Электродинамическая система.

Механизм содержит две катушки: неподвижную и подвижную Принцип действия основан на взаимодействии электромагнитных полей этих катушек. Согласно этой системе выполняют вольтметры, амперметры, ваттметры. Достоинства: высокая точность на переменном токе (погрешность составляет 0,1 -0,2%) Часто приборы этой схемы используют как образцовые лабораторные.

Электростатическая система. Принцип действия основан на взаимодействии электрически заряженных проводников. Подвижная алюминиевая пластина перемещается, взаимодействуя с неподвижной. Движение ограничивает пружина. Достоинства приборов: широкий частотный диапазон и малая мощность, потребляемая из измерительной цепи.

 

Вопрос№11 Электронный вольтметр постоянного тока. Назначение. Структурная схема, принцип действия УПТ.

Аналоговый электронный вольтметр представляет собой сочетание электрического преобразователя (лампового или полупроводникового) с измерительным прибором. Малая потребляемая мощность и надежность в работе обусловили широкое применение таких вольтметров. Структурная схема электронного вольтметра:

Измеряемое напряжение поступает на входное устройство, представляющее собой высокоомный делитель на резисторах. С ВХ сигнал поступает на УП'Г,

который преобразует его для регистрации на измерительном приборе (согласует высокое сопротивление ВХ с малым на ИИ).

Схема УПТ электронного вольтметра ниже:При подаче измеряемого напряжения Их на сетку лампы ЛI внутреннее сопротивление ламы увеличивается 1 1адение напряжения на резисторе R3 уменьшается, а потенциал на сетке лампы Л2 увеличивается, соответственно увеличивается напряжение на Л2. Нарушается баланс цепи и начинает протекать ток, измеряемый на тА. С помощью резистора Rp перед началом измерения нужно уравновесить измерительное устройство, чтобы оно показывало 0.

Вследствие большого входного напряжения устройства можно измерять напряжения с малыми погрешностями, в чем достоинство электронных вольтметров.

Вопрос l2 Общие сведении о фотоэлектрических преобразователях.

Использование ФЭ в измерительной технике.

Задачи, связанные с измерением снегового потока (Фх), который определяется значением тон млн иной величины, успешно решаются с помощью фотоэлементов

Фотоэлементы бывают с внешним, внутренним эффектом и вентильные.

Основные характеристики фотоэлементов:

1) Световая - зависимость фототока

1ф от интенсивности светового

потока

2) Вольтамперная - зависимость фототока от напряжения при постоянном фотопотоке

3) Частотная зависимость -зависимость фототока от частоты светового потока.

4) Спектральная зависимость • зависимость 1ф от длинны волны светового потока.

5) Временная - степень изменения чувствительности фотоэлемента от времени его работы. Рассмотрим четыре группы использования фотоэлементов в измерительной практике:

1-н Группа.

Снеговой поток Фх, преобразуемый фотоэлементом, создается самим изучаемым объектом Фототок в этом случае зависит от интенсивности Фх и его спектральных характеристик.

Я Группа.

Во второй группе начальный световой поток постоянный Но на его пути к ФЭ помешена диафрагма или непрозрачная деталь, размер которой может контролироваться. Измерение светового потока получается за счет модуляции диафрагмы или размера детали

Я Группа.

В этой группе также применен внешний осветительный прибор, создаваемый световой поток, по он направлен на поверхность детали, а на фотоэлемент попадаег только отраженный световой поток.

4-я Группа.

К этой группе относятся фототахометры, предназначенные для измерения числа оборотов вала и т.д.

В фото тахометрах на ФЭ попадает импульсный Световой поток Фх, но носителем информации является не световой поток, а частота его регистрации на фотоэлементе, равная частоте вращения вала, на торце которого находится зеркало.

Многие неэлектрические величины измеряют при помощи подачи к фотоэлементу светового потока через исследуемый объект, например, емкость с жидкостью.

Вопрос №13 Измерение мощности в цепи трехфаиюго синусоидального тока.

Мощность эл. тока принято измерять в Ваттах (Вт) и его производных (мВт, МВт и т.д.). Чаще всего мощность измеряют ваттметрами, который собран в виде двух катушек- последовательной и параллельной.

Измерение мощности в трехфазных цепях переменного тока производится путем измерения мощности каждой фазы. Если нагрузка симметричная и включена в виде «звезды», то достаточно одного ваттметра: измеряется мощность одной фазы и умножается на количество фаз. Способ включения ваттметра в этом случае показан ниже:

Если нагрузка фаз неравномерная необходимо использовать три ваттметра, а общая мощность будет равна сумме мощностей каждой фазы На практике для измерения мощности несимметричной трехфазной системы применяют метод двух ваттметров. Схема их соединения при этом показана ниже:

По схеме двух ваттметров выполнен трехфазный ваттметр, представляющий собой два измерительный механизма с одной общей ходовой частью. Шкала его отградуирована в значениях суммарной мощности трехфазной цепи.

Для измерения мощности в цепях повышенной и высокой частоты могут применяться электронные ваттметры, осциллографы и специальные радиотехнические методы

Вопрос №14 Методы измерения угла сдвига фаз. Метод непосредственного измерения.

Специальные приборы, предназначенные для измерения угла сдвига фаз и коэффициента мощности, называют фазометрами. Фазометр - прибор для измерения косинуса угла сдвига фаз между U и

I в электрических цепях переменного I или для
измерения разности фаз между двумя
электрическими колебаниями.

