2.2. Електтровимірювальні перетворювачі в колах змінного струму

Трансформатори струму

Вимірювальний трансформатор струму — трансформатор, який призначений для перетворення струму до значення, зручного для виміру. Первинна обмотка трансформатора струму включається послідовно у ланцюг зі змінним струмом, що вимірюється. А у вторинну включаються вимірювальні прилади. Струм, що протікає по вторинній обмотці трансформатора струму, пропорційний струму, що протікає у його первинній обмотці.

Трансформатори струму широко використовуються для вимірювання електричного струму й у пристроях релейного захистуелектроенергетичних систем, у зв'язку з чим на них накладаються високі вимоги по точності. Трансформатори струму забезпечують безпеку вимірювань, ізолюючи вимірювальні ланцюги від первинного ланцюга з високою напругою, яка часто складає сотні кіловольт.

Зазвичай, трансформатор струму виготовляється з двома і більше групами вторинних обмоток: одна використовується для підключення пристроїв захисту, інша, більш точна — для підключення засобів обліку і вимірювання (наприклад, електричних лічильників).

Трансформатор напруги

Трансформатор напруги , вимірник трансформатор електричний, призначений для перетворення високої напруги в низьке в ланцюгах виміру і контролю. Вживання Т. н. дозволяє ізолювати ланцюги вольтметрів, частотометров, електричних лічильників, пристроїв автоматичного управління і контролю і так далі від ланцюга високої напруги і створює можливість стандартизації номінальної напруги контрольно-вимірювальної апаратури (частіше за всього нього приймають рівним 100 в ). Т. н. підрозділяються на трансформатори змінної напруги (зазвичай їх називають просто Т. н.) і трансформатори постійної напруги.

Загрузка...

  Первинна обмотка (ПО) трансформатора змінної напруги (див. мал. 1 , а, би) складається з великого числа (w ₁ ) витків і підключається до ланцюга з вимірюваною (контрольованим) напругою U ₁ паралельно. До затисків вторинної обмотки (У) з числом витків w ₂ (w ₂ << w ₁ ) під'єднують вимірювальні прилади (або контрольні пристрої). Оскільки внутрішній опір останніх відносно велике, Т. н. працює в умовах, близьких до режиму холостого ходу, що дозволяє (нехтуючи втратами напруги в обмотках) рахувати U ₁ і U ₂ приблизно рівними відповідним едс(електрорушійна сила) і пропорційними w ₁і w ₂ , тобто U ₁ w ₂ » U ₂ w ₁ . Знаючи відношення ( трансформації коефіцієнт ), можна за результатами виміру низької напруги у У визначати високу первинну напругу. Наближений характер співвідношення між U ₁ і U ₂ обумовлює наявність погрішності по напрузі і кутовій погрішності знайденої величини U ₁ . У компенсованих Т. н. виробляється компенсація цих погрішностей. Т. н. встановлюють головним чином в розподільних пристроях високої напруги. Їх випускають в однофазном і трифазного виконання. Більшість Т. н. на напругу понад 6 кв — маслонаповнені. Т. н. на напругу понад 100 кв роблять, як правило, каскадними. Лабораторні Т. н. — зазвичай багатомежні.

2.3 Електровимірювальні перетворювачі неелектричних величин

Генераторні датчики

Генераторные датчики являются источником непосредственно выдаваемого электрического сигнала. Это — термоэлектрические преобразователи; устройства, в основе функционирования которых лежат пиро- и пьезоэлектрические эффекты, явление электромагнитной индукции, фотоэффект, эффект Холла и др.

В параметрических датчиках под воздействием измеряемой величины меняются некоторые параметры выходного импеданса.

Импеданс датчика обусловлен его геометрией и размером элементов, а также электромагнитными свойствами материала: удельным электросопротивлением, относительной магнитной проницаемостью относительной диэлектрической проницаемостью.

В преобразователях этого типа сигнал формируется измерительной цепью (потенциометрической или мостовой схемой, колебательным контуром, операционным усилителем). Параметрическими преобразователями являются большинство датчиков силы, давления, перемещения.

Несмотря на разнообразие датчиков, используемых в робототехнических и мехатронных системах, они должны быть унифицированы. Унифицированным преобразователем (трансмиттером) является датчик, имеющий нормированный диапазон сигнала на выходе.

