Электроизмерительные приборы.

Электроизмерительные приборы.

Занятие 1: Назначение и классификация электроизмерительных приборов.

Вопрос 1. Общие сведения об электрических измерениях. Классификация электроизмерительных приборов. Щитовые и переносные электроизмерительные приборы.

Контрольно-измерительные приборы служат для контроля режима работы электроустановок, для их испытания, учёта расходуемой электроэнергии и т. д.

Независимо от назначения электроизмерительных приборов их общее устройство и сущность работы в основном одинаковы. Почти во всяком приборе имеется подвижная и неподвижная части. Подвижная часть находится на одной оси со стрелкой. Показания прибора считываются со шкалы.

Пружина стремится удержать одноименные полюсы вместе

Сущность работы приборов заключается в том, что электрический ток, проходя через прибор, оказывает то или иное воздействие на подвижную часть. Подвижная часть, а вместе с ней и стрелка отклоняются на определённый угол. По отклонению стрелки на шкале прибора можно прочесть ток, напряжение, сопротивление и т. д. в зависимости от того, для измерения каких величин предназначен прибор.

П
о принципу действия встречаются следующие системы приборов:

Приборы магнитоэлектрической системы с подвижной рамкой или с подвижным магнитом, основанные на взаимодействии магнитных полей и катушки, по которой проходит ток.

Приборы электромагнитной системы, основанные на свойстве катушки втягивать стальные сердечники, когда по ней проходит электрический ток.

Приборы электродинамической системы, принцип действия которых основан на взаимодействии магнитных полей двух катушек, по которым проходит ток.

Тепловые измерительные приборы, в которых используется свойство проволоки удлинняться при прохождении по ней электрического тока.

Приборы термоэлектрической системы, представляющие собой совокупность термопары с чувствительным магнитоэлектрическим прибором.

Приборы вибрационной системы, основанные на принципе механического резонанса вибрирующих тел.

Шкала прибора представляет собой ряд делений. Каждому делению соответствует определенное значение измеряемой величины, указанное на шкале цифрами.

Числовое значение измеряемой величины, соответствующее одному делению, называется ценой деления шкалы.

В зависимости от типа прибора его шкала может быть равномерной и неравномерной.

Неподвижная часть прибора состоит из постоянного подковообразного магнита, полюсных надставок и стального цилиндра, помещенного между надставками. Воздушный зазор между полюсными надставками и стальным цилиндром делается небольшим. Магнитное поле в зазоре получается очень сильным (магнитное сопротивление цепи мало), направленным по радиусам цилиндра и практически равномерным.

П одвижная часть прибора состоит из легкой алюминиевой рамки, на которую намотана тонкая изолированная проволока. Рамка укреплена на двух металлических полуосях и может вращаться. К передней полуоси прикреплена стрелка – указатель. Один конец стрелки перемещается вдоль шкалы прибора, а другой имеет противовесы для уравновешивания подвижной системы прибора. Две спиральные пружины, прикрепленные к полуосям, предназначены для противодействия вращению рамки, возврата стрелки в исходное положение и подведения тока к обмотке рамки. Для установки стрелки на нуль имеется специальное приспособление, называемое корректором.

Принцип действия основан на взаимодействии магнитных полей постоянного магнита и катушки, по которой проходит электрический ток. В результате такого взаимодействия катушка поворачивается вокруг своей оси и стремится занять такое положение, при котором через нее проходил бы наибольший магнитный поток.

Но вращению рамки прибора противодействуют спиральные пружины. Поэтому в зависимости от величины тока, проходящего через обмотку рамки, она поворачивается на какой-то определенный угол. Чем больше ток пройдет через обмотку рамки, тем на больший угол она повернется, а значит, и на больший угол повернется стрелка-указатель.

Достоинство приборов:

высокая точность;

высокая чувствительность;

малое потребление мощности;

равномерность шкалы;

малая зависимость показаний от влияния внешних магнитных полей.

Недостатки приборов:

измерение только постоянного тока до 30 mA, десятки mV;

соблюдение полярности;

чувствительность к перегрузкам;

сложность конструкции.

