Рис. 95. Графики, поясняющие принцип измерения угла сдвига фаз:

а — осциллограмма; б —фигура Лиссажу

Коэффициент мощности Я в несимметричной трехфазной цепи можно определить, измерив активную Ра и реактивную Р () мощно­ сти:

I = P /VP I + PI.

Применение цифровых фазометров изложено в гл. 4.

Для визуального наблюдения угла сдвига фаз между токами и напряжениями широко используются электронные осциллографы и микропроцессорные приборы с дисплеями. Определение угла сдви­ га фаз возможно двумя способами: с помощью осциллограмм, полу­ чаемых на экране осциллографа или дисплея исследуемых процес-. сов, и фигур Лиссажу.

Первый способ заключается в измерении на осциллограмме

(рис. 95, а) длины отрезков 1Хи 12 и вычислений угла	<р = (l2/lj 360°.
Погрешность измерения при этом составляет 3	10 %.
Для определения угла сдвига фаз с помощью фигур Лиссажу
исследуемые напряжения их — V mx sin <at и u2 =	Um2 sin (<о/ +<p)

подают соответственно на входы каналов горизонтального и верти­ кального отклонений луча при включенном генераторе развертки. Отклонения луча в направлении осей ОХ и ОУ (рис. 95, б) описыва­ ются уравнениями эллипса в параметрической форме:

х = A sin (о/; у = В sin (ш/ + ф).

Точка уо пересечения эллипса с осью ОУ соответствует значению sin ©/ = 0; т. е. ©/ = knt где k = 0, 1, 2, 3 ...

Таким образом, у0 = В sin (kn + ф) = В sin ф , откуда

Ф = arcsin {уо!В).

Для точки х0 аналогично ф = arcsin х0/А. При ф = 0 уравнение эллипса преобразуется в уравнение прямой, проходящей через на­ чало координат; при ф = 90° оси эллипса совпадают с осями коорди­ нат. Центр осей координат (точка О), от которого ведется отсчет длн-

ны отрезков, определяют перед началом измерений по положению светового пятна на экране при отсутствии сигнала. Погрешность измерения лежит в пределах 1 1 0 %. К недостаткам способа от­ носится невозможность определения знака угла сдвига фаз.

7.7. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЭНЕРГИЯ

Электрическая энергия определяется выражением

(152)

и

где Р„ — мощность, потребляемая нагрузкой.

Энергия измеряется электрическими счетчиками индукционной системы. Трехфазные счетчики отличаются от однофазных числом измерительных механизмов: в двухэлементных трехфазных счетчи­ ках, используемых для учета энергии в трехпроводных цепях, — два однофазных измерительных механизма; в трехэлементных, ис­ пользуемых в четырехпроводных цепях, — три механизма. Двух­ элементные счетчики могут быть с одним и двумя дисками, а трех­ элементные — с двумя или тремя дисками.

Схема внутренних соединений и включение счетчика в цепь на­ грузки соответствуют измерению активной мощности по методу од­ ного ваттметра — для одноэлементных счетчиков, двух ваттметров

— для двухэлементных счетчиков и трех ваттметров — для трехэле­ ментных счетчиков.

Для измерения реактивной энергии в цепях трехфазного тока применяют счетчики реактивной энергии, отличие которых от трех-

Рис. 96. Схемы подключения однофазного счетчика:

а — без измерительного трансформатора; б — с измерительным трансформатором

1. Единицы СИ

Единица
Обозначение
Наименование величины	между-
Наименование
русское	народное

	Основные
Длина	метр
Масса	килограмм
Время	секунда
Сила электрического тока	ампер
Термодинамическая темпера-	кельвин
тура	кандела
Сила света
Количество вещества	моль

						Производные
Количество		электричества				кулон
(электрический заряд)						вольт
Электрическое			напряжение,
электрический		потенциал,			раз­
ность электрических				потенциа­
лов, электродвижущая сила						вольт на метр
Напряженность электрического
поля						фарад
Электрическая емкость
Электрическое сопротивление						ом
Электрическая проводимость						сименс
Частота	работа,			количество		герц
Энергия,						джоуль
теплоты	магнитной			индукции,		вебер
Поток
магнитный поток						тесла
Магнитная индукция
Магнитодвижущая сила					по­	ампер
Напряженность			магнитного			ампер на метр
ля			взаимная		ин­	генри
Индуктивность,
дуктивность						единица на генри
Магнитное сопротивление
Магнитная проводимость						генри
Мощность, поток энергии						ватт

мш

кг kg

сS

АА

КК

кд	cd
моль	mol

Кл С

ВV

В/м V/m

ФF

Ом	Q
См	s
Гц	Hz
Д ж	J
Вб	Wb
Тл	T

АA

А/м A/m

Гн	H
Гн-1	Н-»
Гн	H
Вт	w

Обозначение

элемента

- w -

-5 2 5 -

Ч ! ~

Наименование элемента	Буквенные обозначения
В электрических принципиальных схемах
Приборы:
аналоговый измерительный	Р (РА — амперметр,
	PV — вольтметр,
	PW — ваттметр,
	PR — омметр,
	PF — частотомер,
	PC — счетчик,
	PS — регистрирующий)
цифровой
Транзистор	VT
Диод	VD
Резисторы:
постоянный	R (RK — терморезистор;
	RP — потенциометр;
	PS — шунт)
переменный	R
Конденсаторы:
электролитический	С
переменный	С

