36.Амперметры и вольтметры термоэлектрической системы.

Такие приборы представляют собой сочетание магнитоэлектрического измерительного механизма и термоэлектрического преобразователя. На рис. приведена схема термоэлектрического амперметра. В этой схеме 1 – термопара, 2 – нагреватель. Температура нагревателя определяется силой тока, протекающего через него. С увеличением температуры нагревателя на выходе термопары 1 возникает термо - ЭДС, а в цепи измерительного механизма ток I_И. Термо – ЭДС термопреобразователя пропорциональна количеству теплоты выделяемой нагревателем. Количество теплоты пропорционально квадрату действующего тока I²_X. Ток в цепи измерительного механизма I_И=Е/R_И, где Е – термо – ЭДС, R_И – сопротивление цепи катушки измерительного механизма. В результате показания термоэлектрического прибора должны быть пропорциональны квадрату действующего значения измеряемого тока. Реально квадратичный характер шкалы проявляется только в начальной её части. Он исчезает с увеличением тепловых потерь нагревателя при возрастании тока. Теплота, выделяемая током в нагревателе, не зависит от частоты в широких пределах. Поэтому, термоэлектрические приборы применяются как на постоянном токе, так и в области радиочастот. Для расширения пределов измерений термоэлектрических амперметров в сторону малых токов (150-300 мА) применяют вакуумные термопреобразователи. В них нагреватель и термопара помещаются в стеклянную колбу, в которой создано разрежение. При этом уменьшаются потери на теплоотдачу в окружающую среду, увеличивается чувствительность прибора. В термоэлектрических микроамперметрах используют вакуумные термопреобразователи с усилителями постоянного тока. Расширение диапазона измерений до 1 А достигается разделением общего интервала на несколько диапазонов с выделением отдельных термопреобразователей на каждый диапазон. Дальнейшее расширение диапазона измерения достигается применением высокочастотных измерительных трансформаторов тока. В термоэлектрических вольтметрах расширение диапазона измерений достигается включением добавочных резисторов последовательно с нагревателем. Достоинства приборов: достаточно высокая точность измерений в широком диапазоне частот; независимость показаний от формы сигнала. Современные термопреобразователи применяют в диапазоне от 0 до100 МГц. Однако на частотах 5:10 МГц частотная погрешность может достигать 5:10%. Это объясняется увеличением сопротивления нагревателя за счет поверхностного эффекта, а также уменьшением сопротивления собственной емкости нагревателя. В результате, на высоких частотах, часть измеряемого тока протекает через собственную емкость, минуя нагреватель.Частотная погрешность у термоэлектрических вольтметров дополнительно увеличивается за счет влияния реактивностей добавочного резистора.К недостаткам термоэлектрических приборов относятся: малая перегрузочная способность, ограниченный срок службы термопреобразователей, зависимость показаний от температуры окружающей среды, значительное собственное потребление мощности.Промышленность выпускает приборы для измерения токов от 100 мкА до 100 А, напряжений от 150 мВ до 600 В в диапазоне частот до 50 МГц. Класс точности 1,0 и 1,5.