Неподвижную часть прибора составляет катушка из изолированной проволоки. Подвижная часть состоит из сердечника (лепестка), укрепленного на оси. К этой же оси крепится стрелка-указатель и противодействующая вращению спиральная пружина. Для успокоения стрелки после отклонения имеется специальный воздушный успокоитель, состоящий из камеры и поршня. При движении поршня воздух камеры оказывает ему противодействие, за счет чего и происходит успокоение стрелки.

Принцип действия основан на свойстве катушки с током втягивать стальной сердечник, если по ней проходит электрический ток.

Н
аправление втягивания стального сердечника не зависит от направления тока в катушке, т. к. одновременно с изменением полярности катушки происходит перемагничивание сердечника.

Наличие стального сердечника усложняет зависимость угла отклонения стрелки от величины проходящего тока. Поэтому шкала прибора получается неравномерной.

Достоинство приборов:

простота и надежность конструкции;

невысокая стоимость;

высокая устойчивость к перегрузкам;

пригодность для измерений в цепях переменного и постоянного токов;

малое влияние окружающей температуры на точность.

Недостатки приборов:

малая чувствительность;

зависимость от внешних магнитных полей;

неравномерность шкалы;

непригодность для измерения малых токов и напряжений;

зависимость показаний от частоты измеряемого тока.

ИЗМЕРЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ

Напряжение в электрических цепях в зависимости от его величины можно измерять киловольтметром, вольтметром и милливольтметром.

Наибольшую точность измерений дают магнитоэлектрические системы, которые в основном и применяются для измерения в цепях постоянного тока. Там, где особой точности не требуется, можно использовать приборы электромагнитной системы. В цепях переменного тока применимы приборы всех систем, кроме магнитоэлектрической.

Чтобы измерить напряжение между двумя точками электрической цепи, вольтметр подключается параллельно этим точкам. Т.е. для включения вольтметра не требуется разрывать электрическую цепь.

Для расширения пределов измерения применяются добавочные резисторы.

Если прибором можно измерить напряжение U, то его нельзя непосредственно подключать к точкам, между которыми напряжение равно 10U, следовательно, включается последовательно с прибором добавочный резистор, величина которого точно известна.

Нужно подобрать сопротивление, чтобы на нем падало напряжение 9U, тогда на вольтметре будет нормальное напряжение U.

Градуировку шкалы вольтметра можно произвести непосредственно в величинах измеряемого напряжения, т.е. с учетом падения напряжения на добавочном резисторе.

Чем больше величина входного сопротивления прибора (внутреннее сопротивление) при одинаковых пределах измерений, тем точнее получаются измерения.

ИЗМЕРЕНИЕ СИЛЫ ТОКА

Для измерения тока применяются амперметры, миллиамперметры и микроамперметры. В лабораторных условиях, когда требуется измерять токи очень малой величины, используются гальванометры.

Наибольшую точность дают приборы магнитоэлектрической системы. Там, где особой точности не требуется, используют приборы электромагнитной системы.

Ч
тобы измерить ток в цепи, амперметр включают в цепь последовательно с потребителем электрической энергии.

Амперметр можно включать в цепь только последовательно с нагрузкой. Если амперметр подключить непосредственно к источнику, то через катушку прибора пойдет очень большой ток, и она сгорит.

Непосредственно прибором магнитоэлектрической системы можно измерять токи до 30 mA. Чтобы расширить пределы измерения тока прибором, применяют шунтирующие резисторы, или шунты.

Чем меньше сопротивление шунта, тем больший ток проходит через него и тем меньший ток проходит через прибор.

П ри измерениях в цепях сильных токов амперметр включается в цепь обычно через трансформатор тока.

ИЗМЕРЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ

Наиболее часто применяемый метод – применение омметров. Получается непосредственное получение величины измеряемого сопротивления.

МЕТОД АМПЕРМЕТРА И ВОЛЬТМЕТРА

Для случая, когда измеряемое сопротивление R значительно больше сопротивления амперметра R_a.

Амперметр измеряет ток, проходящий через резистор R, вольтметр измеряет не только падение напряжения на резисторе R, но и падение напряжения на сопротивлении амперметра:

Может использоваться только в том случае, если величина измеряемого сопротивления R значительно больше величины сопротивления амперметра R_a.

