книги из ГПНТБ / Электрические измерения. Общий курс учебник

6П2.1.08

Э45 УДК 621.3.17.3(075.8)

А в т о р с к и й к о л л е к т и в : Байда Л. И., Добротвор-

ский Н. С, Дупіин Е. М., Исмаилов Ш. Ю., Мокиенко Д. II., Преображенский А. А., Старосельцева Е. А., Фремке А. В.

Э 45 Электрические измерения. Учебник для вузов. Изд. 4-е. Под ред. А. В. Фремке. Л., «Энергия», 1973.

424 с. с пл.

На обороте тит. л. авт.: Л. И. Байда, Н. С. Добротворский,

Е.М. Душин, III . Ю. Исмаилов, Д. Н. Мокпенко, А. А. Преображенский,

Е.А. Старосельцева, А. В. Фремке

Вкниге излагаются основы электрических измерений. Рассматриваются методы измерений электрических, магнитных и неэлектрических величин и средства измерений.

Книга предназначена для студентов электротехнических и энергетиче­ ских вузов и факультетов й может служить пособием в практической ра­ боте инженеров-электриков различных специальностей.

Издательство «Э и е р Р И Я», 1973.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Настоящая книга составлена в соответствии с программой курса электрических измерений, изучаемого в электротехнических и энер­ гетических высших учебных заведениях.

В книге рассматриваются основы теории электрических измере­ ний, методы измерений электрических, магнитных и неэлектрических величин и технические средства, используемые при электрических измерениях.

Принятая в книге систематизация материала наиболее удобна при изложении общего курса электрических измерений, охватывающего лишь самые существенные вопросы электроизмерительной техники. Объем сведений, помещенных в книге, несколько превышает содер­ жание лекционного материала, так как имеется в виду возможность использования книги студентами для самостоятельной проработки отдельных разделов программы и в некоторой степени для подготовки к выполнению лабораторных работ.

Для усвоения содержания настоящей книги необходимо знание физики, высшей математики, теоретической механики, теоретиче­ ских основ электротехники и основ электроники в объеме программы электротехнических и энергетических институтов.

При изложении материала применена Международная система единиц (СИ).

Предлагаемая книга представляет собой труд преподавательского коллектива кафедры информационно-измерительной техники Ленин­

применения в педагогической работе первых трех изданий учебника. Учтены отзывы и пожелания, полученные авторским коллективом

кафедры информационно-измерительной техники Московского ордена Ленина энергетического института: зав. кафедрой доценту Мали­ новскому В. Н., профессорам Левину М. И. и Попову В. С , доцен­ там Демидовой Р. М., Кончаловскому В. Ю., Прыткову В. Т., Гра­ цианскому И. И. и ст. преподавателю Фейгиной Д . - Н . за просмотр рукописи книги и сделанные замечания.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Глава первая

О Б Щ И Е СВЕДЕНИЯ ОБ Э Л Е К Т Р И Ч Е С К И Х И З М Е Р Е Н И Я Х

(§ 1—5 — А. В . Фремке; § 3 — Е . М. Душіш н А. В . Фремке)

4

Глава четверти я

И З М Е Р Е Н И Я Э Л Е К Т Р И Ч Е С К И Х В Е Л И Ч И Н Э Л Е К Т Р О М Е Х А Н И Ч Е С К И М И ПРИБОРАМИ

(§ 16, 18 и 19 — А. А. Преображенский; § 17 — Е. А. Старосельцева, § 20 — Н . С. Добротворский; § 21 — А. В . Фремке)

16. Намерение постоянных токов, напряжений и количества электричества 104

17.Намерение переменных токов и напряжений магнитоэлектрическими приборами с преобразователями переменного тока в постоянный . . . 112

18.Измерение переменных токов и напряжений электромагнитными, электродинамическими, ферродинамическими и электростатическими

5

Изучая грозы, Лолшносов предложил весьма оригинальный при­ бор для определения максимальной «електрической силы». Этот при­ бор содержал очень важную часть — пружину для создания противо­ действующего момента.

Вторая половина Х Ѵ Ш в. характерна завершением открытий в области статического электричества. Для исследования количест­ венной стороны электрических явлений Кулон вслед за Ломоносо­ вым и Рихманом построил и применил измерительный прибор — крутильные весы.

