2.2.4. Приборы тепловой системы

П риборы тепловой системы (обозначаются знаком ) предназначены для измерения силы тока и напряжения в цепях переменного и постоянного тока.

Принцип действия приборов тепловой системы основан на изменении длины проводника, по которому протекает ток, вследствие его нагревания. Устройство прибора тепловой системы схематично показано на рис. 5. Измеряемый ток проходит по тонкой проволочке 1-2, концы которой закреплены. Эта проволочка диаметром около 0,1 мм изготавливается из сплава платины с иридием или серебром. К ней примерно посередине припаяна металлическая нить 3-4, которая оттягивается тонкой шелковой нитью 4-5, перекинутой через блок 6. Конец этой нити прикреплен к стальной пружине 7, которая и производит натяжение нити. К блоку 6 прикреплена стрелка 8, перемещающаяся над шкалой 9. При прохождении тока по проволоке 1-2 происходит ее нагревание, в результате чего она удлиняется, натяжение нитей 3-4 и 4-5 несколько ослабевает и пружина отходит влево, что вызывает отклонение стрелки.

Рисунок 5. Устройство электроизмерительного прибора тепловой системы.

Так как количество теплоты, выделяемой в проволочке, пропорционально квадрату силы тока и не зависит от направления тока, то приборы тепловой системы пригодны для измерения как на постоянном, так и на переменном токе; шкала прибора неравномерная.

Для установки стрелки на нуль один из зажимов (корректор), к которым прикреплена нить, делается подвижным, в виде рычага 10, способного вращаться вокруг оси. Ввинчивая или вывинчивая микрометрический винт 11, можно усилить или ослабить натяжение нити и тем самым привести стрелку прибора на нулевое деление шкалы.

Достоинствами приборов тепловой системы являются: возможность измерений как на постоянном, так и на переменном токе; независимость показаний от частоты и формы переменного сигнала, что позволяет применять их для измерения высокочастотных токов; нечувствительность к внешним магнитным полям. К недостаткам приборов данной системы относятся: неравномерность шкалы; наличие тепловой инерции, в связи с которой необходимо выжидать некоторое время, пока указатель прибора окончательно установится; зависимость показаний от температуры окружающей среды.

2.2.5. Приборы индукционной системы

Устройство приборов индукционной системы основано на взаимодействии токов, индуктируемых в подвижной части прибора, с магнитными потоками неподвижных электромагнитов. К индукционной системе принадлежат, например, электрические счетчики переменного тока и ваттметры.

2.2.6. Приборы вибрационной системы

Устройство приборов вибрационной системы основано на резонансе при совпадении частот собственных колебаний подвижной части прибора с частотой переменного тока. Приборы этой системы применяются в качестве герцметров, служащих для измерения частоты тока.

2.2.7. Приборы электростатической системы

Устройство приборов электростатической системы основано на взаимодействии двух или нескольких электрически заряженных проводников. Под действием сил электрического поля подвижные проводники перемещаются относительно неподвижных проводников. Электростатические приборы служат, преимущественно, вольтметрами для непосредственного измерения высоких напряжений.

2.2.8. Приборы термоэлектрической системы

Эта система характеризуется применением одной или нескольких термопар, дающих под влиянием тепла, выделяемого измеряемым током, постоянный ток в измерительный прибор магнитоэлектрической системы. Приборы термоэлектрической системы в основном применяются для измерения переменных токов высокой частоты.

2.2.9. Приборы детекторной (выпрямительной) системы

Устройство приборов этой системы основано на том, что переменный ток выпрямляется с помощью выпрямителя, вмонтированного в прибор. Полученный таким образом пульсирующий постоянный ток измеряется с помощью чувствительного прибора магнитоэлектрической системы.

2.2.10. Приборы электронной системы

Устройство приборов этой системы основано на применении одной или нескольких электронных схем и измерительного прибора магнитоэлектрической системы, соединенных в схему, позволяющую производить измерения электрических величин.

2.3. Другие обозначения на шкале

Согласно ГОСТ на лицевой стороне шкалы прибора должны быть указаны назначение прибора, род тока, установка, устойчивость изоляции, класс точности прибора.

2.3.1. Назначение прибора

Назначение прибора обозначается буквами. Например, А- амперметр (прибор для измерения силы тока), - вольтметр (прибор для измерения напряжения), - омметр (прибор для измерения электрического сопротивления) и т.п.

2.3.2. Род тока

Прибор предназначен для измерения:

постоянного тока или напряжения;

~ переменного тока или напряжения;

как постоянного, так и переменного тока или напряжения;

прибор трехфазного тока.

2.3.3. Установка (рабочее положение) прибора

- рабочее положение шкалы горизонтальное;

- рабочее положение шкалы вертикальное;

- рабочее положение наклонное (под углом к горизонту).

2 .3.4. Устойчивость изоляции

2 кВ,

- измерительная цепь изолирована от корпуса и испытана напряжением 2 кВ;

- осторожно! Прочность изоляции измерительной цепи не соответствует нормам.

2.3.5. Использование прибора в зависимости от условий эксплуатации (свойств окружающей среды)

А- требует особой осторожности;

Б- лабораторный прибор;

В- пригоден для работы в агрессивных условиях.

2.3.6. Категория защищенности прибора от внешних магнитных полей

- прибор защищен от влияния внешних магнитных полей.

2.3.7. Класс точности прибора

Электроизмерительные приборы по степени точности измерения подразделяются на 8 классов точности (кл.т.): 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1; 1,5; 2,5; 4. Цифра, обозначающая класс точности, определяет наибольшую (положительную или отрицательную) приведенную погрешность измерения, которую дает данный прибор (в процентах):

,

где погрешность прибора, предельное значение шкалы прибора (наибольшая величина тока, напряжения мощности и т.п., которые могут быть измерены данным прибором). У большинства приборов предельное значение совпадает с номинальным (максимальным делением на шкале). Однако существуют многопредельные приборы - измерительные приборы, электрическую схему которых можно переключать для изменения интервалов измеряемой величины. В случае амперметров изменение пределов достигается включением шунтов, в случае вольтметров – включением добавочных сопротивлений. Многопредельный прибор заменяет несколько однотипных приборов с различными интервалами измерения. В этом случае предельное значением шкалы прибора задается с помощью переключателя пределов (отмечается точкой на переключателе).

В случае прибора с двухсторонней шкалой (нуль посередине) предельное значение равно сумме верхнего и нижнего пределов.

Таким образом, класс точности позволяет рассчитать погрешность прибора:

.

Величина этой ошибки соответствует трем средним квадратическим погрешностям для надежности .