2.2 Магнитоэлектрлік жүйедегі өлшеу құрылғылары

Конструктивті өлшеу механизмдері (ӨМ) белгілі жүйе құрылғылары қозғалмалы магнит немесе қозғалмалы катушкамен орындалады.

Сурет 2.1 магнитэлектрлік жүйелік құрылғы құрамы: 1- тұрақты ток, 2- полюсті шектері, 3- қозғалмайтын сердечник, 4-обмотка, 6-жартылай остер, 7,8- пружиналар, 9-стрелка, 10-теңдеуші жүк.

Қозғалмалы жүйенің динамикасы келесі мәнмен көрсетіледі:

M_Bp=B*S*

M_np=K*

M_Bp – айналу моменті

М_пр-қарсы жұмыс iстейтiн сәт;

М_Вр = М_пр

(2.5)

В – саңылаудағы магниттік индукция ;

S – рамканың ауданы;

ω –катушкадағы орамдар саны;

K – серіппенің қаттылығы;

α – бұрылу бұрышы.

Тербеліс сөндіргіштері: пневматикалы сұйықтықта және құйын тәрізді тоқта.Серіппенің қарсы әрекеті токты рамкаға жеткізу үшін қолданылады. Жылжымалы жүйе созылулардың және анкер қосындыларының көмегімен бекінеді.

Артықшылығы: жоғарғы сызықтылықпен, сезімталдығымен, көрсеткішетрдің тұрақтылығымен, қуатты аз тұтынуымен, өлшеу ауқымының үлкендігімен ерекшеленеді. Құрылғылардың көрсеткіштеріне сыртқы магниттік және электрлік өріс әсер етпейді.

Кемшілігі: құралды түрлендіргіштерсіз тек тұрақты тоқ тізбектерінде пайдаланады, тоқты аз мөлшерде өткізу қабілетіне ие, нВ көрсеткіші температураның өзгерісіне әсер етеді.

Қолданылуы: магнитэлектрлігі ИМ амперметрде қолданылады, вольтметр, омметр, гальванометр электрлік құралдарында әртүрлі физикалық көлемдерді өлшеуде қолданылады.

Бұл жүйе логометрлігі М_пр екінші қарсылықты рамкада құрылады, ол тоқтардың байланысын өлшеуге және құралдардың көрсеткіші мен қоректендіру көзінің кернеуінен тәуелсіз болуға мүмкіндік береді. Осындай құралдардың жылжымалы жүйесі өзара бір-біріне белгілі бір бұрышпен тығыз бекітілген екі бұрыштық рамкадан тұрады. Полюстік ұштары ерекше пішінде, олардың ортасында орналасқан, тұрақты магнит өрісінен әркелкі магнит өрісі жасанды жолмен жасалады. Тоқтар рамкаға моментсіз тоқ откізгіштері арқылы тұжырымдалады. Логометр рамкаларындағы тоқ бағыттары қарама қарсы бағытта болу үшін таңдалынады. Жалпы түрде былай жазуға болады:

Ỉ _ảð = І₁·f₁(α) ; Ỉ _ïð = І₂·f₂(α). (2.6)

Осындай жылжымалы жүйенің тепе-теңдігі сәттердің теңдігінің арқасында болады, рамкаға әсері тоқтардың түрлерінің қарым-қатнасын көрсетеді.

(2.7)

Сурет 2.2 Магнитті электрлі логометр құрылғысының

электрлік сызбасы.

Логометр рамкасы бұрылғанда магниттік өрісі ауа саңылауында бір қалыпты өзгермейді.

Суретте тұрақты тоқтағы магнитті электрлі гальванометр құрылғысы көрсетілген.

Сурет 2.3 Магнитті-электрлі гальванометр құрылғысының сызбасы:

1 – ілгіш; 2 – тұрақты магнит; 3- айна; 4 – рамка; 5 – полюстік ұштар;

6 – тоқ өткізгіш; 7 – жылжымайтын өзекше.

ИМ рамкасына тоқ беру кезінде айналдыру моменті әсер етеді, қарсы жұмыс істейтін тоқ өлшенетін шамаға пропорционал, ал жасалынған мән бұралатын аспаға және тынышталу сәтінде болады. Жылжымалы жүйедегі (р) тынышталу еселігі гальванометрдің (ψ) конструктивтік параметрлерімен және өлшегіш шынжыр кедергілерінің мағынасымен анықталады. Кедергінің шамасын өлшеу кезінде тынышталу еселігінің жүйесін анықтауға болады.

