Назначение и область применения электрических измерительных приборов

Измерения являются одним из основных средств познания природы, её явлений и законов.

Электрические измерительные приборы служат для измерения различных электрических величин: силы тока, напряжения, сопротивления, мощности, коэффициента мощности, энергии, частоты, а также многих не электрических величин, в том числе температуры, давления, влажности, толщины материала и т.д.

Точность измерений, погрешности измерений и приборов. Цена делений

Показания измерительных приборов несколько отличаются от действительных значений измеряемых величин. Это связано как с объективными причинами: несовершенством конструкции измерительного механизма (наличие трения и т.д.), влиянием внешних факторов (изменение температуры и влажности окружающей среды и др.), так и с субъективными причинами, зависящими от того лица, которое производит отсчёты показаний приборов.

Разность между измеренным а_И действительным А_д значениями контролируемой величины называется абсолютной погрешностью измерения:

∆А = аИ - Ад

Эта разность может быть положительной и отрицательной.

Абсолютная погрешность не даёт полного представления о точности измерения (например, ∆А = 1В при А_д = 150В и при А_И = 2В), поэтому введено понятие относительной погрешности, которая представляет собой отношение абсолютной погрешности к действительному значению измеряемой величины, выраженное в процентах:

Наиболее полно качество прибора характеризует приведенная погрешность прибора.

Приведенная погрешность прибора есть выраженное в процентах отношение абсолютной погрешности к номинальному значению прибора (наибольшему значению величины А_max, которую можно измерить при данной шкале прибора):

Эту величину принято считать классом точности прибора К: К = γ_np Электрические измерительные приборы имеют следующие классы точности: 0,05;.О,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0.

Цифра, означающая класс точности, определяет наибольшую положительную или отрицательную приведенную погрешность, которую может иметь данный прибор. Например, прибор класса точности К = 1,5 имеет γ_np = ± 1,5%

Зная класс точности прибора и наибольшее значение величины, которую можно измерить при данной шкале прибора А_max, можно

определить наибольшую возможную абсолютную погрешность прибора:

Ценой деления прибора называется значение измеряемой величины, приходящееся на одно деление шкалы прибора:

,

где N- число делений шкалы прибора.

СПОСОБЫ ИЗМЕРЕНИЯ ТОКА, НАПРЯЖЕНИЯ И МОЩНОСТИ

Измерение силы тока

Для измерения силы тока в электрических цепях служат амперметры, миллиамперметры и микроамперметры различных систем. Их включают в цепь последовательно с её элементами (рисунок 4).

В установках постоянного тока для этой цели применяются главным образом приборы магнитоэлектрической системы, а переменного- преимущественно электромагнитной системы.

Чтобы включение амперметра не влияло на режимы работы цепи, его сопротивление должно быть возможно малым (примерно на два порядка меньше сопротивления любого элемента цепи).

Рисунок 4 Рисунок 5

Если в цепи постоянного тока амперметром нужно измерить силу тока большей величины, надо расширить пределы измерения амперметра. Для этого служат шунты. Шунт - это относительно малое, но точно известное сопротивление (R_ш), присоединяемое параллельно амперметру, (рисунок 5).

Поскольку токи обратно пропорциональны сопротивлениям, можно записать:

, откуда

где I_mах - наибольшее значение тока, которое может быть измерено амперметром с шунтом;

I_ан - наибольшее значение тока, которое может быть измерено амперметром без шунта (предельное значение шкалы прибора).

Измеренное значение тока в цепи I= k I_a , где I_а - показания амперметра;

k- коэффициент шунтирования;

В цепях переменного тока для расширения пределов измерения используются трансформаторы тока.