Условные обозначения на шкалах электроизмерительных приборов

Общие сведения об измерениях электроизмерительных приборах.

Измерением называется количественное сравнение измеряемой физической величины с определенным ее значением, принятым за единицу.

Измерения выполняются с помощью мер и измерительных приборов. Мерами называются образцы единиц измерений (магазины сопротивлений, емкостей, масштабные линейки и т.д.). Электроизмерительные приборы – устройства, служащие для прямого или косвенного сравнения измеряемой величины с мерой. Приборы прямого сравнения (амперметры, вольтметры и т.д.) дают возможность определить измеряемую величину непосредственно по показанию прибора. К приборам косвенного сравнения относятся мосты, компенсаторы.

Классификация измерительных приборов осуществляется по виду измерения, принципу действия, точности измерения, условию эксплуатации. На лицевой стороне прибора наносятся: шкала и условные знаки, указывающие назначение прибора, систему, условные обозначения рода тока, напряжение, при котором испытан прибор, внутреннее сопротивление или ток полного отклонения, класс точности, степень защищенности прибора от внешних магнитных и электрических полей, ГОСТ, год выпуска, условия эксплуатации и ряд других величин.

Представление об условных обозначениях на шкалах электроизмерительных приборов дают таблицы 1 и 2.

ТАБЛИЦА 1

Условные обозначения на шкалах электроизмерительных приборов.

Система приборов		Знак системы
Магнитоэлектри ческая	С механической противодействующей силой
Без механической противодействующей силы
Приборы, использующие магнитоэлектрическую систему	Термоэлектрические приборы	С контактым преобразователем
С изолированным преобразователем
Электронно- ламповые приборы
Фотоэлектрические приборы
Электромагнитная	С механической противодействующей силой
Без механической противодействующей силы
Электродинамическая	Без стали	Без механической противодействующей силы
С механической противодействующей силой
Ферродинамическая	С механической противодействующей силой
Без механической противодействующей силы
Индукционная	С механической противодействующей силой
Без механической противодействующей силы
Электростатическая
Тепловая
Вибрационная (язычковая)

Таблица 2

Постоянный ток	-
Переменный однофазный ток	~
Постоянный и переменный ток
Трехфазный ток (равномерная нагрузка)
Вертикальное расположение прибора	^­
Горизонтальное расположение прибора	Õ®
Наклонное (например, под углом 600)	Ð600
Класс точности	0,1;0,2; 0,5
Изоляция прибора испытана напряжением 2 кВ
Магнитный экран	ð
Выпрямитель

Важнейшей характеристикой электроизмерительного прибора является точность. В зависимости от точности все электроизмерительные приборы по ГОСТу 1845-59 делятся на восемь классов: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1.0; 1,5; 2,5; 4. Класс точности прибора определяет приведенную погрешность прибора в %.

Приведенной погрешностью называется выраженное в процентах отношение наибольшей абсолютной погрешности прибора Х к номинальному значению его шкалы Хном.

Номинальной величиной Хном. называется верхний предел измерения прибора. Следовательно, цифра класса точности показывает величину возможной относительной ошибки в процентах при отклонении стрелки прибора на всю шкалу.

У электроизмерительных приборов абсолютная ошибка определяется конструкцией прибора и равна:

Таким образом предполагается, что абсолютная погрешность измерения для данного предела прибора – величина постоянная, т.е. не зависит от измеряемой величины.

Чем меньше измеряемая величина, тем больше относительная погрешность измерения d_х. Действительно, d_х определяется из соотношения:

d_х = DХ: Х, где Х – значение измеряемой величины.

Абсолютная ошибка х при любом измерении постоянно, поэтому,чем меньше измеряемая величина Х, тем больше относительная погрешность измерения d_х.

Пример: Ток, измеряемый миллиамперметром класса d = 1,0 с пределом х_ном = 3 мА, соответственно равен! мА и 2 мА. Абсолютная погрешность, допускаемая при измерениях этим прибором, в любом месте шкалы одинакова.

т.е. DХ равна 1% от номинального значения прибора. При первом измерении относительная ошибка измерения

При втором –

Следовательно, для уменьшения относительной погрешности следует выбирать приборы с таким пределом, чтобы при измерениях стрелка прибора отклонилась больше, чем на 50% деления шкалы.

Для приборов с нулем по середине шкалы Х _ном равна сумме пределов измерения по левой и правой части шкалы. Например, для прибора 100 В-0-100 В, Х _ном=200 В.

По степени защищенности от внешних полей приборы по ГОСТу подразделяются на две категории. Категория обозначается римской цифрой, расположенной в квадрате. Для приборов 1 категории дополнительная погрешность, обусловленная влиянием поля, не должна превышать 0,5 %, для

П – 1%, для Ш – 2,5%.