Айналмалы дененің қозғалысы J - инерция моментінің жылжымалы жүйедегі

(2.8)

теңдеуімен анықталады.

Гальванометр үшін осы теңдеу түрі қолданылады

. (2.9)

Бұл екінші тәртіпті тұрақты дифференциалды теңдеудің интегралы жылжымалы құралдың серпінінің сипаттамасын береді: a = p(t).

Сурет 2.4 Өлшеу құрылғысының беріліс сипаттамасы.

Мұндай динамикалық жүйенің әлсіз демпирлеуінде тербелісітің жылжымалы бөлігі гальванометрдің бөліктерінде үйкеліс ысыраптары әсерінен өшеді (режим - 1).

Аумалы мәніндегі бәсеңдету коэффициенті кезінде құралдағы жылжымалы мәннен бөліктің тұрақты күйі кезінде керек мәнді тез анықтауға болады. (режим - 2). Сындық кедергінің шамасы гальванометрдің динамикалық сипаттамасын анықтайды, және де кедергінің мәні аспап шкаласында көрсетіледі.

Қатты демпирлеу кезінде жүйеде тербелістер болмайды, рамканың қозғалысы периодтық емес болады (қисық - 3).

Бұл құралдың метрологиялық сипаттамасына мыналар жатады: сезімталдылығы, өзіндік меншікті тербелістің кезі, сыртқы, және толық аумалы мәндері.

Гальванометр аз мәнді тоқтарды (10-12 А ) және де кернеуді (10-4 В) өлшеу үшін пайдаланылады, сонымен қатар нөлдік көрсеткіш ретінде қолданылады.

Резонанстық гальванометрлер жылжымалы бөлігі бар, сыртқы сигналдық жүйесі бар резонанс күйіне келтірілген. Енін бойлай жүретін жарық жолағы амплитуданың шамасы туралы сигнал береді.

2.3 Электромагниттік жүйедегі құралдар

Электромагниттік өлшегіш аспаптарда жылжымалы бөліктің ауысуы үшін магниттік энергия алаңын пайдаланады, ол катушкадан тұрады. Тоқ жүретін бойымен бір немесе бірнеше ферромаргниттен жасалған орауыштар мен өзектер жүреді.

Таралуды орындау кезінде ЭМИП-тің 3 конструктивтік нұсқаларын алды. Олар: жазық орауышпен, қомақты орауышпен және тұйық магнит өткізгішпен.

Сурет 2.5. Электромагнитті аспап құрылғысының сұлбасы: 1 - өс; 2 - серiппе;

3 - орауыш; 4 - тiлше; 5 - өзек; 6 - тыныштандырушы.

Тоқпен орауыш жасалынған кездегі айналдырушы момент және оларға тоқтың жылжымалы қолданысы арқылы әсер ететін жүйе мына формуламен анықталады:

(2.10)

Қарсы жұмыс істейтін сәт қолданыстағы рамка бұрышына пропорционал. Өлшеу кезіндегі құралдың өзгеруі мына теңдеумен анықталады:

(2.11)

Бұл мәннен кейін біз электромагниттік жүйенің аспап шкаласының квадратты болатынын білдік. Сондықтан оның бірқалыптылығын қамтамасыз ету үшін (өлшеудi жоғарғы шектiң 1/5 бөлiгiнен бастап) жылжымалы жүйенiң бұрылу бұрышынан орауыш индуктивтiлiгiнің сызықты емес тәуелдiлiгін пайдаланады:

~f(α) (2.12)

Артықшылығы: құрылымның қарапайымдылығы, жоғарғы сенімділігі, айналмалы және тұрақты тоқ тізбегінде қолдану мүмкіншілігі.

Дәлдік класы: 1,0; 1,5; 2,5. Жиілік диапазоны: 45...10000 Гц. Өлшенетін тоқтың ауқымы: 0,005.300. Ал өлшегіш шынжырын тікелей трансфарматорға қосқан кезде 20 кА болады.

Кемшілігі: жоғары өзіндік ток қуаты, төмен сезімталдығы, бірқалыпты емес шкала, сыртқы жылу және магниттік өрістер әсері, көрсетуінің ток жиілігіне тәуелділігі.

Қолданылуы: Тұрақты токтарды, кернеулердiң айнымалыларын, фазалар айырымын, жиiлiкті, индуктивтiлiктi және сыйымдылықты өлшеу үшiн пайдаланады.

