- •КАспий қоғамдық университеті
- •I тарау дүниені танып білудегі өлшеудің ролі
- •Өлшеу техникасы мен ғылымның және өндірістің өзара байланысы
- •1.2. Метрологиялық қамтамасыздандыру
- •1.2.1. Метрологиялық қамтамасыздандырудың ғылыми, техникалық және заңдық негіздері
- •1.3. Физикалық шамалардың түрлері
- •1.3.1. Өлшеу шкалалары
- •1.3.2. Өлшеу ақпараты
- •1.3.3. Физикалық шамалар мен олардың бірліктер жүйесі
- •1.4. Өлшеу қателіктері
- •1.4.1. Қателіктердің жіктелуі
- •1.4.2. Қателіктерді бағалау принциптері
- •1.4.3. Жүйелі қателіктерді алу және жою тәсілдері
- •1.5. Өлшеу және оның негізгі операциялары
- •1.5.1 Өлшеу мен оның негізгі операциялары
- •1.5.2. Өлшеу міндеттері
- •1.5.3. Өлшеу принциптері мен әдістері
- •1.6. Өлшеу аспаптары мен қондырғылары
- •1.6.1 Сурет. Өлшеу аспабының жалпы құрылымдық схемасы
- •1.6.1. Өлшеу жабдықтарының метрологиялық және метрологиялық емес сипаттамалары
- •1.6.2 Өлшеу жүйелері
- •1.6.2 Сурет. Өлшеп-есептеу түрлендіргішінің құрылымдық схемасы
- •1.7. Электрлік өлшеу
- •1.7.1. Электрлік шамаларды өлшегіш түрлендіргіштер
- •1.7.2. Өлшегіш аспаптардың өлшеу шектерін кеңейту
- •1.7.2.1 Сурет. Шунттар
- •1.7.2 Сурет. Тізбектің схемасы
- •1.7.3. Айнымалы ток бойынша өлшеу шекті кеңейту
- •1.7.3.1 Сурет. Төт-дың қосу схемасы
- •1.7.4. Айнымалы ток кернеуінің өлшеу шегін кеңейту
- •1.7.4 Сурет. Кернеу өлшеу трансформаторының қослу схемасы
- •Электромеханикалық аспатар
- •1.8.1 Сурет. Электромеханикалық өлшеу аспабының структуралық схемасы
- •1.8.2 Сурет. Магниттіэлектрлі жүйе аспабының құрылысы
- •1.8.3 Сурет. Электромагнитті жүйе аспабының құрылысы
- •1.8.4 Сурет. Электродинамикалық жүйе аспабының құрылысы мен вектролық диаграммасы
- •1.8.5 Сурет. Ваттметрдің бір фазалы айнымалы ток көзіне жалғану схемасы
- •1.8.6 Сурет. Электростатикалық аспатың құрылысы
- •Индукциялы жүйе аспатары
- •1.8.7 Сурет. Индукциялы жүйе аспабының құрылысы мен векторлық диаграммасы
- •Кедергіні өлшеу
- •Көпірлер мен компенсаторлар көмегімен электрлік шамаларды өлшеу Кедергіні тікелей өлшеу әдістері
- •1.9.1 Сурет. Омметрдің көмегімен кедергіні өлшеу схемалары
- •1.9.2 Сурет. Мегомметрмен өлшеу схемасы
- •Осциллографтар
- •1.10.1. Электрлік шамаларды электронды сәулелі осциллографтар көмегімен өлшеу
- •1.10.1 Сурет. Электронды-сәулелі түтікше құрылысы
- •1.10.2 Сурет. Осциллограф экранында сигнал кескінінің пайда болуы
- •1.10.3 Сурет. Сигналдар жиіліктерінің қатынасы мен фазалық ығысуы әртүрлі болғандағы Лиссажу фигураларының кескіні
- •1.10.4 Сурет. Фазалық ығысу бұрышын элипс әдісімен өлшеу
- •II тарау электрлік шамаларды өлшеу
- •2.1. Ток пен кернеуді өлшеу әдістері
- •2.2. Тұрақты токты өлшеу
- •2.1 Сурет. Шунтты микроамперметрдің схемасы
