Приборы индукционной системы

Применяется для создания счётчиков электрической энергии.

Устройство счётчика активной энергии.

1 - алюминиевый диск, закреплённый на оси.

2 - электромагнит, создающий магнитный поток, пропорциональный току в магнитной обмотке. Обмотка этого электромагнита состоит из небольшого числа витков толстого провода и образует токовую цепь счётчика.

3 - электромагнит, создающий поток, пропорциональный напряжению. Обмотка этого электромагнита состоит из большого числа витков тонкого провода. Включается параллельно источнику напряжения.

4 - счётчик оборотов диска.

5 - постоянный магнит, создающий противодействующий момент.

Измеряемая энергия W=N/A кВт*ч

N - количество оборотов диска.

A - передаточное число счётчика об/(кВт*ч) (приводится на числе счётчика)

Ещё указывается класс точности

C_Н=1/A - номинальная постоянная счётчика. Обозначает количество кВт*ч/об. (можно сравнивать с ценой деления)

W=C_НN.

кВт*ч/об. = 1000*3600/A Вт*с/об

 

Действительная постоянная C = P*t/N Вт*с/об

Поверка счётчика

Производится с помощью эталонных ваттметра и секундомера.

Ваттметр и счётчик включаются одинаково. Токовые цепи последовательно с нагрузкой, цепи напряжения параллельно с источником напряжения U.

Счётчик является интегрирующим прибором. Корпус интегрирующего прибора обозначается прямоугольником.

Основная метрологическая характеристика - по-прежнему класс точности. Определение класса точности происходит по погрешности.

= (C_н-C)/C *100

 

В счётчиках нормируется основная электрическая? энергия, поэтому класс точности указывается в окружности.

Электронный счётчик активной энергии

Строится на основе преобразования мощности в напряжение с последующим интегрированием выходной величины.

Зависимость

Схема

В этой схеме:

ПМН - преобразователь мощности в напряжение.

ПНЧ - преобразователь напряжения в частоту

СИ - счётчик импульсов.

Выходные импульсы ПНЧ подсчитываются (интегрируются) счётчиком импульсов. Таким образом, показания счётчика импульсов пропорциональны активной энергии, потребляемой нагрузкой.

Электронно измерительные приоры Общие достоинства электронных измерительных приборов:

1. Высокая чувствительность и простота изменения чувствительности

2. Высокое входное сопротивление. 10⁶..10¹³ (на биполярных транзисторах … на специальных электрометрических лампах)

3. Малое собственное потребление мощности от источника сигнала

4. Широкий диапазон рабочих частот. 0…1000МГц (хотя верхней границы нет). Такие высокие частоты могут измеряться только электронными приборами.

5. Высокая точность цифровых измерительных приборов (у аналоговых электронных точность обычно ощутимо меньше)

Общие недостатки электронных измерительных приборов.

1. Сложность устройства

2. Необходимость иметь вспомогательный источник питания.

3. Большая потребляемая мощность от источника питания.

 

Общая структурная схема на примере вольтметра с усилителем постоянного тока (УПТ) с преобразованием.

Д - входной делитель с переключателем пределов измерения.

М - модулятор. Предназначен для преобразования сигнала постоянного тока в сигнал переменного тока.

У - усилитель переменного тока.

ДМ - демодулятор. Предназначен для преобразования усиленного переменного сигнала в сигнал постоянного тока.

Ф - фильтр для выделения постоянной составляющей.

Указатель - прибор магнитоэлектрической системы. Чаще всего - микроамперметр.

Все перечисленные блоки являются основными. Они влияют на общую чувствительность и общую погрешность прибора. Каждый из этих блоков обладает чувствительностью: S1, S2, … Sn; и погрешностью

ГОН - генератор опорного напряжения. Выдаёт сигнал переменного тока с постоянной частотой и постоянного напряжения.

БП - блок питания.

 

Общая чувствительность - произведение чувствительностей отдельных блоков.

Общая погрешность всего прибора - корень от суммы квадратов погрешностей отдельных блоков.

Обозначение электронно-измерительных приборов. Все электронно-измерительные приборы разбиты на 21 группу

Первый элемент обозначения - заглавная буква русского алфавита - обозначает группу

В - вольтметры

Г - генераторы

Ч - частотомеры

С - приборы для наблюдения сигналов

Е - приборы для измерения сосредоточенных параметров

и так далее

 

Второй элемент обозначения - цифра - указывает на группу (подгруппу?)