2.4 Электродинамикалық жүйедегі құралдар

Электродинамикалық өлшегiш аспаптарды жылжымалы тұратын энергияны, бөлiктiң ауысуы және токтiң бойымен ағатын рамкадағы жылжымайтын жүйе үшiн пайдаланады. Жылжымайтын бөлiк бiр немесе өзара бiрлескен жиiрек екi орауышпен параллель жалғанған. Қаңқасыз жылжымалы орауыш iшiнде мыс өткiзгiш дәйекті түрде оралған. Өлшенетiн токтi шынжырда созылуы үшін оны серіппеге қосады. Жылжымалы бөлiктiң тынышталуы – әуе жағдайында немесе магнитоиндукциялық кезінде болады.

2.6 – сурет. Электродинамикалық құрылғының сызбасы: 1 – қозғалмайтын катушка; 2 — қозғалмалы катушка;

Дифференциалдық формулалар әсерлесуші екі катушкадан тұратын магнитті – энергиялық жүйенің құрылғыларының қозғалмалы бөлігіне айнымалы момент түсінігін береді:

М –қозғалатын және қозғалмайтын катушкалар арасындағы өзара индуктивтілік;

Рамкаға әсер ететін айналмалы және қарсы әсер етуші моменттерді жөндеп алудың нәтижесінде:

жоғарыда көрсетілген формула түрінде құралдың өлшеуін өзгертетін теңдеудi аламыз.

Қозғалмалы және қозғалмайтын катушкаларды өлшеніп жатқан тізбекке қосу барысында тоқ немесе кернеу шамасының рамканың бұрылу бұрышына деген квадраттық тәуелділік пайда болады. Берілген жүйенің құрылғылары айнымалы және тұрақты тоқ кезіндегі жүктеменің қуатын есептеу үшін арналған.

(2.15)

Берілген жүйе құрылғыларының әсерлілігін жоғарылату мақсатында өлшеніп отырған тізбектің магниттік бөлігінде ферромагниттік материалдардың болуы ғажап емес. Оларды ферродинамикалық құрылғылар деп атайды. Бірақ олардың дәлдік дәрежесі электродинамикалық құрылғыларға қарағанда төменірек болады. Берліген жүйе құрылғылары температурадық және жиілік қателіктерден басқа қосымша өзекшенің құраушысы да бар.Оларға:

магниттелу қисықтың сызықты еместiгiнен қателiк;

гистерезиске ысыраптарды материалда қателiк және құйын тәрiздi тоқтар.

Арытқшылығы: электродинамикалық жүйе құрылғылары: жоғары дәлдік (ферромагнетик жоқ болған кезде), вибрациядан қорықпау, магниттік алаңның аз мөлшерде әсер етуі, тізбекті және параллель тізбектер арқасында екі диапазонды өлшеуге ауыстырып қосу мүмкіндігі бар.

Кемшілігі: тұрақты тоқ кезінде гистерезистің арқасында қателік жоғарылайды, на постоянном токе погрешность возрастает за счет потерь на гистерезис,жұтылған кернеу мен қоршаған ортаның әсерлесуі білінеді.

2.5 Электростатикалық жүйелі құрылғылар

Электротатикалық өлшеуіш құрылғыларда қозғалмалы бөліктің орнын ауыстыру үшін көбіне екі немесе одан да көп зарядталған өткізгіштердің әсерлесуі қолданылады. Сондықтан да берілген жүйе құрылғылары тоқ емес қуатты өлшейді.

Қозғалымалы электродтары бар жазық конденсаторларға - конструкциялық электростатикалық өлшеуіш механизмдерді жатқызуға болады. Орын ауыстыру электрлік жүйе көлемінің өзгеруіне байланысты болады. Суретте электростатикалық құрылғының схемасы көрсетілген.

1 – қозғалмалы пластина; 2 – қозғалмайтын пластина; 3 - ось.

Өлшеу механизмінің қозғалмалы жүйесіне әсер ететін айнымалы және қарсылық моментінен құрылғының өлшеуіш теңдеуін аламыз:

(2.16)

Берілген формула бойынша құрылғының шкаласы квадраттық және жоғарғысы шегі 1/5, конденсатордың сызықтық емес бұрылу бұрышының қозғалмалы жүйесінің қолдана отырып сондықтан да өлшеу механизмі линеаризациярлы конструктивтік шкалаға қол жеткізеді.Берілген жүйе құрылғылары арқылы тұрақты және айнымалы қуат шамасын анықтауға болады.

