6 Изучение устройства и принципов действия переносных и стационарных измерительных приборов и устройств

Электроизмерительные приборы - класс устройств, применяемых для измерения различных электрических величин: силы тока, напряжения, частоты, емкости, сопротивления, индуктивности. Разнообразие сфер применения данного направления обусловило широкую номенклатуру техники. Электроизмерительные приборы используются в промышленности, энергетике и научной отрасли. Помимо этого, данные устройства нашли свое применение и в быту. Всевозможные типы электроизмерительных приборов широко востребованы при эксплуатации, ремонте и наладке радиоаппаратуры и вычислительной техники, автоматики и средств связи. Классифицируется такое оборудование по трем основополагающим признакам.

Первым критерием для разделения электроизмерительных приборов по классам является единица измеряемой физической величины. Это отражается на шкале устройства соответствующей латинской буквой (в некоторых случаях указано полное наименование).

Вторым важным признаком электроизмерительного прибора является род тока. Данная характеристика определяет применение устройства в электрической цепи с переменным либо постоянным током. Кроме этого, электроизмерительные приборы отличаются друг от друга классом точности – показателем, демонстрирующим величину абсолютной точности, а также его базовую погрешность. Сегодня выпускаются аппараты с классом точности от 0,05 и выше. К основным эксплуатационным качествам электроизмерительных приборов относятся надежность и эргономичность. Кроме того, стоит отдельно выделить функциональность устройств – сегодня большинство из них оснащается дополнительными функциями, в результате чего оборудование приобретает значение мультиметра, предназначенного для нескольких типов измерений.

К основным электроизмерительным приборам относятся:

• амперметры - для измерения силы электрического тока;

• вольтметры - для измерения электрического напряжения;

• омметры - для измерения электрического сопротивления;

• мультиметры (иначе тестеры, авометры) - комбинированные приборы;

• частотомеры - для измерения частоты колебаний электрического тока;

• магазины сопротивлений - для воспроизведения заданных сопротивлений;

• ваттметры и варметры - для измерения мощности электрического тока;

• электрические счётчики - для измерения потреблённой электроэнергии;

Переносные измерительные устройства это амперметры, вольтметры, омметры, мультиметры, частотомеры и др. К стационарным приборам относят измерительные трансформаторы тока, трансформаторы напряжения, счетчики электрической энергии (активной и реактивной), ваттметры, контроллеры, измерительные системы и комплексы, а также амперметры, вольтметры.

6.1 Принципы действия некоторых измерительных приборов

Амперметры

Амперметр – измерительный прибор для определения силы постоянного и переменного тока в электрической цепи. Показания амперметра всецело зависят от величины протекающего через него тока, в связи, с чем сопротивление амперметра по сравнению с сопротивлением нагрузки должно быть как можно меньшим. По своим конструктивным особенностям амперметры подразделяются на магнитоэлектрические, электромагнитные, термоэлектрические, электродинамические, ферродинамические и выпрямительные.

Магнитоэлектрические амперметры служат для измерения силы тока малой величины в цепях постоянного тока. Они состоят из магнитоэлектрического измерительного механизма и шкалы с нанесенными делениями, соответствующими различным значениям измеряемого тока.

Электромагнитные амперметры предназначены для измерения силы протекающего тока в цепях постоянного и переменного тока. Чаще всего используются для измерения силы в цепях переменного тока промышленной частоты (50 Гц). Состоят из измерительного механизма, шкала которого размечена в единицах силы тока, протекающего по катушке прибора. Для изготовления катушки можно использовать провод большого сечения и, следовательно, измерять ток большой величины (свыше 200 А).

Термоэлектрические амперметры применяются для измерения в цепях переменного тока высокой частоты. Они состоят из магнитоэлектрического прибора с контактным или бесконтактным преобразователем, который представляет собой проводник (нагреватель), к которому приварена термопара (она может находиться на некотором расстоянии от нагревателя и не иметь с ним непосредственного контакта). Ток, проходя по нагревателю, вызывает его нагрев (за счет активных потерь), который регистрируется термопарой. Возникающее термическое излучение воздействует на рамку магнитоэлектрического измерителя тока, которая отклоняется на угол, пропорциональный силе тока в цепи.

Электродинамические амперметры служат для измерения силы тока в цепях постоянного и переменного токов повышенной (до 200 Гц) частот. Приборы очень чувствительны к перегрузкам и внешним магнитным полям. Применяются в качестве контрольных приборов для проверки рабочих измерителей силы тока. Состоят из электродинамического измерительного механизма, катушки которого в зависимости от величины максимально измеряемого тока соединены последовательно или параллельно, и градуированной шкалы. При измерении токов малой силы катушки соединяются последовательно, а большой – параллельно.

Ферродинамические амперметры прочны и надежны по конструкции, малочувствительны к воздействию внешних магнитных полей. Они состоят из ферродинамического измерительного аппарата и применяются главным образом в системах автоматических контроллеров в качестве самопишущих амперметров.

Вольтметры

Вольтметр - измерительный прибор непосредственного отсчёта для определения напряжения или ЭДС в электрических цепях. Подключается параллельно нагрузке или источнику электрической энергии

По принципу действия вольтметры разделяются на:

• электромеханические - магнитоэлектрические, электромагнитные, электродинамические, электростатические, выпрямительные, термоэлектрические;

• электронные - аналоговые и цифровые.

По назначению:

• постоянного тока;

• переменного тока;

• импульсные;

• фазочувствительные;

• селективные;

• универсальные.