- •2.2 Сурет. Амперметрді токтың өлшеу трансформаторына қосу схемасы
- •2.3 Сурет. Вольтметрді кернеудің өлшеу трасформаторы арқылы қосу схемасы
- •2.3. Электр қуатын өлшеу
- •2.3.1 Сурет. Ваттметрді қосу схемасы (а) мен векторлық диаграммасы (б)
- •III тарау электрлік емес шамаларды өлшеу
- •3.1. Жалпы мағлұматтар
- •Температураны өлшеу аспаптарының жіктелуі
- •3.1 Сурет. Термоэлектрлі түрлендіргіштің схемасы
- •3.2 Сурет. Өлшеу аспаптарын термоэлектрлі түрлендіргіш тізбегіне қосу схемасы
- •Электрлі емес шамаларды өлшеу
- •Сурет. Тәсілмен өлшеу жүйесі
- •3.4. Сурет. Резисторлы датчик
- •Сурет. Орын ауыстыру және деформацияның электромагниттік датчиктер
- •3.5 Сурет. Электромагнитті датчиктер
- •3.4. Электрлік емес шамалардың электрлікке түрлендірілуі және олардың жіктелуі
- •Сурет. Техникалық орындалу принциптерін кескіндейтін схемалар
- •Сурет. Пьезоэлектриктің қысқыштары арасындағы кернеуді өлшеу
- •Қиыстырылған (комбинированные) түрлендіргіштер
- •3.7 Сурет. Екі өлшенетін түрлендіргіштің жиынтығынан қиыстырылған түрлендіргіш
- •Индуктивті өлшенетін түрлендіргіштер
- •3.8 Сурет. Тұрақты магниті бар магниттік жүйе болып табылатын түрлендіргішті
- •3.9 Сурет. А- сызықты діріл түрлендіргіші; б- бұрыштық діріл түрлендіргіші
- •3.10 Сурет. А- орамы қозғалмайтын және магниті қозғалмалы; б – орамы қозғалмалы магниті қоғалмайтын
- •Цифрлі және электронды өлшеу аспаптары
- •3.6. Сандық вольтметрлер
- •3.6.2 Сурет. Уақытты-импульсті түрлендіретін сандық вольтметрдің схемасы
- •Глоссарий
- •Пайдалы әдебиеттер
- •Метрология және өлшеу
2.3 Сурет. Вольтметрді кернеудің өлшеу трасформаторы арқылы қосу схемасы
Вольтметрдің өлшеу тізбегіндегі, TpТ екіні орамаға қосылған ваттметр кернеуінің тізбегінің кедергісі қатысты үлкен, соның салдарынан TpТ сал жүру режиміне жақын режимде жұмыс істейді. Содан кейін трансформатор орамасындағы жәнекер-неулердің төмендеуі болдырмауға болады және былай қабылдауға болады.
және алE1/E2 = 1/2 =kUн, болса, онда U1 өлшенетін кернеудің шамасы вольтметрмен көрсетілген U2 кернеудің шамасын kIн номиналды трансформация коэффициентіне көбейткенге тең, яғни:
Екінші төмен кернеу жоғары алғашқы кернеудің кері фазасында орналасқан.
2.3. Электр қуатын өлшеу
Тұрақты және айнымалы ток тізбектеріндегі қуатты өлшеу
Тұрақты ток тізбектеріндегі қуат P = UI. Айнымалы ток тізбектеріндегі қуаттың лездік мәні P = ui.
Егер u кернеу мен і ток Т периодты уақыт функциясы болып табылса, онда қуаттың период юойынша орташа мәнін жай ғана қуат немесе активті қуат Р деп атайды, оның лездік мәні р мына формуламен байланысты
Бірфазалы синусоидалы ток тізбектерінде болғанда, P = UI cos , мұндағы U, І – ток пен кернеудің әрекетті мәндері; - фазалы өзгеру (жылжу).