Артықшылығы: Өлшеу механизмдері тұрақты тоқ тізбектерінде көп жағдайда энергия жұмсамайды және айнымалы тоқ тізбегінде өте аз кездеседі. Кең жиілік диапазонын алады (10 МГц – ке дейін), өлшемнің жоғарғы дәлдігін қамтамасыз етеді.

Кемшіліктері: әсерлілігі төмен, біркелкі емес шкала, электростатикалық алаңдардың әср етуі.

Қолданылуы. Электростатикалық құрылғылар тұрақты және айнымалы тоқ тізбектерінде вольтметр ретінде қолданылады. Электростатические приборы используются в цепях постоянного и переменного тока в качестве вольтметров. Қуат бойынша өлшеу аймағы кеңейту мақсатында резисторлық және сыйымдылық бөлгіштер қолданылады.

2.6 Индукциялық өлшеу құрылғылары

Индукциялық өлшеу құрылғыларында ерекше орынды катушка алады, себебі сол арқылы диск пен цилиндр айналып айналмалы электромагниттік алаң алады. Олар ондағы құйынды токтарды индукциялайды, соның нәтижесінде айналу моментінің пайда болуына алып кліп соғады. Қарсылық моменті бестоктық пружиналар арқылы пайда болады.

Өлшеу механизмдерінің көрсеткіштерінің тәуелділігін жиілігінің тогы мен қоршаған орта температурасы арқылы құрылғылардың қолданылуының аймағын шектеп отырады. Жиілік өлшегіш және электр жарығының счетчиктарында және айналмалы алаңнің көрсеткіштері ретінде өздігінен жазатын құрылғыларда қолданылады.

Бірфазалы индукциялық электр энергиясын есептеуішінің суретте ең оңай сызбасы көрсетілген.

Сурет - 2.8 Индукциялық есептеуіш құрылғысы: 1 – кернеудің орауышы; 2 тетiк счешый; 3 – Алюминийден жасалған диск; 4 тұрақты магнит; 5 – токтық катушка

Айналмаы дискке тұрақты магнит арқылы пайда болатын тежегіш момент әсер етеді.

Қолданылуы: индукциялық есептеуіштер бір фазалы және үш фазалы электр энергияын есептеу үшін қолданылады.

2.7 Электромеханикалық жүйе құрылғылар шкаласында тұратын белгілердің шартты түсіндірмесі.

Қозғалмалы рамкасы бар магнитті – электрлік жүйедегі құрылғы.

Өлшеу тізбегінде қосымша түзеткіштері бар қозғалмалы рамкалы магнитті – электрлі құрылғы

Өлшеу тізбегінде қосымша термопреобразовательдері бар қозғалмалы рамкалы магнитті – электрлі құрылғы

Қозғалмалы рамкалы магнитті – электрлі жүйе құрылғысы

Қозғалмалы магниті бар магнитті – электрі прибор

Қозғалмалы магниті бар магнитті – электрлі жүйесі бар логометр

Электрдинамикалық жүйенің логометрі

Ферродинамикалық жүйе құралы.

Ферродинамикалық жүйе логометрі.

Электростатикалық жүйе құралы.

Индуциялық жүйе құралы.

Индукциялық жүйеніің логометрі.

Вибрациялық құрал.

Тік қондырғыға арналған құрал.

Көлбеу қондырғыға арналған құрал.

Көлденең қондырғыға арналған құрал

Құралдың дәлдік класы.

Құрал айнымалы токты өлшеуге арналған .

Құрал тұрақты және айнымалы ток тізбегінде жұмыс істеу үшін арналған

3. Қайта құрушысы бар электромеханикалық құралдар

Осы құралдарды пайдалану облысын кеңейту есебі шунт, қосымша резисторлар, түзеткіштер, термоэлектрлік қайта құрушылар секілді қосымша қондырғыларды пайдалану арқылы шешіледі.Өлшенетін шамалардың диапазонын кеңейту үшін ток пен кернеудің өлшеуіш трансформаторлары, күшейткіштер және басқа айнымалы ток тізбектерінде өлшеуге қажетті құралдар пайдаланылады.