Катушку индуктивности (дрос­ L сель)

Обозначение	Наименование элемента		Буквенные обозначения
элемента
_ 7 v ^ = L	Д р о с с е л ь с	м агн и топ ровод ом	L
	Т р ан сф о р м ато р		Т
m
	О бм отки:
	н ап р я ж е н и я	изм ери тельн ого
	при бора

то к о в а я и зм ерительного прибо ­ ра

C3 -

—1[—

о

о

l b

У стройство	защ и ты ; п р ед о х р а ­
нитель
И сточник	постоян н ого н а п р я ­

жен и я

Дв и га т е л ь

Си гн ал и зац и я:

F — по то к у ;

F V — по н ап р яж ен и ю ;

F U — п л авки й п р е д о х р а ­ нитель

G

М

св е то в а я

зв у к о в а я

К о н тактн о е соединение

H L

Н А

X (Х Р — ш ты рь;

X S — гн ездо; л Т — р а з ъ ­ ем )

И н тегр ал ьн ая сх ем а, м икросхе­	D (D A ) — а н а л о го в а я ;
ма	D D — ц и ф р о в ая, ло ги че­
	с к а я )

Обозначение

элемента

- Z -

Eh

■ЕЬ

□

Ш

□

Наименование элемента

Буквенные обозначения

В устройствах связи

Преобразователь

Генератор

Делитель частоты

Выпрямитель

Усилитель

Устройство сравнения

Записывающий прибор

В схемах цифровой техники

Элемент схемы (основное ле)

по­

СР — вычислитель; Р — процессор; М — память; СО — управление; RG — регистр;

СТ — счетчик;

DC — дешифратор;

CD — шифратор;

XIY — преобразователь; MUX — мультиплексор; SW — ключ;

MD — модулятор;

DM — демодулятор;

Обозначение

элемента

Наименование элемента

Элемент схемы (основные и дополнительные левые и пра­ вые поля)

Буквенные обозначения

S — интегратор; Ха — квадратор; DIV — делитель;

F — формирователь; ROM — запоминание

П р и м е ч а н и е .	Если в схеме одни и те же элементы повторяются, то
рядом с их буквенным обозначением проставляется		порядковый номер эле­
мента (например, Rl,	R2......R18; VT1, V T2,.... VT5).
3. Условные обозначения, наносимые на приборы
Наименование		Условное обозначение
Род тока
Постоянный		—

Переменный:

однофазный

Л ы /

трехфазный

/ V

Принцип действия прибора

Магнитоэлектрический	О

Электромагнитный	С

Наименование Условное обозначение

	Электродинамический	Ф
	Ферродинамический	©
	Электростатический	J L
		" Г
	Индукционный	0
	Прочность изоляции
	Измерительная цепь изолирована от корпуса и
	испытана при напряжении (например, 2 кВ)
	Прочие обозначения
	Зажим для заземления	J -
	Прибор под высоким напряжением	© г

АЛУ

АЦП

БИС

ВЗУ

ВЩД

ДКО

ЗУ

ИКАР

КВУ

МП

МПС

нэ

ОЗУ

ПЗУ

пиг

ЦПЗУ

ПУ

РОН

РППЗУ

САПР

СБИС

ск

со

СОЗУ

тн

тпг

тт

УВВ

УИ

УУ

ЦАП

цип

ЦПУ

ЧПУ

ЭВМ

эдс

—арифметико-логическое устройство

—аналого-цифровой преобразователь

—большая интегральная схема

—внешнее запоминающее устройство

—внутренняя шина данных

—дешифратор кода операции

—запоминающее устройство

—интерфейсные карты

—источник образцового напряжения

—квантующее устройство

—микропроцессор

—микропроцессорная система

—нормальный элемент

—оперативное запоминающее устройство

—постоянное запоминающее устройство

—программный измерительный генератор

—программируемое постоянное запоминающее устройство

—пересчетное устройство

—регистр общего назначения

—^программируемое постоянное запоминающее устройство

—система автоматизированного проектирования

—сверхбольшие интегральные схемы

—счетчик команд

—устройство управления

—сверхоперативное запоминающее устройство

—трансформатор напряжения

—термопечатающая головка

—трансформатор тока

—устройство ввода — вывода

—устройство индикации

—управляющее устройство

—цифроаналоговый преобразователь

—цифровой измерительный прибор

—цифропечатающее устройство

—числовое программное управление

—электронно-вычислительная машина

—электродвижущая сила

1. Атабеков Г. И. Теоретические основы электротехники. В 3-х ч. М.: Энергия, 1978. ч. 2. 592 с.