Измерение косинуса угла сдвига фаз на промышленной частоте производят электромеханическими фазометрами с непосредственным отсчетом, в котором измерительным механизмом служит логометр. Отклонение подвижной части логометра зависит от сдвига фаз между соотносимыми U и I. В качестве фазометра для широкого диапазона частот применяют электронные измерители интервала времени, а так же фазовращатели Погрешность измерения фазоврщателями составляет 1 - 3%, электронными - 0.05 - 1%.

Схема электродинамического фазометра.

Формула шкалы логометра:

Если параметры цепи подобрать так, чтобы 11-12, и р=ч>, то a-^cp. Таким образом угол поворота подвижной части логометра определяется только углом ф Шкала фазометра может быть отградуирована в значениях утла или косинуса угла.

Данный тип фазометра имеет большую зависимость показаний от частоты. Чтобы снизить эту зависимость катушку выполняют из двух секций Это обеспечивает сдвиг фаз для протекающих в них токов почти на 180 градусов.

Вопрос,№15 Цифровые частотомеры. Метод дискретного счета для измерения частоты. Временные диаграммы.

Цифровой метод измерения частоты реализуется в цифровых частотомерах. Принцип действия основан на счете числа импульсов за интервал времени. Точность цифровых частот омеров 1 Ов минус б - 10в минус 9 %. Схема цифрового частотомера

Принцип работы цифрового частотомера. Исследуемый периодический сигнал 1 (соответствует диаграмме 1 в конце описания) подается на вход усилителя-ограничителя (УО), где преобразуется в последовательность коротких однополярных импульсов 2. Далее этот сигнал поступает на вход электронного ключа, которым управляет таймер, который замыкасг и размыкает его на некоторые промежутки времени 3 (диаграмма 3). За интервал времени, в течении которого таймер держал ключ замкнутым, сформировалась серия импульсов (диаграмма 4), поступивших на счетчик (СЧ), содержимое которого в начале интервала было равно нулю (диаграмма 5), а в конце интервала числу поступивших импульсов. Содержимое счетчика запоминается в ЗУ, а сам счетчик обнуляется. Если интервал времени обозначить, как То, а кол-во импульсов Nx, то частота, которую покажет частотомер па индикаторе (Ин) будет равна кол-ву импульсов на период времени f= Nx/To.

 

Вопрос №16 Измерение энергии однофазного переменного тока Работа злекгрического счегчика.

Для подсчета количества электрической энергии, поступившей к потребителю за определенное время служат электрические счетчики. В цепях переменного тока наибольшее распространение получили индукционные счетчики. Схема одного из них ниже:

Основными элементами счетчика служат: электромагниты (последовательный и параллельный), постоянный магнит и алюминиевый диск, закрепленный на оси. Схема включения электрического счетчика аналогична ваттметру. Обмотка параллельного электромагнита выполняется проводом меньшего сечения и с большим количеством вит ков, в отличие от обмотки последовательного электромагнита, содержащего меньшее количество витков большего сечения.

Ток и магнитный поток последовательного электромагнита отстает от тока и магнитного потока параллельного электромагнита примерно на 90 градусов.

Таким образом, вследствие синусоидальности проходящего по магнитным системам тока, создается бегущее магнитное поле, обусловленное наложением магнитных полей двух электромагнитов, раскручивающее диск. При этом потребляемая энергия будет пропорциональна числу оборотов диска, который можно отградуировать в единицах энергии

Для создания момента, противодействующего раскручивающему диск, применяется постоянный магнит, между полюсами которого находится диск. При вращении диска относительно магнитного поля постоянного магнита будет создаваться ЭДС, вызывающая появление тока. При взаимодействии МП магнита и этого тока будет создаваться момент, обратный вращению диска.

Количество оборотов диска измеряется счетчиком через червячную передачу на оси вращения алюминиевого диска.

Вопрос №17 Электронный вольтметры с времяимпульсным преобразованием. Структурная схема и временные диаграммы.

В основе действия электронного вольтметра с времяимпульсным преобразованием лежит преобразование с помощью АЦП (аналого-цифровой преобразователь) измеряемого напряжения в пропорциональный интервал времени, заполняемый импульсами, следующими друг за другом с известной частотой. Структурная схема такого вольтметра:

ВхУ - входное устройство

СС - система сравнения

ЭК — электронный ключ

СчИ - счетчик импульсов

ГПН - генератор пилообразного напряжения

ГСчН - генератор счетных имульсов

БУ - блок управления

ЦИ цифровой индикатор

Принцип действия вольтметра: измеряемое напряжение преобразуется во временной интервал с помощью ГПН. В течении этого интервала времени осуществляется счет импульсов. Затем входное напряжение подастся в СС. На схему сравнения от ГПТ поступает также компенсирующее напряжение, которое линейно изменяется. В момент времени 11 БУ запускает ГПН и открывает ЭК, через который к счетчику начинают поступать импульсы. В момент 12, когда напряжение генератора и входного напряжения будут равны ключ закрывается и прекращается подача импульсов. Число импульсов пропорционально значению Ь'вх. ЦИ выдает величину измеряемого напряжения в десятичной системе исчисления. Весь процесс можно проследить по диаграмме:

Вопрос №18 Измерение временных параметров с помощью осциллографа.

Наиболее простым методом измерения временных параметров осциллографом является метод калиброванной развертки Принцип действия этого метода заключается в том, что калибровочные метки известной частоты наносятся на изображение сигнала длительностью ти путем подачи на сетку ЭЛТ напряжения известной частоты f = nTo, при этом длительность сигнала - пТо, где п - количество калибровочных меток.