Магниттіэлектрлік құралдар жоғары сезімталдығы мен дәлдігі, энергияны өзіндік тұтынудың төменгі деңгейі және басқа да жағымды қасиеттерімен осы типті басқа құралдардан ерекшеленеді. Сондықтан да оларды көбіне өлшеуіш техникасында көп пайдаланады. Олардың негізінде электр және электрлік емес шамалардың әр түрлі өлшеуіш құралдары , сонымен қатар өлшеуіш сигналдардың қайта құрылудың қосымша электронды блоктары болатын электронды құралдар жасалынан.

Физикалық шаманың шаманың нормаланған қателікті белгілі бір санға өзгерту үшін масштабты өлшеуіш қайта құрушылар қолданылады..

Масштабты қайта құрушылар келесілерге бөлінеді:

• енжарлы (шунттар, ток, кернеу трансформаторлары);

• белсенді (күшейткіштер, түзеткіштер).

3.1 Шунттар,қосымша резисторлар

Электр тізбегіне қосылған өлшеу механизмдері жүктемемен тізбектес 20... 50 мА аралығындағы токты өлшеуге мүмкіндік береді. Өлшеу шектерін көбейту үшін кедергілері температураға көп тәуелді болмайтын магнаниннен ( суыту радиаторлары бар) жасалған шунттар қолданылады. Шунт кедергісі ИМ кедергісінен аз болады және келесі қатынастан табылады:

R₀ = /(n-1), n = I/I_M , (3.1)

мұндағы n – ток бойынша шунттау коэффициенті .

Кернеу бойынша өлшеу шектерін көбейту үшін ИМ тізбектей кедергісі ИМ кедергісінен елеулі көп болатын қосымша резисторды қосады

Rrn = Rei ■ (о -1), о = U/U_M , (3.2)

мұндағы m – кернеу бойынша шунттау коэффициенті .

Айнымалы токта шунттар, қосымша резисторлардың және өлшеу механизмінің кедергілері сигнал жиіліген тәуелді болады, ол қосымша қателіктің пайда болуына алып келеді.

Конструкциялық жағынан шунттар ішкі және сыртқы болып бөлінеді. Ішкі шунттарды аз ғана токтарды өлшеу үшін қолданса ( 30 А дейін), ал сыртқы шунттарды 30 А 7500 А дейінгі токтарды өлшеу үшін пайдаланады. . Шунттарды манганиннан жасайды,олар үшін (0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5) дәлдік класы нормаланады және максимал өлшенетін ток өткен кезде кернеудің құлау шамасы (45; 60; 75; 100; 200; 300 мВ) нормаланады.

Қосымша резисторлар 30 кВ дейінгі кернеуді өлшеу үшін қолданады. Олар үшін де (0,1ден 1,0 дейін) дәлдік класы және (100; 200 мА) максимал жұмыстық токтың мәні нормаланады.

Кернеу бөлгіштері кернеуді белгілі бір сан мәніне дейін төмендету үшін қажет. Кернеу бөлгіштерінің негізгі көрсеткіштері болып Е_л тарату коэффициенті , Е _л тұрақтысы сақталатын жиіліктік диапазон, шашыраудың рұқсат етілген қуаты, бөлу қателігі табылады.

Көп таралған кернеу бөлгіштерінің сұлбалары келесі суретте берілген.

3.1 сурет. Шунт пен қосымша резистордың қосылу сұлбалары.

Резистивті бөлгіш үшін бөлу коэффициентін келесідей жазуға болады:

Е = Ем, = ^R . (3.3)

^Л U_d3 R + R₂ ^{V 7}

Мұнда бөлу коэффициенті жүктеме кедергісінің мәніне байланысты болатынын есте сақтау қажет.

Сыйымдылық бөлгіш үшін бөлу коэффициенті мынадай сыйымдылықтардың қатынасымен анықталады:

U N

Е = ^{N 2} . (3.4)

^л U N + N

Сыйымдылық бөлгіштерін жоғары жиілікті тізбектерде пайдаланады. Бөлгіштер құрамына кіретін элементтер реактивті сипатты паразиттік байланыстар арқасында жиіліктердің жұмыстық жолағында тарату коэффициентінің біркелкі емес болуына алып келеді. Осы қателіктерді құрамында кернеу бөлгішінің тізбегінде шунттау сыйымдылықтары, резисторлар болатын сұлба бойынша жиналған бөлгіштер жоя алады.

