12 Измерение электрических величин

12.1 Измерение тока и напряжения

Диапазон значений тока и напряжения, измеряемых в современной практике, весьма широк: от 10^-17 до 10⁶А и от 10^-9 до 10⁶В, их частотный диапазон составляет от нуля до сотен мегагерц.

Для измерения тока и напряжения могут применяться приборы различных систем и классов.

Выбор приборов должен осуществляться исходя из соответствия их свойств конкретным условиям измерения, с учетом особенностей методик измерения.

Необходимо помнить:

1. Наиболее высокий класс точности имеют приборы, пределы измерения которых отвечают средней области диапазонов применения: 0,01÷10А, 0,1÷600В

2. При измерении тока и напряжения необходимо выбирать приборы, которые потребляют мощность значительно меньшую мощности, рассеиваемой в исследуемой цепи. В этом случае погрешность метода измерения будет незначительной.

Итак, пусть необходимость измерить ток I_X в цепи потребителя сопротивлением R, питаемого от источника ЭДС E с внутренним сопротивлением R₀. Значение тока I_X в этой цепи I_X= , включение же амперметра в цепь приведет к изменению тока I_X до I_A= . Погрешность метода измерения – относительная погрешность будет

= , а т.к. I²R=P, то =- т.е. зависит от мощности А, от отношения Р_А и суммарной мощности.

Подобное можно увидеть рассматривая и вольтметр. Без вывода можно запомнить, что δ_МО пропорциональна отношению мощности вольтметра и потребителя, уменьшается с увеличением соотношения R/R₀, а также с увеличением R_V.

3. Gри измерениях переменных токов и напряжений необходимо также считаться также с влиянием реактивных составляющих сопротивлений приборов на режим исследуемой цепи, особенно в случае резонансов.

4. В случае косвенных измерений (мощности, например) с помощью А и V нужно иметь ввиду и место включения прибора в цепь и выбирать ту схему, которая лает минимальную погрешность (рассмотрим позже).

12.1.1 Измерение постоянных тока и напряжения

1. Чаще всего используют магнитоэлектрические приборы, которые свойственна высокая чувствительность, точность и шириной диапазон измерений.

2. Основные схемы измерения напряжения и тока приборами прямого преобразования имеют вид.

3. Для расширения диапазонов измерения V и I применяются R_g и R_ш.

4. Класс точности R_g и R_ш должны быть выше классов точности приборов.

5. Для измерения постоянных токов и напряжений применяются электродинамические приборы, которые по точности не уступают магнитоэлектрическим, но имеют несколько более узкий диапазон измерений (от 1мА до 10А и от 1 до 600В). Они потребляют значительно большую мощность. Поэтому их применение на постоянном токе ограниченно.

6. Из-за сравнительно узких диапазонов измерения, измерения большой мощности потребления и невысокой точности не находят широкого применения на постоянном токе ферродинамичные и электромагнитные приборы.

7. Существенное преимущество по сравнению с перечисленными выше приборами имеют электростатические вольтметры – на постоянном токе они практически не потребляют мощности от исследуемого объекта – т.к. выходное сопротивление достигает 10¹⁴Ом. Поэтому их особо целесообразно применять в маломощных цепях. Их целесообразно применять для измерения высоких напряжений до 300кВ.

8. Наиболее широкие возможности измерений постоянных токов и напряжений имеют электронные, аналоговые и цифровые приборы. У них очень широкие диапазоны измерений, как правило высокая точность (электронные до 0,2, цифровые до 0,02).

9. Цифровые могут сами выбирать диапазон (часто), у цифровых есть возможность передачи и регистрации результатов измерений.

10. Наиболее точные измерения тока и напряжения осуществляются с помощью компенсаторов постоянного тока. Погрешность измерений не превышает 0,001…0,002%.