§11.8. Приборы электромагнитной системы

способностью и механической прочностью. Однако этим приборам присущ ряд недостатков, основными из которых являются низкая чувствительность, невысокая точность, значительное собственное потребление энергии, неравномерность шкалы, влияние внешних магнитных полей на показания приборов.

Карточка № 11.8 (164).

Приборы электромагнитной системы

§11.9. Приборы электродинамической системы

Приборы электродинамической системы основаны на принципе механического взаимодействия проводников, по которым проходит ток.

Устройство прибора поясняется рис. 11.5. Катушка 2 неподвижна, катушка 3 помещается на оси и может поворачиваться вместе с закрепленной на ней стрелкой. Ток к подвижной катушке подводится с помощью пружин 1, которые одновременно служат для создания противодействующего момента. Успокоение подвижной системы осуществляется воздушным демпфером 4.

Рис. 11.5. Устройство прибора электродинамической

системы

Амперметры и вольтметры электродинамической системы имеют квадратичную шкалу. Широко распространены электродинамические ваттметры — приборы для измерения

электрической мощности в цепях постоянного и переменного токов. Электродинамические ваттметры имеют равномерную шкалу.

Основное достоинство приборов электродинамической системы — большая точность измерений в цепях постоянного и переменного тока. К недостаткам этих приборов следует отнести

значительное собственное потребление энергии и подверженность воздействию внешних магнитных полей.

Разновидностью приборов электродинамической системы являются ферродинамические приборы, у которых для повышения вращающего момента магнитный поток неподвижной катушки создается в специальном магнитопроводе.

Конструкция ферродинамического прибора аналогична конструкции прибора магнитоэлектрической системы, у которого постоянный магнит заменен электромагнитом. Для

уменьшения потерь на вихревые токи магнитопровод ферродинамического прибора изготовляют из тонких листов электротехнической стали или прессуют из ферромагнитного порошка с электроизоляционным наполнителем.

Ферромагнитный сердечник вносит дополнительные погрешности в измерения, однако

применение высококачественных материалов и совершенной технологии изготовления позволяет получить ферродинамические ваттметры класса точности 0,2.

Существенным недостатком приборов ферродинамической системы является зависимость их параметров от частоты измеряемого тока.

Карточка № 11.9 (127).

Приборы электродинамической системы

§11.10. Цифровые приборы

Впоследние годы все большее распространение находят цифровые электроизмерительные приборы. Эти приборы измеряют значения непрерывно изменяющейся величины в отдельные (дискретные) моменты времени и представляют полученный результат в цифровой форме.

Представление непрерывно изменяющейся физической величины в виде последовательности ее дискретных значений, отличающихся друг от друга на небольшую долю, называется квантованием измеряемой величины по уровню и по времени. Обычно интервал времени между соседними измерениями выбирают таким, чтобы отклонение изменяющейся

величины от фиксированного измеренного значения не превышало заданной погрешности измерения.

Основное достоинство цифровых приборов заключается в том, что результат измерения

может подвергаться дальнейшим физическим и математическим преобразованиям без увеличения погрешности, так как цифровое значение величины может быть с любой степенью точности представлено последовательностью сигналов (например, импульсов), каждый из которых может иметь существенные искажения.

Основными элементами цифровых электроизмерительных приборов являются триггеры, логические схемы, бесконтактные ключи и цифровые указатели.

Триггеры представляют собой электронные схемы с двумя устойчивыми состояниями, одно из которых соответствует цифре 0, другое — цифре 1. Из этих двух цифр в двоичной системе счисления можно построить любое число. Логические схемы позволяют перевести эти числа в десятичную систему и отобразить на цифровых индикаторах в привычной форме.

Вкачестве цифровых индикаторов широкое применение находят электронные лампы с фигурными электродами, имеющими форму цифр от 0 до 9.

Внастоящее время промышленностью выпускаются главным образом цифровые вольтметры. Разработаны и находят применение также цифровые амперметры, омметры, частотомеры, фазометры и другие приборы.

Применение цифровых приборов с дискретным отсчетом позволило создать многоканальные автоматические устройства для централизованного контроля многих параметров, характеризующих сложные технологические процессы. Измерение параметров производится поочередно с заданной дискретностью по времени.

Цифровые электроизмерительные приборы имеют высокую точность (погрешность от 0,1 до 1%), большое быстродействие, широкие пределы измерений, легко комплектуются с цифровыми вычислительными машинами, позволяют передавать результаты без искажения на неограниченные расстояния.

К недостаткам этих приборов следует отнести их сравнительную сложность и высокую стоимость.

Карточка № 11.10 (156).

Цифровые приборы

Для измерения тока в какой-либо ветви электрической цепи амперметр включают последовательно с ее элементами. В частности, для измерения тока нагрузки амперметр включают последовательно с потребителем (рис. 11.6, а). Чтобы включение амперметра не искажало режима работы электрической цепи, его сопротивление должно быть возможно малым.

Вольтметр включают параллельно той ветви электрической цепи, напряжение на которой необходимо измерить (рис. 11.6, б). Чтобы включение вольтметра не приводило к изменению токов в цепи, его сопротивление должно быть значительно больше сопротивления ветви, параллельно которой подключен измерительный прибор.

Рис. 11.6. Схемы включения амперметра (а) и вольтметра (б)

Для измерения мощности в цепях постоянного и однофазного переменного токов используют ваттметры электродинамической системы. Схема включения и внешний вид ваттметра электродинамической системы представлены на рис. 11.7, а, б. Неподвижную (амперметровую) обмотку ваттметра включают в цепь последовательно, подвижную (вольтметровую) — параллельно потребителю. В соответствии с этим на лицевую панель ваттметра выведены четыре зажима, два из которых обозначим символом I (токовые зажимы) а два других — символом U (зажимы напряжения). Два зажима помечены точками и называются генераторными.

Рис. 11.7. Схема включения (а) и внешний вид (б)

ваттметра электродинамической системы

Чтобы понять назначение генераторных зажимов, рассмотрим две возможные схемы включения обмоток ваттметра, изображенные на рис. 11.8. В схеме рис. 11.8, а мощность,

Таким образом, в обоих случаях возникает систематическая погрешность, зависящая от схемы соединения.

Рис. 11.8. К оценке систематической

погрешности ваттметра

Градуировку ваттметров производят по схеме рис. 11.8, а. Для получения такой схемы генераторные зажимы (помечены точками) следует объединить и подключить к одному и тому же проводу. Вместе с тем генераторные зажимы являются началами обмоток. При правильном включении ваттметра стрелка будет отклоняться вправо. Чтобы изменить направление отклонения стрелки, необходимо изменить направление тока в любой из обмоток ваттметра.

Карточка № 11.11 (331).

Измерение напряжений, токов и мощности