Аттенюаторлар (әлсіреткіштер) кернеуді белгілі бір сан мәрте азайту үшін қажет. Аттенюаторлар көмегімен сигналдардың төменгі деңгейлерін нормалау жүргізіледі. Бөлгіштер секілді олар жұмыстық жиіліктер диапазонымен, кіру және шығу кедергілерімен, рұқсат етілген шашырау қуатымен, бөлу қателігімен сипатталады. СВЧ диапазонында жұмыс істеген кезде аттенюаторлар тік тұратын толқын коэффициентімен қосымша сипатталады. Аттенюатормен жасалатын әлсіретуді дБ  мен сипаттау қабылданған :

(3.5)

Uaud

А = 20lg-

Uao

Аттенюатордың кіру кедергісі кернеуді бөлгішке қарағанда әлсіретуді реттеу процесінде жүктеменің тұрақты кедергі келтіруі кезінде өзгермейді. Жиілік диапазонына байланысты резисторлар, конденсаторда немесе белгіленген параметрлері бар линия негізінде жасалған аттенюаторлар қолданылады.

3.2 Түзеткішті және термо қайта түрлендірушісі бар өлшеуіш механизмдер

3.2 Сурет. Бір (а) және екі (б) жартылай периодты түзеткіштерді қосу сұлбасы.

VDI

■EH 0—I

Магнитэлектрлі жүйенің өлшеуіш механизмдерімен қатар пайдаланылатын сигналдарды түзеткіштер есебінде кремний мен германий негізінде жасалған жартылай өткізгіш диодтар қолданылады. Сұлбада пайдаланылған диодтар санына байланысты айнымалы токтың бір немесе екі жартылай периодты түзетулері жүреді.

VDI VD2

Қосымша түзеткіштің қолданылуы электр-механикалық өлшеуші аспабының жиілік диапазонын 20 кГц дейін кеңейтуге мүмкіндік береді. Бірақ бұл ретте жиілік және температуралық өтемді кіргізу керек, аспаптың жұмыстық мінездемесінің біркелкілігі нашарлайды, өлшеудің дәлдігі төмендейді.

Термоэлектрлық түрлендіргіштер бір немесе бірнеше термопарадан және қыздырғыштардан құралу мүмкін.

3.3 суреті. Контакты (а), контактсыз (б) термотүрлендіргіштер (в):

1 — қыздырғыш; 2 — термопара; 3 —шыны.

Қыздырғыш әдетте үлкен үлесті кедергі (нихром, константан, вольфрам) материалынан жасалынады. Термопара үшін термо-ЭДСке (хромель - алюмель, хромель - копель) үлкен мағына берілетін материалдарды таңдайды.

Термоэлементтерді екі түрден жасайды: контактілі (сезімталдығы жоғары және тез әсер еткіш) және контактсыз, мысалы, қыздырғыш және термопараның арасындағы қосымша оқшаулағышпен.

Құндылығы: электр-механикалық жүйе аспабы жұмысының жиілігінің 100 мгц дейін көтерілуі, тоққа және кернеуге жұмыс диапазонының кеңейуі,шағын кіретін кедергі.

Кемшілігі: қоршаған орта температура көрсеткішіне тәуелділігі, сезімталдығы төмен, үлкен көлемде өзінің қуатын тұтыну, қызметтің шектеулі мерзімі, біркелкі емес шкала.

Қолданылуы: термоэлектрлік аспаптар амперметр, вольтметр және жоғары дәлдікті және жиілікті(радиотехникалық) ваттметрлер тіркеулерінде пайдаланылады.

3.3 Тоқ және кернеу өлшеуішінің трансформаторлары

Тоқтың және кернеудің мағынасының өзгерісі үшін тапсырынды санына тағайынды дәлдікпен айнымалы тоқ тіркеуіштерінде пайдаланылады.

Өлшеуіш трансформаторының құрылымы сияқты әдеттегі күш трансформаторларының бір ғана ерекшелігі, оның екінші орамы екіқабатты, яғни, бір катушка өлшеу мақсаттары үшін , ал екіншісі(төмен дәлділікті) - автоматты қорғау тіркеуіштері үшін пайдаланылады. Трансформатордың екінші қатарына тек тексеріс аспаптары (вольтметрлер, ваттметрлер, қуат санауыштары және т.б.) ғана емес сондай - ақ автоматиканың элементтері (қорғау және басқару элементтері) кіреді. Апаттық жағдай туғанда тоқ өрісі 10 рет артады, бұл ретте тоқ трансформаторы байыпты шамадан тыс жұмыс атқарады, оның қуатталығы жұмыстықтан неғұрлым көп болады, бұл оның магнитөткізгіштігін қанықтырады, өлшеудің дәлдігін төмендетеді. Бұл режимде тоқ трансформаторларының жұмыс істеуі нормалды режим емес, және оларға 10% дәлділік деңгейі нормаланады.