Важной характеристикой электроизмерительного прибора является его сопротивление. Внутреннее сопротивление измерительного прибора обычно приводится на его шкале. У некоторых приборов вместо внутреннего сопротивления прибора приводится ток полного отклонения (для вольтметров) или номинальное падение напряженности (для амперметров). Зная эти величины и предел измерения прибора Х _ном, можно рассчитать сопротивление прибора. Очень часто приборы, используемые в лабораторной практике, снабжаются набором шунтов и дополнительных сопротивлений, которые можно легко менять в процессе работы, производя несложные операции переключения на самом приборе. Приборы такого типа называются многопредельными.

Шкалы многопредельных приборов чаще всего делятся на некоторое число безымянных делений, обычно на 100 или 150. Для определения измеряемой величины нужно отсчет, взятый по шкале такого прибора, умножить на цену деления С. Цена деления С определяет значение физической величины, измеряемой прибором, которая вызывает отклонение стрелки на одно деление. Для определенияцены деления нужно предел измерения прибора разделить на число делений шкалы прибора: С = Х_ном : n₀.

Каждому пределу измерений соответствует своя цена деления. С измерением предела прибора меняется и величина абсолютной ошибки, допускаемой при измерениях этим прибором. Многопредельные приборы иногда меняют несколько шкал с равным числом делений. Отсчет следует проводить по той шкале, у которой число делений кратно верхнему пределу прибора.

Пример: Прибор имеет две шкалы, разбитых, соответственно, на 150 и 1000 делений. На пределе 300В целесообразно проводить отсчет по первой шкале, при переходе на предел измерения 100В удобнее осуществлять отсчет по второй шкале.

Изменение предела измерений у некоторых приборов, как, например, у амперметров типа АСТ, осуществляется поворотом головки переключателя пределов. Номинальное значение прибора определяется по положению указателя на головке.

Для установления выбранного предела измерения, надо совместить указатель (стрелка или точка на головке) с цифрой на корпусе, указывающей предел измерения прибора. У некоторых приборов, типа М-45, переключение осуществляется подключением источника сигнала к соответствующим клеммам прибора. Цифры у клемм дают номинальное значение величины, измеряемой на этом пределе.

Системы измерительных механизмов электроизмерительных приборов.

Основной частью приборов является измерительный механизм. При воздействии измеряемой электрической величины на измерительный механизм его подвижная часть поворачивается на некоторый угол, по которому определяется значение измеряемой величины. В лабораторной практике чаще всего применяются приборы магнитоэлектрической, электромагнитной, электростатической, электродинамической систем. Рассмотрим кратко действие измерительных механизмов различных систем и других вспомогательных приборов.

1. МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СИСТЕМА. Основана на взаимодействии измеряемого тока с магнитным полем постоянного магнита. Измеряемый ток проходит по рамке из нескольких витков проволоки, которая находится в магнитном поле постоянного магнита. Рамка укреплена на двух полуосях и может вращаться. При протекании тока на рамку действуют силы, поворачивающие ее. Эти силы уравновешиваются упругими силами пружинок., удерживающих рамку в положении равновесия. магнитоэлектрическая система применяется только в цепях постоянного тока. При включении прибора необходимо соблюдать полярность. Клемма со знаком «+» подключается к участку цепи, имеющей более высокий потенциал.

2. ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ система. Основана на взаимодействии измеряемого тока, который протекает по неподвижной катушке с ферритовым телом, закрепленным на одной оси со стрелкой. При прохождении тока сердечник втягивается в катушку. Сердечник втягивается до тех пор, пока силы, действующие на него со стороны магнита, не уравновесятся упругими силами пружиной. Система пригодна для цепей постоянного и переменного тока, не боится перегрузок. Недостаток системы: низкая чувствительность, зависимость показания от частоты тока, влияние на показания внешних магнитных полей. Для устранения влияния внешних магнитных полей в приборе применяются две измерительные системы, укрепленные на одной оси со стрелкой. Внешнее поле оказывает на сердечник противоположные действия, взаимно компенсирующие друг друга. Такая система называется астатической.

3. ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКАЯ система. Работа этой системы основана на взаимодействии двух заряженных пластинок. Одна пластина неподвижна, другая связана со стрелкой прибора и может перемещаться. При наличии разности потенциалов на пластинах, под действием электростатических сил, подвижная пластина притягивается. Сила, действующая на пластинку уравновешивается упругими силами пружинок, удерживающих систему в положении равновесия.

Электростатическая система применяется в цепях постоянного и переменного тока. Достоинством системы является большое, практически бесконечное, внутреннее сопротивление прибора. Недостатком является низкая чувствительность, неравномерная шкала, влияние на показания внешнего электрического поля.

4. ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКАЯ система основана на взаимодействии магнитных полей двух катушек с током. Неподвижная катушка включается в цепь последовательно с нагрузкой, в ваттметре она играет роль амперметра. Внутри катушки находится подвижная катушка, которая подключается параллельно нагрузке, в ваттметре она играет роль вольтметра. Вращающий момент, действующий на подвижную катушку, уравновешивается моментом упругих сил.