2.Балашов Е. П., Пузанков Д. В. Микропроцессоры и микропроцессор­ ные системы. М.: Радио и связь, 1981. 326 с.

3.Бурдун Г. Д. Марков Б. Н. Основы метрологии. М.: Изд-во стандартов, 1975. 279 с.

4.Бурдун Г. Д. Справочник по международной системе единиц. М.: Изд-во стандартов, 1978. 118 с.

5.Кончаловский В. Ю. Цифровые измерительные устройства. М.: Энергоатомиздат, 1985. 304 с.

6.Минн- и микро-ЭВМ в управлении промышленными объектами/Под

общ. ред. Л. Г. Филиппова, И. Р. Фрейдзона. Л.: Машиностроение, 1984.

336с.

7.Орнатскнй П. П. Автоматические измерения и приборы. Киев: Бища

школа, 1986. 504 с.

8. Проненко В. И., Якнрнн Р. В. Метрология в промышленности. Киев: Техника, 1979. 222 с. .

9. Ревун М.П., Гранковский В. П. Автоматическое управление нагревом металла. Киев: Техника, 1973. 140 с.

10. Фритч В. Применение микропроцессоров в системах управления. М.: Мир, 1984. 464 с.

11.Шевцов Е. К. Справочник по поверке и наладке приборов. Киев: Техника, 1981. 206 с.

12.Шлянднн В. М. Цифровые измерительные устройства. М.: Высш.

школа, 1981. 335 с.

13.Электрические измерения электрических и неэлектрических величин/ /Под ред. Е. С. Полищука. Киев: Вища школа, 1984. 359 с.

14.Электрические измерения /Под ред. А. Е. Фремке. б-е над., перераб. и

доп. Л.: Энергия, 1980. 392 с.

Предисловие											3
Введение											4
Г л а в а	1. Общие понятия измерений н метрологии										6
1.1.	Основные метрологические термины и определения										6
1.2.	Единицы		физических		величин			.	.	. . . .	8
1.3.	Метрологический надзор					и	метрологическая			служба СССР	10
Г л а в а	2. Средства измерений.										13
2.1.	Классификация средств измерений										13
2.2.	Структура		измерительных				приборов..................				14
2.3.	Элементы		конструкции измерительных						приборов. .		16
2.4.	Метрологические характеристики							средств измерений			24
2.5.	Оценка	результатов			измерений						31
2.6.	Поверка	средств измерений									40
2.7.	Измерительные			меры							42
Г л а в а	3. Аналоговые измерительные преобразователи и приборы										46
3.1.	Измерительные			преобразователи.							46
3.2.	Измерительные			приборы							53
3.3.	Измерительные			мосты . .							64
3.4.	Компенсаторы напряжения										69
Г л а в а	4. Цифровые измерительные приборы										71
4.1. Общие сведения					.						71
4.2. Системы счисления и коды											73
4.3. Основные			характеристики								75
4.4. Классификация .						.					77
4.5. Элементы и узлы											79
4.6. ЦИП число-импульсного квантования.											87
4.7. ЦИП времяимпульсного						квантования					88
4.8. ЦИП частотно-импульсного квантования											90
4.9. ЦИП кодоимпульсного						квантования					91
Г л а в а 5. Аналоговые				электронные приборы							93
5.1. Вольтметры, амперметры и омметры											94
5.2. Частотомеры и				осциллографы							95
Г л а в а	6. Измерительные приборы на базе микропроцессорной тех­										102
	ники
6.1. Микропроцессорные					приборы					. . .	102
6.2.	Интерфейсы . . . .						.				112
6.3.	Программные средства микропроцессорных систем										114
6.4.	Микропроцессорный				цифровой вольтметр						119

Гл а в а 7. Измерение электрических величин

7.1.Напряжение и сила тока

7.2.Сопротивление

7.3.Индуктивность, взаимная индуктивность и емкость

7.4.Частота

7.5.Мощность

7.6.Угол сдвига фаз и коэффициент мощности

7.7.Электрическая энергия

Приложения

Сокращения Список литературы

ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ИЗДАНИЕ

Шевцов Евгений Кириллович Ревун Михаил Павлович

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ В МАШИНОСТРОЕНИИ

Редактор Е. В. Радовская

Обложка художника |А. И. Ро [

Художественный редактор | А. И. Ро |

Технический редактор Н. М. Харитонова

Корректоры И. М. Борейша, А. П. Сизова

ИБ N» 6183

Сдано в набор 07.02.89. Подписано в печать 18.04.89. Т-07989. Формат 60x88l/i6Бумага офсетная № 2. Гарнитура литературная. Печать офсетная. Усл.-печ. л. 10,29. Уел. кр.-отт. 10,54. Уч.-изд. л. 10,30. Тираж 24 900 экз. Заказ 1904. Цена 50 к.

Ордена Трудового Красного Знамени издательство «Машиностроение», 107076, Москва, Стромынский пер., 4

Московская типография № 4 Союзполиграфпрома при Государственном комитете СССР

по делам издательств, полиграфии и книжной торговли. 129041, Москва, Б. Переяславская, 46