Өлшеуіш трансформаторлары келесі эксплуатационды мінездемелерге ие:

кернеудің трансформаторлары үшін (КТ): жұмыс жиілігі(50 гц), номиналды кернеу(0,38 кВ - 750 кВ), номиналды екіншілік кернеу(100 В); дәлдік класы(0,05...3,0)

токтың трансформаторлары үшін (ТТ): номиналды алғашқы ток(1 - 40 кА); номиналды екіншілік ток(1; 2; 2,5; 5 А); екіншілік қатардың(2,5; 5; 10; 25; 30; 40; 60; 75; 100 вт) номиналды жүгі; дәлдік класы(0,2.10,0).

Өлшеуіш аспабын және электр қорғану тіркеуіштерінің элементтерін тоқ және өлшеуіш трансформаторының екіншілік орамының кернеулері орындайды. Өлшеуіш трансформаторының екіншілік орамы сөзсіз жерге қосылу керек.

3.4 сурет. Тоқ трансформаторының қосылу схемасы

Тоқ трансформаторлары үшін маңызды метрологиялық мінездемелер болып: номиналды кернеу, номиналды алғашқы және екіншілік тоқ, номиналды трансформация еселігі, токты қателіктер, бұрыштық қателік, толық қателік(салыстырмалы магнитті тоқты сипаттайды), номиналды жүк, алғашқы және екіншілік тоқтың номиналды қалдықсыз бөлінгіштігі табылады.

Тоқ трансформаторлары арқылы апаттық жағдайларда номиналды тоқтан асатын қысқа тұйықталу кезіндегі тоқ өтуі мүмкін, сол себептен үдемелі және термиялық беріктік (токтың еселігі) ұғымдарын пайдаланады. Өлшеуіш трансформаторының ең күдікті элементі алғашқы орам болып табылады, себебі апаттық жағдайларда екіншілік орам магнитөткізгіштік қанығу режимінде жұмыс істейді.

Тоқ трансформаторлары (ТТ): шиналық, кабельдік, өтпелі болады. Тоқтың бірбеттік трансформаторында алғашқы орам өзек немесе шина пакеті ретінде орындалуы мүмкін.

Мынадай орындаудың мысалымен тоқтың бірбеттік өтпелі трансформаторы құймалы оқшау (10 кВ) болып табылады.

3.5 сурет. ТПОЛ-10, U_hom = 10 кВ тоқтың бірбеттік трансформаторы:

1 - магнитөткізгіштік; 2 — екіншілік орам; 3— тіреуіш сақина

4 —өзек.

Құймалы эпоксидтық оқшаудың қолданылуы трансформатордың өндірісінің конструкциясын және технологиясын жеңілдетеді. Бірбеттік ТТ орындалуының құндылығы оның биік электродинамикалық беріктігі болып табылады. Өлшеуіш тіреуіштерін есептеген кезде өлшеуіш схемасының кедергі өткізгішін есепке алу керек.

Кернеудің өлшеуіш трансформаторлары (КН) екіншілік аспаптар өлшенетін кернеудің стандартты маңызын (100 В) келтіру үшін қызмет етеді. Қызмет көрсету персоналының қауіпсіздігін қамтамасыздандыру үшін трансформатордың екіншілік орамы жерге қосылады.

КТ негізгі параметрлері болып: орамдардағы кернеудің номиналды мағынасы, трансформации еселігі , кернеу қателіктері, трансформатордың қуаттылығы және екіншілік жүгтемесі болып табылады. Трансформатордың қателігіне жүктеменің қуаттылығы еселігі(cosp)әсер етеді. Жүктеме мінездемесі сондай - ақ бұрыштық қателікке де әсер етеді.

КН конструкциясы 35 кВ кернеуге дейін күш трансформаторының конструкциясымен бірдей. КН индукциясы күш трансформаторларына қарағанда бірталай кіші, бұл оның өлшеу қателігін төмендетеді.

