2416

– определить цену деления шкалы прибора, схему его включения в электрическую цепь.

При выборе типа прибора необходимо пользоваться сведениями об измерительныхприборах, приводимымивсправочниках.

Предел измерения прибора должен быть близок к измеряемому значению. Этообеспечиваетбольшуюточностьизмерения.

Класс точности прибора определяется необходимой точностью измерений.

Перед проведением измерения необходимо определить цену деления шкалы электроизмерительного прибора. Отсчетное устройство прибора состоит из шкалы и указателя. В зависимости от назначения, принципа действия и конструкции прибора применяют разные шкалы и указатели. Шкалы могут быть именованными, т.е. градуированными в единицах измеряемых величин, или условными. Условные шкалы применяются в многопредельных приборах, обычно условная шкала имеет 100 или150 делений.

Цена деления – это отношение верхнего предела измерения прибора к общемучислуделенийNа егошкалы, т.е.

Цена деления амперметра, вольтметра и ваттметра вычисляется соответственно по формулам

где IN, UN, PN – пределы измерения соответственно амперметра, вольтметра и ваттметра; NI, NU, NP – число делений шкалы соответственно амперметра, вольтметраиваттметра.

Для многопредельных приборов цена деления определяется как отношение выбранного предела измерения к числу делений шкалы. Например, вольтметр имеет пределы измерений 50, 150 и 300 В и шкалу 100 де-

лений. Цена деления на пределе измерения 50 В СU = 10050 = 0,5 делВ . ; на пределе 150 В СU = 150100 =1,5 делВ . ; на пределе 300 В СU = 100300 = 3 делВ . .

Численное значение измеряемой величины

а=Nха Cа , (11.3)

где Nxа – число делений, отсчитанных по шкале; Cа – цена деления прибора.

310

Численные значения тока, напряжения и активной мощности определяются по формулам

I=NxI CI; U=NxU CU; Р=NxР CР, (11.4)

где NxI, NxU, NxР – число делений, отсчитанных по шкале соответственно амперметра, вольтметра и ваттметра; CI, CU, CР – цена деления соответственноамперметра, вольтметраиваттметра.

Рис. 11.1. Шкалаамперметра

Шкалы приборов (рис. 11.1) бывают нулевые и безнулевые. Нулевые шкалы могут быть односторонними (нуль размещен в начале шкалы) и двухсторонними (нуль размещен между начальной и конечной отметками). Последние в свою очередь делятся на симметричные и несимметричные (от положения нуля на шкале). На безнулевых шкалах конечные отметки соответствуют нижнему и верхнему пределам измерения. Способ включения прибора в измерительную схему зависит от назначения прибора, параметров прибора и цепи, где производятся измерения.

11.3. Включение в цепь амперметра

Амперметр включается в цепь последовательно с нагрузкой (рис. 11.2). Согласно закону Ома без учета сопротивления амперметра ток

311

С учетом внутреннего сопротивления амперметра ток в цепи

где R0А – внутреннее сопротивление амперметра. Погрешность измерения

Из выражения (11.7) следует:

–включение амперметра влияет на ток в измеряемой цепи, что приводит к дополнительной погрешности измерения;

–вносимая амперметром погрешность тем меньше, чем меньше внутреннее сопротивление амперметра;

–при известных сопротивлениях Rн и R0А эта погрешность может быть учтена.

Амперметры сконструированы таким образом, что их внутреннее сопротивление очень мало. Поэтому в большинстве случаев при измерениях влиянием внутреннего сопротивления амперметров можно пренебречь.

11.4. Включение в цепь вольтметра

Вольтметр включается параллельно участку, на котором измеряется напряжение (рис. 11.3).

Без вольтметра напряжение на измеряемом участке цепи

Включение вольтметра изменяет измеряемое напряжение, которое оказывается равным

где R0V – внутреннее сопротивление вольтметра.

Погрешность измерения при этом

Из выражения (11.10) следует, что:

–включение вольтметра влияет на величину измеряемого напряжения, вызывая дополнительную погрешность;

–вносимая вольтметром погрешность тем меньше, чем больше внутреннее сопротивление вольтметра;

–при известном сопротивлении цепи и прибора эта погрешность может быть учтена.

