Лекція 15. Тема 9

ЕЛЕКТРОВИМІРЮВАЛЬНІ ПРИЛАДИ. ТЕХНІКА ЕЛЕКТРИЧНИХ ВИМІРЮВАНЬ

9.1 Загальні відомості про електровимірювальні прилади

Електровимірювальні прилади призначені для перетворення різних електричних величин (сили струму, напруги, активних і реактивних потужностей та енергій, коефіцієнта потужності, опору, індуктивності, ємності та інших) у візуальну форму, зручну для сприйняття.

Електровимірювальний прилад складається з вимірювального механізму, який поміщений у корпус, та допоміжних частин (затиски для підключення, перемикачі меж вимірювань, блок живлення, коректор та інші). Вимірювальний механізм складається з рухомої і нерухомої частин, та має шкалу з певною кількістю поділок.

Принцип дії вимірювального механізму може бути заснований на явищі електромагнетизму, електромагнітної сили або теплової дії струму. В результаті цих явищ виникає обертаючий момент, який повертає рухому частину вимірювального механізму разом з покажчиком (стрілкою). Стрілка відхиляється на кут, прямо пропорційний значенню вимірюваної фізичної величини. В протидію обертаючому моменту (електромагнітним або механічним шляхом) створюється рівний та протидіючий момент, тому що інакше стрілка буде відхилятися до кінця шкали при будь-якому значенні вимірюваної величини (відмінної від нуля).

Електровимірювальні прилади характеризуються наступними величинами:

1.  Межа вимірювання – найбільше значення фізичної величини, яке можна вимірити приладом.

2.  Ціна поділки – кількість одиниць вимірюваної фізичної величини в одній поділці шкали приладу:

,                                               (9.1)

де      Сп      – ціна поділки приладу;

          Аmax   – межа вимірювання приладу;

          nmax   – кількість поділок на шкалі приладу.    

3.  Чутливість – кількість поділок шкали, на яку відхиляється стрілка приладу при зміні вимірюваної фізичної величини на одну одиницю:

.                                                (9.2)

4.  Показання приладу – значення фізичної величини, яке вимірює прилад (визначається як добуток ціни поділки приладу на кількість поділок, на яке відхилилася стрілка приладу при вимірюванні):

 

А = Сп n ,                                                   (9.3)

де      А       – показання приладу;

n        – кількість поділок,

 на яке відхилилася стрілка приладу при вимірюванні.

5.  Абсолютна похибка – різниця між показанням приладу та дійсним значенням вимірюваної фізичної величини:

D = А – Ад ,                                       (9.4)

де      D       – абсолютна похибка;

А       – показання приладу;

Ад      – дійсне значення вимірюваної фізичної величини.

6.  Відносна похибка – відношення абсолютної похибки до дійсного значення вимірюваної фізичної величини (виражене у відсотках):

.                                             (9.5)

7.  Приведена похибка – відношення абсолютної похибки до межі вимірювання приладу (виражене у відсотках):

.                                          (9.6)

8.  Клас точності – відношення максимальної абсолютної похибки (встановлюваної при проектуванні приладу) до межі вимірювання приладу (виражене у відсотках):

.                                          (9.7)

Для зменшення похибки вимірювання необхідно вибирати межу вимірювання приладу так, щоб його показання знаходилося на останній третині шкали приладу:

.                                   (9.8)

При роботі електровимірювальний прилад повинний споживати мінімально можливу потужність, щоб не змінювати режим роботи контрольованого об'єкта.

Запитання для самоконтролю

1.  Для чого призначені електровимірювальні прилади?

2.  Опишіть побудову і принцип дії стрілочного електровимірювального приладу.

3.  Перелічіть основні величини, якими характеризується електровимірювальний прилад.

4.  Що розуміється під межею вимірювання приладу?

5.  Як визначити ціну поділки приладу?

6.  Як визначити чутливість приладу?

7.  Що розуміється під показанням приладу?

8.  Як визначити абсолютну похибку приладу?

9.  Як визначити відносну похибку приладу?

10.  Що розуміється під приведеною похибкою приладу?

11.  Що розуміється під класом точності приладу?

9.2 Класифікація електровимірювальних приладів

Для вимірювання електричних величин найбільш частіше застосовуються наступні прилади:

сили струму                            –        амперметр;

напруги                                   –        вольтметр;

потужності                                       –        ватметр;

електроенергії                        –        електричний лічильник;

коефіцієнта потужності          –        фазометр;

опору                                      –        омметр, вимірювальний міст;

частоти                                    –        частотомір.

Електровимірювальні прилади розрізняються за наступними ознаками: вимірювана фізична величина; рід струму; клас точності; принцип дії; спосіб відліку та характер шкали; характер застосування й установки, та іншим.

За родом струму прилади поділяються так:

–  прилади, призначені для вимірювання на постійному струмі;

–  прилади, призначені для вимірювання на змінному струмі;

–  прилади, призначені для вимірювання на постійному і змінному струмі.

Існують вісім класів точності приладів:

0,05 ; 0,1 ; 0,2 ; 0,5 ; 1,0 ; 1,5 ; 2,5 ; 4,0 .

За принципом дії прилади підрозділяються так: магнітоелектричні, електромагнітні, електродинамічні, індукційні, термоелектричні, випрямні та інші.

За способом відліку прилади можуть бути такими, що показують (з безпосереднім відліком по шкалі) та такими, що реєструють (самописи, осцилографи). ............