3.6 сурет. Кернеу трансформаторларының екі немесе уш бірфазалы трансформаторларын қолданып үшфазалы желіге қосу схемасы

Сурет. 3.7 Бірфазалы трансформаторларының сыртқы көрінісі. Майлы оқшаулағышы бар кернеу (а) мен құймалы оқшаулағышы бар кернеу(б)

а) б)

Келісілген трансформаторлар әр түрлі кедергілердің шығуын жүктейтін кедергінің өзгеріссіз шамасы.

Суретте тұрақты токты өлшейтін трансформатор схемасы көрсетілген.

Сурет. 3.8 Тұрақты ток трансформаторы.

Ауыспалы ток арқылы жүретін екі орам бір біріне қарсы қосылған. Две обмотки, питаемые переменным током, включены встречно. Схемада басқарушы орам екі жүрекше арқылы өтетін өткізгіш түрінде көрсетілген. Тұрақты ток кернеу мен тізбек параметрі арқылы анықталады және ол жүрекше жағдайына байланысты болмайды. Тұрақты ток тізбегі айнымалы токқа қатысты үлкен кедергіге ие, сондықтан Цепь постоянного тока обладает большим полным сопротивлением для переменного тока, и поэтому прибор работает в режиме подавленной второй гармоники. Егер белгіленген ауыспалы ток толтыруға қажет шамадан аз болса, онда жарты периодтың бір бөлігінде басқарушы орамда ауыспалы ток негізінде бір жүрекше токқа толады, ал келесі уақыт аралығында екінші жүрекше толады. Сол себепті жүрекшенің біреуі ғана токқа қанығады. Басқарушы ток өзгермейтіндіктен , сыртқы ток периодты жартысында тұрақты болады. екінші жүрекшенің басқаруымен периодтың келесі жартысында ток тек өз бағытын өзгертеді. Соған сәйкес орамдағы ток төртбұрышты формалы толқын түріндегі ауыспалы ток күйінде болады. Оның амплитудасы тұрақты ток шамасы мен трансформация коэффициеті арқылы анықталады. Көпір түзеткіші токты магнитті-электрлік амперметрдің көмегімен өлшеуге мүмкіндік береді.Өлшеу қателігі 1,5.2 % аспайды. Құрылғының бұл түрі қашықтықтан өлшеу үшін арналған.

3.4 Өлшеу күшейткіштері

Өлшеу күшейткіштері (ӨК) энергия көзін қолданатын тұрақты және айнымалы ток сигналдарын күшейту үшін қолданылады. Мысалы, трансформатор кернеуін жоғарлатқыш күшейткіш болып саналмайды.

Күшейткішті жіктеу үшін түрлі қасиеттер қолданылуы мүмкін:

жұмыс жиілігің жолағы бойыншапо полосе рабочих частот (төменгі және жоғары жиілікті, импульсты және ширекжолақты);

күшейтілетін сигнал түрі бойынша ( тұрақты және айнымалы ток);

сызықты емес элементтерді қолдану типі (жартылайөткізгішті, магнитті, диэлектрикті, лампалық);

қосу схемасы бойынша; каскад саны бойынша;

каскад арасындағы байланыс түрі (тізбекті, параллель).

Төменгі жиілікті(300 кГц дейін) және жоғары жиілікті ( 300 МГц дейін). ӨК бар. ӨК қалыпты қателіктер коэффициенті арқылы орындалады және мВ пен мкА дейінгі сигналды күшейтуге мүмкіндік береді. Қателігі 0,1.1% .

Тұрақты токты күшейткіштер нөлдік дрейфтің болуымен сипатталады.Олардың дәлдігін жоғарлату үшін қалыпты қорек көзін қолданады, жылытады, схемаларыд пайдаланады.

Ауыспалы ток күшейткіштерінде нөлдік дрейф жоқ. Сол себепті ауыспалы ток айнымалыға ауысады, сосын күшейтеді. Бірақ күшейткіш коэффициенті жиілікке байланысты, сондықтан үлкен жиілік диапазонында сигналды күшейту үшін оны түзетеді (бұл жағдайда сезімталдығы жоғалады).

Операциялық күшейткіштер(ОК) кеңінен қолданылады.Олар нақты бір жиілік диапазонында берілген бір сигналды күшейтуге арналған. ОК жиілік жолағы, сигнал түрі (тұрақты, айнымалы) бойынша ерекшеленеді. Дифференциалдық күшейткіштер түрлі сигналдарды күшейтуге арналған.