Elektrotehnika_i_elektronika_2008

341 Глава 2: Электромагнитные устройства и электрические машины

(1)

1

a

Рис. 2.161. Схема (a) и векторная диаграмма (б) электрического вала c асинхронными двигателями .

щей трехфазной сети переменного тока, а трехфазные обмотки роторов соединены между собой таким образом, чтобы наводимые в

Если нагрузка обоих валов 1, б одинакова, то они вращаются

синхронно с одинаковой скоростью. Вследствие встречного направ-

ления ЭДС вспомогательных машин. иг и их ^авенства ток •

•2

в цепи их роторов I2 будет отсутствовать , и уравнительные маши- н ы 3 и 4 моменты развивать не будут. Если же по каким-либо причинам увеличится момент сопротивления нагрузки М на валу б,,

то ротор двигателя 4 начнет отставать по скорости от ротора двига-

теля 3 и вектор ЭдС этой машины Е 2(2) повернется в пространстве

против хода часовой стрелки на угол 9 относительно своего прежне-

го положения (рис. 2.1 6 1, б). В результате этого в цепи обмоток ро -

торов двигателя 3 и 4 появится .разностная ЭДС л Е, под действием

которой по обмоткам роторов начнет протекать уравнительный ток

I2• Так как проекция вектора этого тока на вектор ЭДС Е2?} будет

положительной, то двигатель 4 начнет развивать дополнительный движущий момент на валу б; за счет чего его скорость будет вырав-

ниваться co скоростью вала 1.

' Глава 3

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ

ИЗМЕРЕНИЯ И ПРИБОРЫ

3.1. Роль измерений в электротехнике

B любой области знаний измерения имеют исключительно большое значение, но особенно важны они в электротехнике..

Механические, тепловые, световые явления человек ощущает при помощи своих органов чувств. Мы, хотя и приблизительно, можем оценить размеры предметов, скорость их движения, яркость светящихся тел. Долгое время именно так люди изучали звездное небо.

Но мы с' вами совершенно одинаково реагируем на проводник,

ток которого равен. 10 мА или 1 А (т. е. в 140 раз больше).

Мы видим форму проводника, его цвет, но наши органы чувств

не позволяют оценить величину тока. Точно так же мы совершенно равнодушны к магнитному полю, созданному катушкой, электрическому полю между обкладками конденсатора. Медицина устано

вила определенное влияние электрических и магнитных полей на орtанизм человека, но это влияние мы не ощущаем, и величину

электромагнитного поля оценить не можем..

Исключение составляют только очень сильные поля. Но и здесь 'неприятное покалывание, которое можно заметить гуляя около высоковольтной линии передачи, не позволит нам даже приблизительно оценить величину электрического напряжения в .линии.

Все это заставило физиков и инженеров с первых шагов исследования и применения электричества пользоваться электроизмерительными приборами.

измерительных величин на расстояние, большой скорости измеренйй и передачи, a также высокой точности и чувствительности оказались предпочтительнее.

Электрические измерения и приборы, методы и средства обеспечения их единства, способы достижения требуемой точности — все

это относится к метрологии, а принципы и методы установления

оптимальных норм и правил взаимодействия — к стандартизации.

В Российской Федерации стандартизация и метрология объединены в единой государственной службе — Государственном комитете стандартов. B 1963 г. ГОСТ 9867- б 1. ввел Международную систему единиц (Си) на базе метра (м), килограмма (кг), секунды (с), ампера (А), кельвина (К) и канделы (кд). '

Вопросы электрических измерений и приборов проще воспринимаются, еслi известны содержание терминов. и определении.

Метрология — наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства, способах достижения требуемой точности.

Измерение -- нахождение значения физической величины опыт-

ным путем c помощью специальных технических средств. Результат измерения -- значение физической величины, найден-

ной путем измерения. .

;Мера — средство измерений, предназначенное. для воспроизведения физической величины заданного размера (например, единицы измерения света — кд).

Измерительный преобразователь -- средство измерений для вы работки сигнала измерительной информации в форме, удобной для передачи, дальнейшего преобразования, обработки (или хранения), но не поддающейся непосредственному восприятию наблюдателем. Первичный измерительный преобразователь. — датчик.

Измерительный прибор — средство . измерений, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем.

3.3. Методы измерений. Погрешиость измерений

Для различных измеряемых электрических величин существуют свои средства измерений, так называемые меры. Например, мерами ЭД.С служат нормальные элементы, мерами электрического сопротивления измерительные резисторы, мерами индуктивности — измерительные катушки .индуктивности, мерами электрической емкости — конденсаторы постоянной емкости и т. д.

