3. Классификация электроизмерительных приборов

ПО РОДУ ИЗМЕРЯЕМОЙ ВЕЛИЧИНЫ

Амперметры и вольтметры

Амперметр - прибор для измерения тока. Чтобы прибор показывал величину тока, необходимо включить в цепь его таким образом, чтобы через него протекал весь измеряемый ток или заранее известная часть, т.е. включение в цепь должно быть последовательным (рис. 5).

Вольтметр - прибор для измерения напряжения. При измерении вольтметр включают параллельно тому участку, на концах которого хотят измерить разность потенциалов (рис. 6).

В ольтметр отличается от амперметра только внутренним сопротивлением (R_V >> R_А). У вольтметра последовательно с обмоткой рамки подключается добавочное сопротивление.

Падение напряжения на измеряемом участке равно падению напряжения на сопротивлении вольтметра:

U = I_V R_V ,

где I_V - ток, протекающий через вольтметр, R_V - сопротивление вольтметра.

Так как R = const, а угол отклонения стрелки прибора зависит от тока, то шкала может быть проградуирована по напряжению. Чтобы включение вольтметра не изменяло заметно режима цепи, сопротивление вольтметра должно быть велико по сравнению с сопротивлением исследуемого участка цепи.

Гальванометры

Гальванометрами называются чувствительные приборы, служащие для измерения весьма малых токов, напряжений и количества электричества (соответственно меньше 10^-6 А, 10^-6 В, 10^-6 К).

По принципу действия и устройству гальванометры бывают магнитоэлектрические с подвижной катушкой, магнитоэлектрические с подвижным магнитом, струнные, термогальванические, электродинамические и электрометры.

Многопредельные и комбинированные приборы

Промышленность изготавливает измерительные приборы, которые имеют несколько пределов измерения и могут служить как амперметрами, так и вольтметрами. Электрическая схема таких приборов переключается таким образом, что изменяется их внутреннее сопротивление путем подключения шунтов и дополнительных сопротивлений.

4. Расширение пределов измерения

ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ

Для расширения пределов измерения амперметров используются шунты - калиброванные сопротивления, которые подключаются параллельно рамке прибора (рис. 7). Шунты подбираются таким образом, чтобы по рамке прибора протекала лишь часть измеряемого тока, не превышающая предельно допустимого тока для данной обмотки.

Если необходимо измерить ток в n раз больший предела измерения прибора, то надо включить шунт сопротивлением R_Ш .

R_A R_A

R_Ш = ——————— = ————— .

(I /I_A) - 1 n - 1

Для расширения пределов измерения вольтметра применяется добавочное сопротивление, которое включается последовательно с вольтметром (рис. 8).

Если необходимо измерить напряжение в n большее предела измерения прибора, то необходимо подключить добавочное сопротивление R_ДОБ.

R_ДОБ = R_V (n - 1) .

Для увеличения пределов измерения приборов переменного тока применяются измерительные трансформаторы тока (рис. 9) и измерительные трансформаторы напряжения (рис. 10).

5. Класс точности электроизмерительных приборов

Для электроизмерительных приборов класс точности указывается в виде числа, равного основной приведенной погрешности, т.е. максимальной абсолютной погрешности, выраженной в процентах от максимального значения измеряемой величины при работе в нормальных условиях.

Так амперметр класса 1,5 с полной шкалой 1А измеряет протекающий через него ток с погрешностью, не превосходящей (1,5/100)·1А = 15 mА. Погрешность 15 mA составляет небольшую долю от измеряемого тока лишь при измерении токов порядка 1А, т.е. при отклонении стрелки почти на всю шкалу. При отклонении стрелки на 1/2 шкалы относительная погрешность составляет уже 3% от измеряемой величины, а при измерении меньших токов может составить 10-20% от величины измеряемого тока. Поэтому рекомендуется выбирать для измерений прибор, на котором измеряемый ток вызывает отклонение больше, чем на половину шкалы.

Выпускаются приборы следующих классов точности:

0,05; 0,1; 0,2 - образцовые приборы, применяемые в основном для проверки и градуировки рабочих приборов;

0,5; 1,0 - лабораторные приборы массового употребления;

1,5; 2,5; 4,0 - технические приборы.

Приборы более низкой точности служат для оценочных измерений и называются обычно указателями.

Приборы специального назначения могут иметь класс точности, отличающийся от перечисленных выше стандартов.