Тема 1.3. Электронные измерительные приборы

Программа

Общие сведения об электронных приборах. Устройство, принцип действия и технические характеристики электронных вольтметров, омметров, частотомеров и осциллографов.

Цифровые прибора, их классификация. Принцип устройства и основные технические характеристики.

Литература

Л-1, с. 105-110, 169-181, 292-298; Л-2, с. 179-238; Л-3, с. 81-99; Л-5, с.171-188, 218-265.

Методические указания

Одним из направлений совершенствования измерительной техники является разработка приборов с использованием достижений электроники. Электронные приборы по сравнению с электромеханическими обладают значительным быстродействием, большим диапазоном измерений и высокой точностью. Обратите внимание на использование электронных приборов в различных областях сельскохозяйственного производства. При изучении устройства электронного вольтметра надо вспомнить, что он представляет собой прибор с электромеханическим измерительным механизмом и схемой, выполненной на электронных приборах. Важно разработать в принципе составления структурных и принципиальных схем электронных и цифровых приборов.

Обратите внимание на их преимущества и недостатки, принцип действия, их конструкцию, область применения. Изучите и законспектируйте программный материал, ответьте на вопросы для самопроверки.

Вопросы для самопроверки

1. Почему электронные измерительные приборы получили название аналоговых?

2. На сколько групп можно разделить аналоговые электронные приборы и что собой представляет каждая группа?

3. Назначение, устройство, принцип работы электронного вольтметра.

4. Какова структурная схема вольтметра переменного напряжения среднего или действующего значения?

5. Назначение, устройство, принцип работы, структурная схема электронного осциллографа.

6. Назначение, устройство, работа и схемы электронных омметров.

7. Каковы общие свойства цифровых измерительных приборов и их обобщенная структурная схема?

8. Назначение, устройство, работа цифровых вольтметров постоянного тока.

9. Что собой представляют цифровые частотомеры и фазометры? Их технические характеристики.

10. Что собой представляют цифровые мосты? Приведите схему цифрового моста постоянного тока.

Тема 1.4. Вспомогательные средства измерения

Программа

Средства расширения диапазона измерительных приборов.

Шунтирующие и добавочные резисторы. Расчет и конструкции. Многодиапазонные приборы.

Измерительные трансформаторы тока и напряжения. Назначение, устройство, принцип действия, схемы включения и технические характеристики.

Общие сведения об источниках питания измерительных приборов.

Практическое занятие 2

Ознакомление со схемой включения и конструкциями измерительных трансформаторов тока и напряжения. Выбор измерительных трансформаторов.

Литература

Л-1, с. 72-76, 110-127; Л-2, с. 42-59; Л-3, с.99-118; Л-4, с. 323-334.

Методические указания

В практике электронных измерений часто встречается необходимость измерить ток или напряжение, значения которых превосходят номинальные величины измерительных приборов. Необходимо знать, что для расширения пределов измерения по току в цепях постоянного тока используют шунты, а в цепях переменного тока-трансформаторы тока. Расширение пределов измерения по напряжению в цепях постоянного тока осуществляется при помощи добавочных сопротивлений, а в цепях переменного тока при помощи добавочных сопротивлений и трансформаторов напряжения. Запомните, что расширение пределов измерения при помощи шунтов практически возможно лишь в цепях постоянного тока, потому что при переменном токе распределение зависит от частоты, и от частоты зависит индуктивное сопротивление прибора и шунта.

Идея шунтирования электроизмерительного прибора основана на использовании свойства параллельного соединения резисторов, а идея расширения пределов измерения приборов по напряжению основана на использовании свойства последовательного соединения резистора. Для уменьшения температурной погрешности шунта и добавочные сопротивления-манганина, так как его сопротивление мало зависит от температуры.

Следует научиться производить расчет и выбор шунтов и добавочных сопротивлений. Возможность шунтирующих и добавочных резисторов для расширения пределов измерения приборов ограничена. Увеличение напряжения, особенно в цепях переменного тока, связано с увеличением габаритов шунтов и добавочных сопротивлений и нестабильностью их сопротивлений. Поэтому в цепях переменного тока возможности приборов расширяют при помощи измерительных трансформаторов. Использование измерительных трансформаторов основано на преобразовании по величине тока, текущего в его первичной обмотке, или напряжения, приложенного к ней. Необходимо научиться производить выбор измерительных трансформаторов и определять искомые величины по показаниям приборов и коэффициентам трансформации. Уделите внимание составлению принципиальных схем с использованием измерительных трансформаторов, особенно при измерении мощности и энергии в трехфазных цепях. Уясните, как определяется максимальное количество приборов, которые могут быть подключены к одному измерительному трансформатору, почему вторичную обмотку трансформатора тока нельзя оставлять разомкнутой, какие при этом могут быть последствия.

Разберитесь, в каком режиме должен работать трансформатор напряжения и в каком режиме он фактически работает, а также, почему трансформатор тока должен работать в режиме короткого замыкания и в каком режиме он работает фактически.

По рекомендованной литературе изучите и законспектируйте программный материал. Разберите решенные примеры, изучите схемы включения и конструкции трансформаторов тока и напряжения и ответьте на вопросы для самопроверки.

Вопросы для самопроверки

1. Как выбрать шунт и добавочное сопротивление для расширения пределов измерения прибора магнитоэлектрической системы?

2. Каковы идеи шунтирования электрических обмоток приборов и использования добавочных сопротивлений в вольтметрах?

3. Начертите возможные схемы многопредельных амперметра и вольтметра, схему ампервольтметра.

4. Каково назначение и использование калибровочных шунтов?

5. Каковы назначение, особенности устройства, режимы работы и основные характеристики измерительных трансформаторов?

6. Что такое номинальная и максимальная мощности трансформаторов напряжения?

7. Что такое номинальное сопротивление нагрузки трансформаторов тока?

8. Перечислите классы точности и коэффициенты трансформации трансформаторов напряжения и трансформаторов тока.

9. В каком режиме работают трансформаторы напряжения и трансформаторы тока?

10. Какие явления могут наблюдаться, если вторичную обмотку включенного в цепь трансформатора тока оставить разомкнутой?

11. Что такое угловая погрешность измерительного трансформатора?