Тема 4. Міри і перетворювачі електричних величин.

2.4.1 Міри електичних величин.

2.4.1.1. Міри напруги.

Найбільш точною мірою напруги є міра ЕРС постійного струму у вигляді нормального елемента (так званого НЕ) – гальванічного елемента з точно визначеною ЕРС. Значення ЕРС кожного нормального елемента (1,01854-1,01960) вказується у свідоцтві на кожний конкретний нормальний елемент. Значення цієї ЕРС залежить від температури, струму навантаження та механічних впливів. Тому для стабілізації ЕРС НЕ застосовують термостатування, обмеження струму навантаження (1-5 мкА впродовж 1хв) та недопущення різних механічних впливів. Крім нормальних елементів як міри напруги постійного струму, використовують міри напруги, створені на основі кремнієвих стабілітронів або на перемінному струмі на основі стабілізованих схем RC-генераторів.

Такі міри дають можливість з достатньою для технічних і лабораторних вимірювань точністю знімати з них досить великі (до 10-ків вольт) напруги при струмах до кількох ампер.А нормальні елементи використовуються тільки в метрологічних вимірюваннях при перевірці зразкових приладів.

2.4.1.2. Міри електричного опору.

Існують однозначні міри опору з нормованим резестивним елементом начення опору, та багатозначні міри опору - магазини опору, виконані у вигляді набору резисторів з можливістю їх вмикання у різних комбінаціях.

2.4.1.3. Міри індуктивності і взаємоіндуктивності.

Такими мірами є вимірювальні катушки, варіометри та магазини індуктивностей та взаємоіндуктивностей. Катушки індуктивності мають одну обмотку, катушки взаємоіндуктивності – дві – первинну і вторинну обмотку. Варіометри мають 2 катушки: рухому (ротор) й нерухому (статор). Зміною їх взаємного положення забеспечується плавна зміна L або М..

4. Міри ємкості.

Мірами ємкості служать вимірювальні конденсатори і магазини ємкості.

2.4.2. Перетворювачі електричних величин.

2.4.2.1.Шунти і додаткові резистори.

Шунти служать для розширення діапазона вимірювального струму і являють собою резистор з двома струмовими затискачами, призначеними для вмикання у коло вимірюванного струму і 2-ома потенційними затискачами меньших розмірів для підмикання до мілівольтметра.

Із схеми видно, що шунти є претворювачами струму в напругу, яка однозначно зв’язана зі струмом у колі вимірювань.

Додаткові резистори застосовуються для розширення границь вимірювання напруги вольтметрами, або кіл напруги електродинамічних ватметрів. Додатковий резистор підмикається послідовно з вольтметром або в коло напруги ватметром. Додаткові резистори і шунти бувають внутрішніми і зовнішніми, індивідуальними і взаємозамінними.

2.4.2.2. Вимірювальні трансформатори.

Призначені для перетворення (трансформации) вимірюванних перемінного струму або напруги, а також для підвищення безпеки роботи персоналу при вимірюваннях у колах високої напруги, коли первинне коло трансформатора знаходиться під високою напругою. Конструктивно вимірювальні трансформатори складаються з феромагнітного осердя тороідального виду, на який, ізольовано один від одного, намотані первинна і вторинна обмотки.

2.4.2.3. Подільники напруги .

Існують три різновиди подільників напруги:

• резистивні;

• індуктивні;

• ємкісні.

Резистивні подільники використовуються як на постійному так і на перемінному струмі, для розширення границь вимірювання за напругою приладів з високим вхідним опором.Схема простішого одногранічного резистивного ПН має вигляд:

Номінальний коєфіцієнт поділу при

R₁

U₁

R₂ U₂ Rн

Але коли навантаження призводить до того, що дійсний коефіцієнт поділу буде дорівнювати

Звідки видно, що дійсний коефіцієнт поділу наближається до номінального при дуже високому опорі навантаження, яким є вимірювальний прилад.

Індуктивний подільник напруги – це масштабний електромагнітний подільник, що поділяє із визначеною точністю вхідні напруги перемінного струму. За принципом дії він подібний вимірювальним трансформаторам.

Ємкісні подільники застосовуються на перемінному струмі для розширення границь вимірювання електростатичних вольтметрів. Схема простішого ємнісного подільника має вигляд:

C₁

U₁

C₂ U₂

Номінальний коефіцієнт поділу

Метрологічні характеристики всіх мір і перетворювачів нормовані відповідними держстандартами.