Конец X V I I I и начало X I X столетия ознаменовались крупными событиями в истории изучения электричества. Опыты Гальвани и ис­ следования Вольта привели к открытию электрического тока. Вслед за этим многими исследователями были открыты химическое, свето­ вое и тепловое действия тока, влияние контура, обтекаемого током, на магнитную стрелку, а также взаимодействие проводников с токами и постоянных магнитов. Разработка вопросов теории электрического тока привела к необходимости создания измерительного прибора для определения силы тока, что и было сделано Омом. Для относительного определения силы тока Ом воспользовался действием проводника с то­ ком на магнитную стрелку. При помощи такого прибора Ом экспе­ риментально установил известный закон, носящий его имя. Наконец, в 1831 г. Фарадей открыл явление электромагнитной индукции.

Вторая половина X I X в. была периодом роста новой отрасли зна­ ний — электротехники. Создание генераторов электрической энер­ гии и применение их для различных практических целей побудили крупнейших электротехников второй половины X I X в. заняться изо­ бретением и разработкой различных электроизмерительных прибо­ ров, без которых стало немыслимо дальнейшее развитие теоретической и практической электротехники.

Особенно велики заслуги в развитии электроизмерительной тех­ ники второй половины X I X и начала X X в. выдающегося русского электротехника Михаила Осиповича Доливо-Добровольского, кото­ рому принадлежит много работ и изобретений, относящихся к раз­ ным областям электротехники.

Деятельность М. О. Доливо-Добровольского в области электро­ измерительной техники протекала в нескольких направлениях.

Во-первых, М. О. Доливо-Добровольский разработал электромаг­ нитные амперметры и вольтметры, изобрел и изготовил индукционный измерительный механизм с вращающимся магнитным полем и подвиж­

Однако ввиду низкого уровня электротехнической промышленности дореволюционной России патенты М. О. Доливо-Добровольского первоначально были использованы за рубежом, в частности по ним выпускала приборы немецкая фирма АЭГ.

Во-вторых, М. О. Доливо-Добровольский выполнил ряд работ, имеющих принципиальное значение для конструирования электро­ измерительных приборов. В работе «О применении железа в электри­ ческих измерительных приборах» он не только предложил новые

8

ферродинамичеекие приборы, подчеркнув их основное достоинство — сравнительно большой вращающий момент и независимость показа­ ний от внешних магнитных полей, — но и привел ряд соображений о выборе намагничивающих ампер-витков и воздушного зазора для получения линейной зависимости между напряженностью поля и на­ магничивающей силой и малых погрешностей от гистерезиса.

В своих статьях и докладах М. О. Доливо-Добровольский поль­ зовался термином «вращающий момент» и для характеристики при­ боров указывал значения вращающего момента и веса подвижной части, что в дальнейшем привело к установлению понятия «коэффи­ циент добротности».

В-третьих, М. О. Доливо-Добровольским были предложены и осу­ ществлены новые методы электрических и магнитных измерений. Сле­ дует особо отметить его предложение изме­ рять потери в ферромагнитных материалах при их перемагпичивании при помощи ваттметра.

повернуться, так как создается вращающее поле, и при наличии проти­ водействующего момента в виде спиральной пружины 4 угол пово­ рота диска может служить мерой сдвига фаз или величины isincp, где ф — угол сдвига фаз между током и напряжением.

Ко второй половине X I X в. относятся работы в области электро­ измерительной техники одного из выдающихся русских физиков Александра Григорьевича Столетова. В своем «Исследовании функции намагничивания мягкого железа» А. Г. Столетов изложил открытый им закон изменения магнитной проницаемости в зависимости от на­ пряженности поля (величину, показывающую, как изменяется намаг­ ниченность с изменением напряженности поля, А. Г. Столетов назы­ вал «функцией намагничения» (теперь она называется магнитной

в том, что испытуемому образцу придавалась форма т'ороида, образец намагничивался током в обмотке на тороиде, а величина намагничен­ ности его определялась по индукционному току в другой катушке, намотанной на том же образце. Этот ток измерялся баллистическим гальва нометром.

9