8.3.Электромагнитные приборы

Принцип действияоснован навзаимодействии магнитного поля неподвижной катушки с током с подвижным ферромагнитным сердечником.

Назначение – измерение постоянных и переменных электрических величин

Принцип действия– Ферромагнитный якорь втягивается в катушку, по которой протекает измеряемый ток. Противодействующий момент создается пружиной.

Конструктивные варианты:

Уравнение преобразования:

При несинусоидальном токе :, где- среднеквадратичные значения гармоник тока.

Свойства:

• применимость на постоянном и переменном (в том числе несинусоидальном) токе;

надежность; большая перегрузочная способность (уникальность);

• невысокая точность; большое потребление энергии; узкий частотный диапазон, неравномерная шкала.

8.4.Электродинамические приборы

Принцип действия основан на взаимодействии магнитных полей подвижной и неподвижной катушек с токами.

Назначение – измерение постоянных и переменных величин

Принцип действия – вращающий момент обусловлен силами взаимодействия тока подвижной катушки с током неподвижной. Момент противодействия создает пружина.

Уравнение преобразования:

Свойства:

• применимость в цепях постоянного и переменного (в том числе несинусоидального) тока;

высокая точность; фазочувствительность;

• низкая перегрузочная способность;

большое потребление энергии.

Уникальность приборов: А , V , P , φ и f (в частотном диапазоне до 10 кГц).

Электродинамические ваттметры

Схемы включения:

а) б)

Погрешность схемы включения ваттметра:

В схеме а) ;

;

в схеме б) ;

Схема а): для высокоомной нагрузки; б): для низкоомной

8.5.Электростатические приборы

Назначение – измерение напряжения постоянного и переменного

Принцип действия

Принцип действия основан на взаимодействии электрически заряженных подвижных и неподвижных проводников (пластин).

Вращающий момент обусловлен электрическим полем, созданным между электродами измеряемым напряжением. Момент противодействия – пружиной.

Конструкция:

Уравнение преобразования:

Свойства:

*применимость для измерения постоянного и переменного (в т.ч. несинусоидального) высоковольтного (уникальность) напряжения;

ничтожное потребление мощности (R_вх до 10¹⁴ Ом); широкий диапазон частот (до 10⁷ Гц).

*низкая чувствительность, неравномерная шкала.

Область применения: в качестве вольтметров в цепях высокого напряжения ( до ~3000 кВ) в широком диапазоне частот.

Класс точности электромеханических приборов.

Класс точности выражается, как правило, через приведенную погрешность

p – выбирается из ряда: 1.0; 1.5; 2.0; 2.5; 4.0; 5.0; 6.0., где n= 1; 0; -1; -2; -3; …..

Значениеp указывается на шкале прибора в виде цифры, например – 2.5. Это значит, что класс точности данного прибора 2.5%. Погрешность измерения в этом случае определяется по формуле:, где- конечное значение на шкале прибора.

Часто вольтметры магнитоэлектрической системы

используются в качестве измерителей напряжения

на выходе генераторов сигналов. На фото – индикатор

выходного напряжения генератора синусоидальных сигналов

Г3-109. Его класс точности равен 4%.

Для расширения диапазонов измерения используется

переключатель диапазонов (15mV; 50mV; 150mV;

1.5V; 5V; 15V.). Для повышения точности

измерений имеется две шкалы (кратные 5 и 15).

Шкала с конечным значением «5V» используется на диапазонах: 50mV, 500mV, 5V.

Шкала с конечным значением «15V» используется на диапазонах: 15mV,150mV, 1.5V, 15V.

Пример: измеренное напряжение равно 4 В. Если мы включили диапазон «15V»,то погрешность измерения равна :. Если переключим на диапазон «5В», то погрешность измерения составит :, т.е.в 3 раза меньше.

В принципе, измерение напряжения в диапазоне от единиц мВ до 15 Вольт можно проводить на диапазоне «15V», но при этом с уменьшением величины измеряемого напряжения начнет резко возрастать погрешность измерения. В качестве парадокса приведем пример из практического занятия со студентами. Студентка «Х» пыталась измерить напряжение величиной 0.5В на диапазоне «15V». Удивительно, но результат она получила: около 440мВ («на глаз», примерно четвертая часть первого деления шкалы). Когда ее попросили оценить погрешность измерения по известной формуле, она получила потрясающий результат - 13636%, чему была крайне удивлена!

Легко подсчитать:

При использовании шкальных приборов, необходимо так выбирать диапазон измерений, чтобы указатель (стрелка, световой «зайчик») находился ближе к конечному значению шкалы.

Электромеханические приборы относятся к пассивным средствам измерения. В их структуре отсутствуют активные (усилительные) схемы. Чувствительность ЭМП полностью определяется чувствительностью измерительного механизма.

К пассивным средствам измерения можно отнести еще один класс средств измерения –измерительные мосты постоянного и переменного токов.