Вольтметры сконструированы таким образом, что их внутреннее сопротивление очень велико. Поэтому при измерении напряжения в низкоомных цепях влиянием внутреннего сопротивления вольтметра можно пренебречь.

11.5. Включение в цепь ваттметра или счетчика энергии

Эти приборы имеют две обмотки: токовую и потенциальную. При измерениях активной мощности электродинамическим ваттметром необходимо следить за правильным включением прибора в схему (рис. 11.4). Токовая обмотка прибора включается последовательно (так же, как амперметр), а потенциальная обмотка – параллельно участку, мощность которого необходимо измерить (так же, как вольтметр).

313

** W

Рис. 11.4. Схема включения ваттметра

Зажимы, отмеченные точкой или звездочкой (генераторные), соединяются вместе между собой и с проводом, идущим от источника энергии.

11.6. Погрешности измерений

Результаты измерений дают лишь приближенное значение измеряемой величины. Разность между полученным при измерении и действительным значениями измеряемой величины называется погрешностью результата измерения. Чем меньше погрешность, тем выше точность измерения. В зависимости от причин возникновения, способов учета и методов измерения погрешности могут быть:

–систематические;

–случайные;

–промахи.

Систематическими называются погрешности, постоянные во времени или изменяющиеся по определенному закону, природа и характер которых известны. Примеры систематических погрешностей: погрешности от влияния температуры, частоты, магнитных и электрических полей на показания приборов; погрешности метода измерения. Эти погрешности могут быть учтены или частично скомпенсированы с использованием теории вероятностей и методов статистики.

Случайными называются погрешности, закономерность которых неизвестна. Например, результаты отдельных измерений одной и той же величины отличаются даже в тех случаях, когда повторные измерения проводят одинаково тщательно и при одних и тех же условиях. Случайные погрешности нельзя исключить опытным путем, но их влияние на результат измерения может быть теоретически учтено

314

применением при обработке результатов измерения теории вероятностей и методов статистики.

Промахи – это неправильные отсчеты по шкале прибора, пропуски в наблюдениях и т.д. Результаты измерений, содержащие промахи, должны быть отброшены как недостоверные.

Результаты намерений содержат случайные и систематические погрешности. Основной характеристикой измерительного прибора является статическая погрешность, которая определяет степень приближения показаний прибора к действительному значению измеряемой величины.

11.7. Определение погрешностей при однократных измерениях

Различают три вида статических погрешностей.

Абсолютная погрешность ∆а – это разность между показаниями

Абсолютная погрешность не дает правильного представления о точности измерения. Например, абсолютная погрешность ∆I=0,2 А при измеряемом токе I0=2 А характеризует низкую точность, а абсолютная погрешность ∆I=0,2 А при I0=200 А означает более высокую точность измерения. Поэтому для оценки точности измерения пользуются относительной погрешностью.

Относительная погрешность ε представляет собой отношение абсолютной погрешности ∆а к истинному значению измеряемой величины а0. Относительная погрешность обычно выражается в процентах.

Относительные погрешности измерения тока, напряжения и активной мощности соответственно определяются выражениями:

Приведенная погрешность – это выраженное в процентах отношение абсолютной погрешности ∆а к пределу измерения прибора аN.

315

Величина аN определяется суммой левого и правого пределов измерения при двусторонней шкале (с нулем посередине) или разностью верхнего и нижнего пределов измерения при односторонней шкале.

Приведенная погрешность К, выраженная в процентах, называется классом точности измерительного прибора:

Классы точности амперметра, вольтметра и ваттметра соответственно определяются выражениями

По допустимому значению приведенной погрешности все меры и измерительные приборы делятся на следующие классы точности: 0,05; 0,1; 0,2; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0. Класс точности указывается на шкале прибора. Например, указанный на вольтметре класс точности 0,2 означает, что его приведенная погрешность не превышает 0,2%.

