включения шунта.
а) схема соединения измерительного механизма с шунтом;
б) правильная схема подключения нескольких приборов к одному шунту;
в) не правильная схема подключения нескольких приборов к одному шунту;
Измеряемый ток цепи I и ток измерительного механизма Iи одной из параллельных ветвей связаны соотношением I = Iи Р, где Р = Rи/Rш + 1 = I/Iи – шунтирующий множитель, показывающий, во сколько раз измеряемый ток Iбольше тока Iи измерительного механизма, или во сколько раз расширяется предел измерения тока.
Rш = Rи/(Р – 1), для расширения предела измерения в Р раз необходим шунт с сопротивлением, в (Р –1) раз меньшим сопротивления измерительного механизма.
Шунты преимущественно применяются в цепях постоянного тока, так как при переменном токе распределение токов в параллельных ветвях зависит от индуктивности и частоты, что усложняет их применение и сопряжено с погрешностями. Применение шунтов с электромагнитными, электродинамическими, ферродинамическими и индукционными системами нерационально из-за сравнительно большого потребления мощности этими механизмами, что приводит к существенному увеличению сопротивления шунтов, и, следовательно, к увеличению их размеров и потребляемой мощности. [36].
В каких целях применяются добавочные сопротивления ?
Добавочные сопротивления применяются для расширения предела измерения напряжения и для исключения влияния температуры на сопротивление вольтметра. Добавочное сопротивление изготавливаются из манганина и включаются последовательно с измерительным механизмом.
Рис.13.6. Схема включения добавочного сопротивления.
Если предел измерения напряжения измерительного механизма необходимо расширить в р раз, то Rд = Rи (р – 1), т. е. Оно должно быть в (р – 1) раз больше сопротивления измерительного механизма.
Добавочное сопротивление не только расширяет предел измерения напряжения, но и уменьшает температурную погрешность вольтметра. Для постоянного тока наматываются обычно, а для переменного тока – бифилярно с целью получения безреактивного сопротивления.[36].
В чем заключаются особенности измерения сопротивлений ?
При измерении малых сопротивлений на результат измерения влияют сопротивления соединительных проводов, контактов и контактные термо-эдс. При измерении больших сопротивлений необходимо считаться с объемным и поверхностным сопротивлениями и учитывать или устранять влияние температуры, влажности и других причин. Измерение сопротивлений жидких проводников или проводников, обладающих высокой влажностью (сопротивлений заземления), производится на переменном токе, так как применение постоянного тока связано с погрешностями, вызванными явлением электролиза.
Измерение сопротивлений твердых проводников производится на постоянном токе. Так как при этом, с одной стороны, исключаются погрешности, связанные с влиянием емкости и индуктивности объекта измерения и измерительной цепи, с другой стороны, появляется возможность применять приборы магнитоэлектрической системы, имеющие высокую чувствительность и точность. Поэтому мегомметры выпускаются на постоянном токе. [36].
От чего зависят показания приборов при измерении напряжения в сети постоянного тока по отношению к земле ?
Показания вольтметра, включенного между проводом и землей, при постоянном напряжении сети зависит только от сопротивления изоляции второго провода. При нормальном состоянии изоляции каждый из вольтметров (один включен в цепи «+» - земля , второй «-» - земля) покажет напряжение, равное половине напряжения сети. Уменьшение сопротивления изоляции одного из проводников вызовет уменьшение показаний вольтметра, подключенного к этому проводу, и увеличение показаний второго вольтметра вследствие уменьшения эквивалентного сопротивления.[36].
Какие показания вольтметров будут при измерении напряжения в сети переменного тока с изолированной нейтралью ?
Для контроля изоляции в сети переменного тока с изолированной нейтралью, применяются три вольтметра (или один через переключатель фаз). При исправной изоляции всех трех проводов вольтметры показывают одинаковые фазные напряжения. При уменьшении сопротивления изоляции одного из проводов, например первого, показания первого вольтметра уменьшается, так как уменьшается разность потенциалов между первым проводом и землей. В то же время показания других вольтметров возрастут. При уменьшении сопротивления изоляции первого провода до нуля показание первого вольтметра будет равна нулю. И второй и третий вольтметры покажут линейные напряжения. [36].