4. Основные электроизмерительные приборы. Схемы включения. Расширение пределов измерения (шунты, добавочные резисторы). Особенности работы с многопредельными приборами.
Электрическими измерительными приборами называют специальные технические средства, предназначенные для нахождения опытным путём значений измеряемой электрической величины и представления их в форме, доступной для непосредственного восприятия и оценки.
В процессе измерения с помощью электроизмерительных приборов производится сравнение измеряемой электрической величины с принятой единицей измерения.
1) Амперметр (А) – служит для измерения силы тока I(A). Обладает очень малым электрическим сопротивлением (RA≈0) и включается в электрическую цепь последовательно.
2) Вольтметр (V) – служит для измерения напряжения U(B). Обладает очень большим электрическим сопротивлением (RV=∞, IV=0) и включается в электрическую цепь параллельно.
3) Ваттметр (W) – служит для измерения электрической мощности P(Вт). Включается по сложной схеме, так как имеет две обмотки: I*- I – амперметровая обмотка (токовая) служит для измерения тока и включается в цепь последовательно, U*- U – вольтметровая обмотка (напряжения). Служит для измерения напряжения и включается в цепь параллельно. I*, U* - генераторные зажимы ваттметра, включаются со стороны источника.
Схемы
включения электроизмерительных приборов:
Расширение пределов измерения (шунты, добавочные резисторы).
Для расширения пределов измерения, приборы магнитоэлектрической системы, а также приборы других систем снабжают набором резисторов для делителей измеряемых величин. Резистор, включаемый последовательно с катушкой измерительного механизма, называется добавочным резистором. Резистор, который включается параллельно с катушкой измерительного механизма или с ветвью, содержащей катушку и добавочный резистор, называется шунтом.
Особенности работы с многопредельными приборами.
В общем случае для обеспечения более высокой точности измерений из нескольких имеющихся ЭИП (или из пределов многопредельного прибора) следует выбрать прибор с минимальной относительной погрешностью d по условию:
d = Кл * АН / АИ = min , где Кл - класс точности измерительного прибора ( % ), АИ - заданное (выбранное или предполагаемое, оценочное) значение измеряемой величины.
Из этого условия следует, что с целью снижения погрешности измерений в случае ЭИП с одинаковым классом точности выбирают прибор, предел измерения которого АН является большим ближайшим значением к измеряемой величине АИ .
Другими словами выбирают прибор с пределом измерения АН ближайшим большим к измеряемой величине АИ (заданной или предполагаемой) т.е. так, чтобы показания прибора находились в конце шкалы, где относительная погрешность измерения d снижается и приближается к классу точности ЭИП.
Из формулы d = Кл * АН / АИ следует, что при АИ ≈ АН d ≈ Кл = min .
5. Классы точности электроизмерительных приборов. Погрешность электрических измерений и способы ее минимизации при выборе измерительного прибора.
Класс точности ЭИП (Кл) является обобщённой метрологической характеристикой прибора и определяет его основную погрешность, обусловленную конструкцией и качеством изготовления прибора при нормальных условиях его эксплуатации (нормируемый диапазон температур и влажности, атмосферное давление, внешние магнитные и электрические поля, вибрации, параметры питающей сети, правильность установки прибора и др.).
Класс точности (Кл) обозначается числом, выраженным в процентах, и представляющим собой нормированное (стандартизованное) значение наибольшей допускаемой приведенной погрешности ЭИП: Кл ≥ γ MAX = (ΔАMAX / АН ) х 100 [%].
Восемь классов точности ЭИП стандартизованы следующими значениями: 0,05 - 0,1 - 0,2 - 0,5 - 1,0 - 1,5 - 2,5 - 4,0 , поэтому по известному классу точности, указанному на шкале электроизмерительного прибора, можно легко вычислить возможные наибольшие абсолютную и относительную погрешности выполненного единичного измерения:
ΔАМАХ = (АН * Кл ) / 100 [А; В; Вт], δМАХ = (AH * Кл ) / АИ [%].