Чтобы измерение было более точным, следует устанавливать возможно меньший предел измерения, но такой, чтобы стрелка не выходила за правую или левую границу шкалы. Нередко в начале шкалы бывает нерабочий участок. На этом участке точность измерения, заданная классом точности, не гарантируется. На практике при расчете относительной погрешности вместо истинного значения измеряемой величины берут показания прибора. Тогда формулы (11.14) примут вид

316

Контрольные вопросы

1. Относительной погрешностью называется:

1)отношение абсолютной погрешности к предельному значению шкалы (нормирующей величине) прибора в процентах;

2)разность между показанием прибора и действительным значением измеряемой величины;

3)отношение абсолютной погрешности к действительному значению измеряемой величины в процентах;

4)отношение измеренного значения величины к предельному значению шкалы прибора.

2. Абсолютной погрешностью называется:

1)отношение абсолютной погрешности к предельному значению шкалы прибора в процентах;

2)разность между показанием прибора и действительным значением измеряемой величины;

3)отношение абсолютной погрешности к действительному значению величины в процентах;

4)отношение измеренного значения величины к предельному значению шкалы прибора.

3.К какому методу измерения относится измерение мощности в цепи постоянного тока методом амперметра и вольтметра:

1) совокупному; 2) относительному; 3) косвенному; 4) прямому?

4.Если измеренное значение тока Iи=1,9 А, действительное значение тока I=1,8 А, то относительная погрешность равна:

1) 0,1 А; 2) 5,6 %; 3) –0,1 А; 4) 10 %.

5.Цена деления шкалы прибора с односторонней шкалой определяется:

1) как отношение разности верхнего и нижнего пределов измерения к числу делений шкалы;

2) отношение разности верхнего и нижнего пределов измерения к классу точности прибора;

3) отношение числа делений шкалы прибора к разности верхнего

инижнего пределов измерения;

4) отношение суммы верхнего и нижнего пределов измерения к числу делений шкалы.

317

6. Цена деления шкалы прибора с двусторонней шкалой определяется:

1)как отношение разности левого и правого пределов измерения

кчислу делений шкалы;

2)отношение разности левого и правого пределов измерения к классу точности прибора;

3)отношение числа делений шкалы прибора к разности левого и правого пределов измерения;

4)отношение суммы левого и правого пределов измерения к числу делений шкалы.

8.Из представленных значений величиной мощности являются: 1) 1 А; 2) 100 кВт·ч; 3) 20 МВт; 4) 30 Дж.

9.Класс точности электроизмерительного прибора определяет-

ся:

1)относительной погрешностью, равной γпр % = ∆АА 100 ;

2)погрешностью, равной отношению абсолютной погрешности к

3) приведенной погрешностью, равной отношению абсолютной погрешности к нормирующей величине прибора АN (в большинстве

случаев это предел шкалы измерений) γпр % = ∆А 100;

АN

4) абсолютной погрешностью, равной разности между измеренным и действительным значениями измеряемой величины

∆А=АИЗМ–А.

318

10. Как включают в электрическую цепь амперметр, вольтметр: 1) амперметр последовательно с нагрузкой, вольтметр парал-

лельно нагрузке; 2) амперметр и вольтметр последовательно с нагрузкой;

3) амперметр и вольтметр параллельно нагрузке?

11. Принцип работы прибора электромагнитной системы осно-

ван:

1)на явлении самоиндукции;

2)взаимодействии проводников с током;

3)взаимодействии проводника с током и магнитного поля;

4)взаимодействии ферромагнитного сердечника с магнитным

полем.

1)электромагнитной системы;

2)электродинамической системы;

3)индукционной системы;

4)магнитоэлектрической системы.

13. Шкала ваттметра, включенного на входе цепи переменного тока, имеет 100 делений. Предел измерения по напряжению 150 В, предел измерения по току 5 А. Стрелка прибора указывает на деление

60.Определить активную мощность цепи.

1)150 Вт; 2) 300 Вт; 3) 450 Вт; 4) 600 Вт.

14. Ваттметр, включенный в фазу трехфазной цепи с симметричной нагрузкой, показал 150 Вт. Чему равна активная мощность нагрузки:

1) 150 Вт; 2) 300 Вт; 3) 450 Вт; 4) 600 Вт?

319