Синусоидалы ток тізбектеріндегі активті қуатпен бірге сонымен қатар реактивті Q = UI sin және толық S = UI қуаттарды есептейді.
Тұрақты және айнымалы бірфазалы токтың қуатын есептеу. Тұрақты ток қуатының P = UI теңдеуінен оны амперметр және волтметрмен жанама әдісімен өлшеуге болатынын көрініп тұр. Дегенмен бұл жағдайда екі аспап бойынша есептеу мен өлшеуді қиындататын және оның дәлдігін төмендететін есепті бірмезгілде жүргізу қажет.
Тұрақты және бірфазалы айнымалы ток тізбектеріндегі қуатты есептеу үшін ваттметрлер деп аталатын аспаптар пайдаланылады, оларға электродинамикалық және ферродинами-калық өлшеу механизмдерін қолданады. Электродинамикалық ваттметрлер жоғары дәлділік класты (0,1-0,5) тасымалдану аспаптары түрінде шығарылады және өнеркәсіптік пен жоғары жиіліктегі (5000 Гц-ке дейінгі) тұрақты мен айнымалы токтың қуатын дәл өлшеу үшін қолданылады.
Сурет 2.3.1, а-да электродинамикалық өлшеу механизмін ватметрді құру мен қуатты өлшеу үшін пайдалану мүмкіндігі көрсетілген.
2.3.1 Сурет. Ваттметрді қосу схемасы (а) мен векторлық диаграммасы (б)
Жүктеме тізбегіне тізбектей жалғанған қозғалмайтын катушка 1 ваттметрдің тізбекті деп аталады; жүктемеге параллель жалғанған қозғалатын катушка 2 (RД қосымша резисторлы) – параллель тізбек деп аталады.
Тұрақты токта жұмыс істейтін ваттметр үшін бұрылу бұрышының теңдеуін былай жазуға болады:
(2.3.1)
Ваттметрде біртекті шкала алу үшін тұрақтылығы қажет. Бұл катушканың түрін, өлшемін және бастапқы күйін таңдап алумен жүзеге асады. деп алсақ, онда (2.3.1) теңдеуді келесі түрінде жазамыз:
= SUI = SP, (2.3.2)
мұндағы
Электродинамикалық ваттметрдің айнымалы токтағы жұмысын қарастырайық. 2.3.1, б – суреттегі векторлы диаграмма жүктеменің индуктивті сипаты үшін құралған. Параллель тізбектегі токтың IU векторы U векторынан қозғалатын катушканың қандай да бір индуктивтігінің салдарынан бұрышқа қалып қояды.
Қозғалатын бөліктің ауытқу бұрышы орамалардағы токтың әрекет мәндерін олардың арасындағы бұрышқа көбейту арқылы анықталады.
мұндағы = - . Ваттметрдегі параллель тізбектегі ток
деп алсақ, онда
(2.2.3)
аламыз.
(2.2.3) теңдеуінен, ваттметр қуатты тек екі жағдайда ғана дұрыс өлшеп береді: = 0 және = болғанда. = 0 шартына параллель тізбекте кернеу резонансын тудырғанда жетеді, мысалы 2.3.1, а-суретте штрих сызығымен көрсетілген С конденсаторын сәйкес сиымдылықта қосу арқылы. Бірақ кернеу резонансы тек қандай да бір нақты жиілікте болады. Жиілікті өзгерткенде = 0 шарты бұзылады.
0 болғанда ваттметр қателігі бар қуатты өлшейді, ол бұрышты қателік деп аталады.
бұрышының мәні кіші болғанда (әдетте бұрышы 40-50-ден аспайды), яғни , cos 1 болғанда қатысты қателік
(2.2.4)
болады. (2.2.4) теңдеуінен 900-қа жақын бұрышында бұрыштық қателік үлкен мәндерге жетуі мүмкін.
Ферродинамикалық ваттметрлерде бұрыштық қателік мен бұрыштарының аралығына тәуелді (сур, 2.2.1,б), мұндағы - ток векторы І мен өзекше саңылауындағы магнитті ағын Ф1 арасындағы бұрыш.