Согласно международному стандарту ОГМ/УОЕ 2600, нормированные сигналы должны находиться в диапазонах: сила тока 0...± 5 мА или 0...± 20 мА; напряжение 0...± 1 В или 0...± 10 В. В устройствах с нормированными токовыми сигналами допускается применение измерительных приборов с внутренним сопротивлением 1 кОм.

В устройствах с нормированными сигналами напряжения сопротивление должно превышать 1 кОм.

Параметричні датчики

Параметрические датчики требуют вспомогательный источник электрической энергии. [1]

Параметрические датчики разделяются по выходному параметру электрической цепи на датчики активного сопротивления, индуктивные датчики и емкостные датчики. [2]

Параметрический датчик включен в одно из плеч мостовой измерительной схемы. При определенном значении Rt мостовая схема сбалансирована, и напряжение разбаланса Ия6 равно нулю. Последний кинематически связан с движком реохорда Rp и перемещает его движок в ту или другую сторону до тех пор, пока снова не установится равновесие моста, после чего двигатель останавливается. [3]

Параметрические датчики характеризуются большим разнообразием и широко применяются для измерения перемещений. [4]

Параметрические датчики включают в цепь, содержащую источник тока и чувствительный измерительный прибор, который регистрирует изменение силы тока, вызванное изменением сопротивления датчика. [5]

Конструктивные схемы датчиков вихревых токов / - возбуждающая обмотка. / / - измерительная обмотка. / - плоская деталь ( полупространство. 2 - пруток. 3 - труба. 4 - лист.

Параметрические датчики более просты, и, кроме того, у них рабочий частотный диапазон шире, чем у трансформаторных датчиков. [6]

Параметрические датчики имеют посторонний источник тока, а входная величина, воздействуя на сопротивление, емкость или индуктивность датчика, изменяет величину тока, напряжение, частоту, фазу тока. Параметрические датчики 0ывают омические, индуктивные и емкостные. [7]

Параметрический датчик импульсов, работающий с генератором, расположен в корпусе распределителя зажигания. Датчик имеет неподвижный Ш - образный фер-ритовый сердечник, на среднем стержне которого расположена обмотка / / /, включенная в цепь базы транзистора генератора, а на боковых - обмотки положительной / / и отрицательной / обратной связи, включенные в коллекторную цепь транзистора генератора. Обмотки / и / / соединены последовательно-встречно, чтобы их суммарный магнитный поток равнялся нулю при разомкнутом сердечнике. [8]

Для параметрических датчиков ( за исключением виброчастотных) в случае статического приложения измеряемой силы, когда в датчике не происходит никаких преобразований мощностей, мерой для нагружения источника силы может служить только упругая энергия, накопленная в упругом элементе. [9]

Из параметрических датчиков наиболее распространенными являются реостатные ( датчики сопротивления), емкостные, индуктивные датчики, датчики с терморезисторами, тензорезисторы, фотоэлектрические датчики, а из генераторных датчиков - термоэлектрические ( термопары) и индукционные, в которых неэлектрическая величина преобразуется в ЭДС. [10]

Для параметрических датчиков ( за исключением виброчастотных) в случае статического приложения измеряемой силы, когда в датчике не происходит никаких преобразований мощностей, мерой дяя нагружения источника силы может служить только упругая энергия, накопленная в упругом элементе. [11]

Из параметрических датчиков наиболее распространенными являются реостатные ( датчики сопротивления), емкостные, индуктивные датчики, датчики с терморезисторами, фотоэлектрические датчики, тензо-резисторы, а из генераторных датчиков - термоэлектрические ( термопары) и индукционные, в которых неэлектрическая величина преобразуется В Э. Д. С. [12]

3.Електромеханічні прилади

3.1 Основні характеристики електромеханічних вимірювальних приладів

Вимірювальний механізм сприймає енергію вимірюваного сигналу і перетворює її в кутове переміщення деякої рухомої частини, жорстко пов’язаної з покажчиком. Для переміщення рухомої частини необхідно, щоб на неї діяв обертаючий момент  . Якщо на рухому частину ніякі інші сили не діють, то її відхилення буде максимальним незалежно від величини обертаючого моменту. Щоб кожному значенню обертаючого моменту відповідало своє відхилення рухомої частини, необхідний протидіючий момент  ,спрямований назустріч обертаючому і зростаючий при збільшенні кута повороту покажчика  . Рухома частина повертається — доти, поки зростаючий протидіючий момент не виявиться рівним обертаючому