- •Тема 1.1 Вступ. Метрологія - наука про вимірювання Основні поняття про фізичні величини та їх вимірювання
- •1. Метрологія як наука про вимірювання
- •2 . Поняття фізичної величини
- •3. Вимірювання фізичної величини
- •4. Прямі і непрямі вимірювання
- •5. Сигнали вимірювальної інформації
- •6. Основи метрологічного забезпечення
- •7. Повірка. Класифікація повірок
- •8. Основи стандартизації
- •Контрольні запитання:
- •Тема 1.2 Похибки вимірювань. Обробка результатів вимірів
- •1. Основні поняття та особливості
- •2. Класифікація похибок
- •2.1 За причиною виникнення
- •2.2 За способом вираження
- •2.3 За залежністю від вимірюваної величини
- •2.4 За характером зміни
- •2.5 За умовами вимірювання
- •2.6 За режимом вимірювання
- •3. . Підвищення точності засобів вимірювання
- •Контрольні запитання:
- •Тема 1.3 Засоби вимірювання
- •Основні положення.
- •1. Основні положення
- •2. Засоби вимірювання, за допомогою яких здійснюють операції вимірювання
- •3. Засоби вимірювання, за допомогою яких здійснюють процедуру вимірювання
- •4. Основні метрологічні характеристики і класи точності засобів вимірювання
- •Контрольні запитання:
- •Тема 2.1 Вимірювання струмів і напруг
- •1. Загальні поняття
- •2. Вимірювання струмів і напруг приладами прямої дії
- •3. Схеми увімкнення амперметрів і вольтметрів. Методична похибка при вимірюванні струму і напруги
- •4. Електронні аналогові та цифрові вольтметри та амперметри
- •5. Вимірювання струмів і напруг компенсаторами (потенціометрами) постійного та змінного струмів
- •6. Міри електричних величин
- •7. Електромеханічні вимірювальні перетворювачі
- •8. Вимірювальні трансформатори струму і напруги
- •Контрольні запитання:
- •Тема 2.2 Масштабні вимірювальні перетворювачі струму і напруги
- •1. Застосування вимірювальних перетворювачів роду фізичної величини
- •2. Шунти
- •3. Додаткові опори
- •4. Подільники напруги
- •Контрольні запитання:
- •Тема2.3 Вимірювання електричної потужності і енергії
- •1. Основні поняття
- •2. Вимірювання електричної потужності прямими методами
- •3 Опосередковане вимірювання потужності
- •4. Вимірювання потужності у трифазних електричних колах Вимірювання активної потужності у трифазних електричних колах
- •Вимірювання реактивної потужності у трифазних електричних колах
- •Контрольні запитання:
- •Тема 2.4 Вимірювання частоти, інтервалів часу, фази
- •1. Електромеханічні частотоміри
- •2. Цифрові методи вимірювання частоти, періоду, інтервалів часу
- •3. Вимірювання різниці фаз
- •Контрольні запитання:
- •Тема 2.5 Цифрові вимірювальні прилади
- •1. Основні поняття
- •2. Інформаційні процедури цифрових вимірювальних приладів
- •3. Аналого-цифрові та цифро-аналогові перетворювачі
- •Контрольні запитання:
- •Тема 3.1 Вимірювальні генератори
- •1. Визначення і класифікація
- •2. Основні характеристики
- •3. Генератори синусоїдального струму
- •4. Генератори імпульсних сигналів
- •5. Універсальні генератори
- •Контрольні запитання:
- •Тема 3.2 Електронні осцилографи
- •1. Призначення осцилографа
- •2. Будова осцилографа
- •3. Параметри осцилографа
- •Контрольні запитання:
- •Тема 3.3 Вимірювальні підсилювачі
- •1. Вимірювальні підсилювачі
- •2. Принцип роботи
- •4. Операційний підсилювач
- •Контрольні запитання:
- •Тема 3.4 Вимірювання параметрів електротехнічних і радіотехнічних пристроїв
- •1. Характеристика основних параметрів електротехнічних пристроїв
- •2. Міри електричного опору, ємності, індуктивності, взаємної індуктивності
- •3. Вимірювання електричного опору
- •3.1 Вимірювання опорів за допомогою магнітоелектричного вимірювального механізму
- •3.2 Вимірювання опорів за допомогою одинарних мостів постійного струму
- •3.3 Вимірювання опорів методом заміщення
- •3.4 Опосередковані вимірювання опору
- •4. Вимірювання електричного опору, ємності, індуктивності мостами змінного струму
- •Контрольні запитання:
2. Вимірювання електричної потужності прямими методами
Потужність вимірюється прямими методами за допомогою електромеханічних, електронних, цифроаналогових та цифрових ватметрів.