Для случая, когда входное сопротивление вольтметра R_v значительно больше измеряемого сопротивления R.

Вольтметр показывает падение напряжения на резисторе R. Амперметр измеряет сумму токов I_o, проходящих через измеряемый резистор R и вольтметр V.

Через измеряемый резистор проходит ток:

где

если

Может использоваться, если сопротивление вольтметра R_v значительно больше величины измеряемого сопротивления резистора R.

ВОПРОС №2. Общие правила эксплуатации электроизмерительных приборов.

Снятие приборов осуществляется в следующей последовательности:

Распломбировать соответствующий блок.

Вывинтить крепежные винты блока.

Записать тип прибора, его заводской номер, место установки, маркировку подсоединительных проводов.

Отсоединить провода, подходящие к прибору, добавочным устройствам, заизолировать отсоединенные провода.

Вывинтить крепежные винты приборов, добавочных устройств и снять их.

После проверки или замены приборов, добавочных устройств, произвести их установку в обратной последовательности снятию. При этом необходимо, чтобы приборы ставились туда, откуда они были сняты и провода присоединялись в точном соответствии с маркировкой на приборах и бирках проводов, согласно ниже приведенной таблице.

Крепежные гайки зафиксировать эмалью.

Установить блоки, закрепив их винтами.

Опломбировать блоки.

Для снятия и установки калибровочных шунтов амперметра необходимо:

Распломбировать блок.

Вывинтить крепежные винты блока и вынуть его.

Внизу на оборотной стороне лицевой панели шунты R₁, R₂, записать маркировку подходящих проводов, тип шунта, его заводской номер.

Отсоединить четыре провода с маркировкой 59, 60, 15, 16 от шунта R₁.

Отсоединить четыре провода с маркировкой 61, 62, 32, 34 от шунта R₂.

Вывинтить крепежные винты шунтов и снять их.

После проверки или замены шунтов произвести их установку в обратной последовательности. При этом необходимо, чтобы шунты ставились туда, откуда они были сняты и провода подсоединялись в точном соответствии с маркировкой на шунтах и бирках проводов.

Крепление гайки зафиксировать эмалью.

Установить блок на место, закрепить винтами и опломбировать.

Для снятия релейного устройства РУ-419,

расположенного в верхней части ЩУ, необходимо:

Выдвинуть блок БП.

Отстыковать от ПКИ разъем Ш8.

Отвернуть четыре гайки М6, придерживая снизу прибор, снять его.

_{Чтобы провести демонтаж любого прибора , необходимо:}

Отвинтить четыре болта крепления блока к корпусу Щита Управления.

Выдвинуть блок по направляющим, не допуская его полного выхода из установленной ниши.

Отвинтить питающие клеммы от прибора, который необходимо снять, обращая особое внимание на соответствие маркировки на клеммах и на приборе.

В случае отсутствия маркировки на клемме необходимо, «одеть» на клемму без маркировки кембрик или намотать кусочек изоленты и нанести самостоятельно маркировку в соответствии с маркировкой контакта, от которого эта клемма была отсоединена на приборе.

После отсоединения клеммы от прибора и проверки соответствия маркировки необходимо тщательно изолировать отсоединенную клемму от прибора во избежание короткого замыкания.

Отвинтить с внутренней стороны гайки, крепящие прибор к лицевой панели блока (на каждом болте крепления должны быть по две гайки).

Вынуть четыре крепления болта и снять прибор.

Установить крепежные болты в отверстия для крепления на приборе и навинтить без усилия крепежные гайки.

Установка прибора осуществляется в обратной последовательности. Особое внимание необходимо обращать на присоединение клемм к выводным контактам прибора: проверять соответствие маркировок на клемме и на контакте прибора; тщательно прикрепить отсоединенную клемму к контакту прибора, не прикладывая больших усилий при закручивании гаек прибора во избежание поломки.

Клеммы к прибору и сам прибор к лицевой панели блока крепятся двумя гайками.

ВНИМАНИЕ. Перед установкой необходимо убедиться в том, что действительно тот прибор, который должен быть установлен на этом месте.