Электроизмерительные приборы

Для измерения электрических и магнитных величин применяются различные электроизмерительные приборы: гальванометры, амперметры, вольтметры и другие, а также их комбинации в различных измерительных схемах.

Электроизмерительные приборы разделяются:

1. По условию работы – на стационарные, переносные и транспортные.

2. По классу точности – 0,2 0,5 1,5 2,0 2,5.

Цифра класса точности наносится на шкалу прибора и позволяет определить точность измерения прибора.

3. По принципу действия – магнитоэлектрические, электромагнитные, тепловые, электродинамические и др.

Символ, указывающий принцип действия прибора, также наносится на шкалу прибора.

Кроме того на шкалу прибора наносятся и другие характеристики прибора: род тока (постоянный или переменный) "-" или " ", рабочее положение: вертикальное или горизонтальное (или ----) под углом (60^о).

На самом приборе указывается также предел измерения этого прибора.

Одним из наиболее важных технических требований предъявляемых к электроизмерительным приборам является малая потребляемая мощность (включение прибора не должно вызывать заметных изменений измеряемых величин). Поэтому амперметры, включаемые в цепь последовательно, должны иметь малое сопротивление.

Вольтметры, включаемые в цепь параллельно исследуемому участку, должны обладать большим сопротивлением (10³-10⁶ Ом).

Ваттметры – приборы для измерения мощности имеют две катушки, обмотки которых не соединены между собой внутри прибора. Концы обмоток выведены на корпус прибора, поэтому у ваттметра четыре зажима.

Одна из катушек (токовая) имеет обмотку с малым сопротивлением и включается в цепь последовательно с потребителем, другая катушка (напряжения) делается с большим числом витков из тонкой проволоки и последовательно соединяется с добавочным сопротивлением. Эта катушка включается параллельно нагрузке.

На крышке ваттметра у клемм указывается на какой максимальный ток и напряжение рассчитаны катушки.

Произведение этих величин определяет предел измеряемой мощности. Для правильного включения в цепь, один из зажимов катушки отмечается звездочкой. Эти зажимы называются генераторными и подключаются к проводу идущему от источника тока. При включении приборов постоянного тока следует помнить, что клемма прибора со звездочкой " ×*" должна присоединяться к положительному полюсу источника. Часто в электрических схемах используют различную вспомогательную аппаратуру: реостаты, например, используют как дополнительные сопротивления и потенциометры- делители напряжения. В первом случае реостат включается последовательно с нагрузкой через клемму движка и одну клемму обмотки.

Передвижением ползунка плавно меняется сопротивление цепи, а следовательно и ток. Во втором случае ползунковый реостат употребляется для подачи на потребитель напряжения, меньшего напряжения источника. При этом провода от источника подключаются к обмотке реостата, а напряжение к нагрузке снимается с движка и одного из зажимов обмотки.

Для правильной работы потенциометра необходимо, чтобы R_н >> R_п >> r

Где R_н – сопротивление нагрузки, R_п – сопротивление потенциометра, r- сопротивление источника. При указанном условии включения потребителя не меняет распределения падения напряжения на потенциометре. Снимаемое напряжение прямо пропорционально длине участка до движка, ток от источника не зависит от положения движка.

В лабораторной практике часто пользуются ламповыми реостатами, представляющими собой систему параллельно соединенных ламп. С изменениями числа включенных ламп сопротивление реостата изменяется скачками при этом происходит ступенчатое изменение тока.

При отсчете измерений по шкале прибора сначала определяют цену ее деления. Ценой деления а называется числовое значение измеряемой величины при отклонении стрелки на одно деление:

где А₀ – предел измерения прибора;

n₀ – число делений шкалы. Искомое значение величины:

А= а n

Где n – число делений, указываемое стрелкой прибора. Зная класс точности к, можно определить относительную ошибку измерения величины А в процентах:

Отсюда видно, что при А=А₀ т.е. класс точности дает процент погрешности измерения предельного значения величины, и наиболее точными являются показания прибора при А—А₀ (n—n_o) т.е. в конце шкалы прибора.