В1 - приборы для поверки вольтметров

В2 - вольтметры постоянного тока

В3 - вольтметры переменного тока

В4 - вольтметры импульсные

В5 - вольтметры фазочувствительные

В6 - вольтметры избирательные

В7 - вольтметры универсальные

 

Г1 - приборы для поверки

Г2 - генераторы шумовых сигналов

Г3 - генераторы сигналов

Г4 - генераторы стандартных сигналов

Г5 - генераторы импульсов

Г6 - генераторы сигналов специальной формы

 

С1 - электронно-лучевой осциллограф.

 

Если прибор выполняет функции, относящиеся к нескольким группам, то он называется комбинированным и между первым и вторым элементом ставится буква K.

 

Третий элемент обозначения - цифра - номер разработки.

Четвёртый элемент обозначения - буква - обозначает порядок модификации.

 

Примеры:

В3-38А - вольтметр переменного тока

В7-16А - вольтметр универсальный

ВК7-10А - вольтметр комбинированный универсальный

Г3-34 - генератор сигналов

Вольтметры постоянного тока

Д- входной делитель с переключателем входных пределов

УПТ – усилитель постоянного тока с непосредственной связью

УК – указатель, в качестве которого чаще всего применяется микроамперметр

БП – блок питания

Основными недостатками УПТ с непосредственной связью является дрейф нуля, что приводит к погрешностям.(изменение выходного при не изменении входного напряжения)

Причинами являются:

1. Изменение параметров транзисторов с течением времени а так же при изменении температур

2. Старение остальных элементов схемы

3. Нестабильное напряжение питания

Принципиальная схема УПТ с непосредственной связью

Д - входной делитель

УПТ - усилитель постоянного тока

БП - блок питания

R1,R2,R3,R4 - входной делитель.

SA - переключатель пределов измерения, а пределы 1,10,100В

VT1,VT2 - транзисторы npn проводимости.

R5,R6,R7,R8 - делители напряжения для смещения для смещения рабочих точек транзисторов VT1 и VT2 и для создания последовательных отрицательных обратной связи по напряжению для стабилизации рабочих точек.

R9,R10 - коллекторные нагрузки транзисторов.

R11 - потенциометр для установки нуля

R12 - реостат для калибровки вольтметра

R13 - общее эмиттерное сопротивление для создания последовательной отрицательной обратной связи по току для стабилизации работы усилительного каскада.

В качестве указателя микроамперметр магнитоэлектрической системы.

+Ek -Ek напряжение источника питания усилителя.

Принцип действия

В схеме применён однокаскадный балансный усилитель, выполненный по мостовой схеме. Плечи моста образуют сопротивления R9,R10 и сопротивления Rэк1 и Rэк2 (у VT1 и VT2), вершиной этого моста являются точки: a,b - диагональ питания моста, c,d - измерительная диагональ.

Если ф_С=ф_d, то Iук=0. Если оказывается не равен нулю, то движком потенциометра "уст.0" это регулируют. Балансировка моста (т.е. установка нуля) производится при Ux=0 (концы/входы вольтметра закоротили накоротко).

После этого происходит калибровка вольтметра.

При калибровке стрелка должна отклониться либо на крайнюю отметку шкалы, либо на специальную отметку для калибровки. Если не так, реостатом R12 регулируем.

После этого вольтметр готов к работе. На вход подаётся напряжение Ux и производятся измерения.

При этом, при любом пределе, на вход транзистора VT1 подаётся не больше 0,1В.

 

Применяется усилитель постоянного тока с преобразованием.

 

Структурная схема такого вольтметра изображена в начале раздела Электронные приборы.

Основные блоки

1. Делитель с переключателем

2. Модулятор

3. Усилитель переменного тока

4. Демодулятор

5. Фильтр

6. Указатель

Вспомогательные блоки

1. Блок опорного напряжения

2. блок питания усилителя

 

Демодулятор представляет из себя фазочувствительный выпрямитель.

Из выпрямленного сигнала фильтр ликвидирует пульсации.

Усиление сигнала производится усилителем переменного тока. Усиливается переменный ток, а постоянной в нём нет. В чём преимущество - у усилителей переменного тока дрейфа нуля нет.

Ничего не препятствует производить измерение малых по величине сигналов постоянного тока, но схема при этом получается сложная.

Вольтметры переменного тока

По двум схемам. Первая схема выпрямитель-усилитель.

 

 

Д - входной делитель с переключателем пределов.

В - выпрямитель.

УПТ - усилитель постоянного тока.

УК - указатель

БП - блок питания

 

Данная схема применяется для создания амплитудных и импульсных вольтметров.

Амплитуда определяется амплитудным детектором, который входит в состав вольтметра.

 

Вторая схема. Усилитель-выпрямитель.

 

 

 

 

 

Нет дрейфа нуля

Здесь блоки такие же, только усилитель переменного тока.

Сначала усиливается, а потом выпрямляется и подаётся на указатель.

Применяется для вольтметров действующего значения напряжения.