В електродинамічному вимірювальному перетворювачі прямого перемножування здійснюється вимірювальне перетворення активної потужності у кутове переміщення стрілки (вказівника).
Такий вимірювальний перетворювач потужності (електродинамічний вимірювальний механізм, або електродинамічний ватметр) складається (рис. 1) з нерухомої котушки намотаної товстим провідником, яка вмикається послідовно зі споживачем. Нерухома котушка призначена для створення однорідного магнітного поля струму споживача. Форму котушки вибирають такою, щоб магнітне поле було рівномірним.
У магнітному полі нерухомої котушки розміщена легка рухома котушка (рамка), намотана тонким провідником.
Рис.1 Рис. 2
Вона закріплюється на осі, розтяжках або підвісі і може обертатися. Рухома котушка вмикається паралельно споживачеві, активна потужність якого підлягає вимірюванню. До осі рухомої котушки кріпиться спіральна пружина, призначена для створення моменту протидії і для електричного з'єднання обмотки рухомої котушки з нерухомим споживачем. Стрілка, з'єднана з рухомою котушкою, призначена для індикації кутового переміщення котушки. Стрілка переміщується вздовж шкали з нанесеними поділками, проградуйованими в одиницях потужності. Для зменшення перехідних коливань стрілки у разі різкої зміни споживаної енергії призначений заспокоювач. Він може бути повітряним або електромагнітним. Для суміщення початкового положення стрілки з нульовою позначкою шкали призначений коректор.
На електричних схемах ватметри позначаються умовним зображенням, наведеним на рисунку 2.
Ф еродинамічний ватметр (як і електродинамічний) складається з двох котушок: нерухомої і рухомої. Нерухома котушка феродинамічного ватметра, на відміну від електродинамічного, наноситься на феромагнітний магніто-провід. Таким чином, створюється радіальне магнітне поле в зазорі, в якому розміщено рухому котушку (рис. 4). Рушійний момент створюється взаємодією магнітних полів рухомої і нерухомої котушок. Рис. 4
У феродинамічному ватметрі, порівняно з електродинамічним, значно більший обертальний момент і значно менший вплив зовнішніх магнітних полів. Поряд з цим, феродинамічний ватметр має більшу похибку від нелінійності і більші втрати енергії.
Нерухомі котушки ватметра 1-1 (рис. 3) вмикають в електричне коло послідовно зі споживачем Zh, а рухома котушка 2-2 із додатковим резистором Rдод — паралельно споживачеві.
Рис. 3
Зміна напряму струму в котушках спричинює зміну напряму відхилення стрілки приладу.
Тому для правильного увімкнення один із затискачів і рухомої та нерухомої котушок позначається спеціальним знаком («генераторні» затискачі) і ці затискачі мають бути увімкнені з боку джерела живлення.
До позитивних властивостей електродинамічних ватметрів слід віднести відносно високу точність (клас точності 0,1), можливість застосування як для постійного, так і для змінного струму, наявність майже рівномірної шкали, можливість розширення діапазону вимірювання як за струмом (котушку струму поділяють на декілька секцій, з'єднаних послідовно), так і за напругою (якщо приєднати додатковий опір послідовно з котушкою напруги).
Недоліками електродинамічних ватметрів є власне споживання енергії, неможливість застосовувати в широкому діапазоні частот через наявність частотної похибки, відносно невеликий момент обертання, чутливість до зовнішніх магнітних полів.
Нерухома і рухома котушки ватметра споживають енергію, що спотворює режим роботи електричного кола і призводить до методичної похибки, або похибки взаємодії. Схему на рис.3,а доцільно застосовувати для вимірювання потужності високоомного споживача, а схему на рисунку 3,б – низькоомного.