На практике для измерения различных физических величин применяют различные методы. Последние в зависимости от способа

получения. результата делятся на прямые й косвенные. При прямом

измерении значение величины получагот непосредственно из опытных данных. При косвенном'измерёнии яскомое значение величины

находят путем подсчета с' использованием известной зависимости между этой величиной и величинами, получаемыми на основании прямых измерений. Так, определить сопротивление участка цепи можно путем измерения протекающего 'по нему тока и приложенного напряжения c последующим подсчетом этого сопротивления из закона ома. Наибольшее распространение в электроизмерительной технике получили методы прямого измерения, так как они обычно

проще и трёбуют меньших затрат времени.

в электроизмерительной технике используют также методсрав- нения, в основе которого лежит 'сравнение измеряемой величины c воспроизводимой мерой. Метод сравнения может быть компенсационным и мостовым. Примером применения компенсационного метода служит измерение ' напряжения путем сравнения его значе-

ния co значением 'ЭДС нормального элемента. Примером мостово-

е; метода является измерение сопротивления c помощью четырехпJ,ечной мостовой схемы: Измерения компенсационным и мо^товым методами очень точные, но для ' их проведения требуется

более сложная измерительная техника:

При любом измерении неизбежны погрешности, т. е. отклонение

результата измерения от истинного значения измеряемой величи-

ны, которые обусловливаются, c одной стороны, непостоянством параметров элементов измерительного прибора, несовершенством

измерительного механизма (например, наличием трения и т. д.),

влиянием внешних факторов (наличием магнитных и электрических полей), изменением температуры окружающей среды и т, д., a

c другой стороны — несовершенством органов чувств человека и

другими случайными факторами. Pазность между показанием прибора Ап и действительным значением измеряемой величины АД выражается в единицах измеряемой величины и ' называется абсолют-

но V погрешностью измерения: '

й

дА = Ап — АД .

Величина, обратная по знаку абсолютной погрешности, носит название поправки:

ЛР =- --ЛА = АД -- Ап

Для получения истинного знамения измеряемой величины необхо-

димо к измеренному значению велйчйны прибавить поправку:

4 Ап +. ЛА .

'Для оценки точности произведенного измерения служит относительная погрешность S, которая 'представляет собой отношение

абсолютной. погрешности к истинному значению измеряемой вели- .

чины, выраженное обычно в процентах:

347 Глава З. Электрические измерения и приборы

тельного прибора и представляет собой жирно выделенную или об-

веденную кружком цифру. . Шкалу прибора разбивают на деления. Цена деления (или посто^

. янная прибора) есть разность значений величины, которая соответствует двум соседним отметкам шкалы. Определение цены деления., например вольтметра и амперметра, производят следующим обра- зом: С,', = UH/N-- число' вольт; приходящееся на одно деление шка лы; С = IH/N -- число ампер, приходящееся на одно деление шкалы; N — число делений шкалы соответствующего прибора. Но иногда встречаются приборы с неравномерно разбитой по делени- ям шкалой, цену деления нужно определять на участке шкалы, на-

пример, цену маленьких. делений определяют на участке между

большими делениями c цифровой разметкой..

Важной характеристикой прибора является чувствительность S, которую, например, для вольтметра s и амперметра s1, определяют следующим образом: Sн = N/ UH -- число делений шкалы, при

ходящееся на 1 B; SI = N/IH — число делёний шкалы, приходящее

ся на 1 A. .

другой важной метрологической характеристикой прибора является его надежность -- способность сохранять'заданные характеристики при определенных условиях работы в течение заданного времени. Количественной мерой надежности является вероятность безоткaзной работы (ВБР) вероятность того, что в течение определенного времени T непрерывной работы не произойдет ни одного отказа. Так, амперметры и .вольтметры типа Э8027 имеют мини- мaльнoе значение ВБР 0,96 за 2000 ч непрерывной работы. Иными

словами, из 100 таких приборов. за 2000 часов непрерывной работы

лишь 4 будут нуждаться в ремонте. .

3:4. Классификация электроизмерительных приборов и тexничecкиe требования,

предъявляемые к ним

Электроизмерительные приборы классифицируют по различным

признакам.

По роду измеряемой величины электроизмерительные приборы

подразделяют на амперметры, вольтметры, ваттметры, счетчики электрической энергии, фaвoмeтpы, чacтoтoмepы, oммeтpы и т д. Условное обозначение по роду измерительной величины (табл. 3.1) наносится на лицeвyю сторону прибора. Ha шкалах электроизмери- тельных приборов указывают также условные обозначения, oтpaжa= ющиe род измеряемого тoкa, класс' точности прибора, испытатель-