Измерение постоянных и переменных токов

Для измерения постоянных токов наиболее часто используют приборы магнитоэлектрической системы, которым свойственны чувствительность, точность и широкий диапазон измерений от 10^-8 до 50 А. Магнитоэлектрические милливольтметры с шунтом можно использовать для измерения тока до 10 кА. Для измерения постоянных токов могут использоваться электродинамические, ферродинамические и электромагнитные приборы, но диапазон измерения у них уже (1мА…10А), кроме того, приборы данной системы обладают большой потребляемой мощностью, поэтому использовать их в маломощных цепях невозможно. Наиболее широкими возможностями для измерения токов обладают электронные приборы, которые позволяют измерять ток от 10^-7А. Класс точности электронных приборов достигает 0,002. Они обладают высоким быстродействием, автоматическим выбором диапазона измерения и определения полярности, также к их достоинствам можно отнести малое потребление мощности.

Для измерения действующих значений переменного тока промышленной частоты чаще всего используют электромагнитные, электродинамические и ферродинамические приборы, а на повышенных частотах – термовыпрямительные и электронные приборы.

Средневыпрямленное и амплитудное значение измеряют выпрямительными и электронными приборами. Средняя область значений переменного тока – от 10 мА до 10 А - охватывается диапазонами измерений всех вышеперечисленных систем.

Для измерения токов менее 1 мА применяются только электронные приборы, нижний предел которых достигает 10^-9А. Самый высокий предел измерения имеют электромагнитные амперметры до 300 А. Выпрямительные приборы представляют собой прибор магнитоэлектрической системы и выпрямитель, построенный по однополупериодной схеме (малые токи) и двухполупериодной схеме (большие токи). Для расширения диапазонов измерения в цепи переменного тока используют трансформаторы тока.

9 Измерение несинусоидальных и импульсных токов и
напряжений

Для измерения импульсных токов и напряжений следует пользоваться приборами, рабочий частотный диапазон которых охватывает все гармонические составляющие исследуемого сигнала и пренебрежение которыми недопустимо по условиям требуемой точности измерения. В частности, для измерения действующих значений несинусоидальных токов и напряжений пользуются термоэлектрическими приборами.

Для измерения средневыпрямленных значений используют электронные приборы градуированные в средневыпрямленных значений, а для измерения амплитудных значений пиковые вольтметры. Большинство выпрямительных и многие электронные приборы имеют шкалы, градуированные в действующих значениях переменного тока и напряжения, в то время, как на самом деле их показания пропорциональны средним или амплитудным значениям. Несмотря на широкий диапазон частот, такие приборы не следует использовать для измерения действующих значений несинусоидальных токов и напряжений, т.к. они градуируются для строго синусоидальной формы кривой и при отклонении от синусоидальности могут давать большие погрешности.

Для наблюдения и измерения характеристик мгновенных значений сигналов можно использовать электронные осциллографы. При измерении несинусоидальных токов и напряжений можно пользоваться некоторыми соотношениями, отмеченными в таблице 9.1.

Импульсные сигналы представляют собой как бы пачки синусоидальных колебаний путём амплитудной модуляции и прерываемых колебаний m = 100.

Основными контролируемыми параметрами импульсных сигналов являются (рисунок 9.1):

- период импульсов Т;

- частота следования импульсов f;

- ширина импульсов T_и;

- длительность паузы Т_п;

- скважность импульсов Q = T/T;

- длительность переднего фронта импульса Δt₁;

- длительность заднего фронта импульса Δt₂.

Таблица 9.1 – Соотношения параметров несинусоидальных сигналов
и сигналов определенной формы

Кроме этого, важно знать длительность переднего фронта импульса и заднего фронта импульса. Характеристики периодических одиночных импульсных сигналов измеряют с помощью осциллографа. Действующее значение напряжения периодического импульсного сигнала с широтно – импульсной модуляцией измеряют с помощью вольтметра.

а) сигналы прямоугольной формы; б) параметры импульса

Рисунок 9. 1 – Периодические прямоугольные импульсы