Вибрационный (язычковый) механизм

 

Вибрационный электроизмерительный механизм представляет собой набор жёстко закреплённых на неподвижном основании упругих элементов (пластинок, язычков), приводимых в резонансные колебания при воздействии переменного магнитного или электрического поля.

 

 

Биметаллический механизм

 

Биметаллический механизм — механизм, действие которого основано на деформации биметаллического элемента (из материалов, имеющих различные скорости теплового расширения, вызванного изменением температуры), обусловленной прямым или косвенным нагреванием его измеряемым током

 

 

Измерение тока

 

Измерение тока должно производиться в цепях всех напряжений, где оно необходимо для систематического контроля технологического процесса или оборудования.

 

Амперметры переменного тока устанавливаются там, где необходим систематический контроль технологического процесса; во всех цепях выше 1 кВ, если есть трансформаторы тока, используемые для других целей, и в цепях напряжением до 1 кВ измерения общего тока всех подключенных электроприемников (а иногда и для отдельных электроприемников).

Амперметры постоянного тока устанавливаются в цепях генераторов постоянного тока, силовых преобразователей, выпрямителей, цепях возбуждения синхронных компенсаторов и аккумуляторных батарей. Амперметры постоянного тока должны иметь двусторонние шкалы, если возможно изменение направления тока.

 

Для измерения тока используется измерительный прибор - амперметр (для приборов, предназначенных для измерения малых токов, также используются названия миллиамперметр, микроамперметр, гальванометр). Единица измерения тока – ампер (А). Амперметр включается последовательно в исследуемую цепь. При этом цепь разрывается.

 

Основные методы измерения силы тока:

- магнитоэлектрический,

- электромагнитный

- бесконтактный, с использованием токовых клещей

- косвенный (путём измерения вольтметром напряжения на известном сопротивлении).

 

Включение в цепь амперметра приводит к увеличению общего сопротивления цепи, а, следовательно, к уменьшению значения тока в ней.

Rц

RA

А

a

б

 

Относительная величина уменьшения тока в цепи оценивается коэффициентов влияния амперметра:

 

- внутреннее сопротивление амперметра;

- сопротивление цепи между, токами включения прибора

Для ослабления влияния амперметра на режим исследуемой не цепи необходимо, чтобы его внутреннее сопротивление было мало по сравнению с сопротивлением цепи . В настоящее время, чтобы не разрывать исследуемую цепь применяют токовые клещи.

 

Отношение сопротивлений можно заменить отношением мощностей Р_А и Р потребления соответственно амперметра и самой цепи:

δI = -(Р_А/Р)/(1 + Р_А/Р).

Погрешность измерения тем меньше, чем меньше мощность потребления амперметра РA по сравнению с мощностью потребления цепи Р, в которой осуществляется измерение. Поэтому амперметр, включаемый последовательно в цепь измерения, должен обладать малым сопротивлением, т. е. RA → 0.

 

Косвенное измерение токов производится с помощью резисторов с известным сопротивлением R₀, включаемых в разрыв цепи, и высокочувствительных измерителей напряжения. Измеряемый ток 1_Х = U₀/R₀, где U_о - падение напряжения на резисторе R₀, измеренное вольтметром либо компенсатором постоянного тока.

Для получения минимальных погрешностей измерения тока сопротивление резистора R₀ должно быть много меньше сопротивления цепи, в которой измеряется ток. Косвенный способ реализован в электронных аналоговых и цифровых измерителях тока.

 

Приборы на большие токи выполнить трудно, поэтому при измерениях на постоянном токе амперметры подключаются через шунты, а на переменном токе – через трансформаторы тока:

 

Для контроля нагрузки переменного тока напряжением 0,4—0,6—10 кВ применяются переносные приборы—электроизмерительные клещи:

 

Электроизмерительные клещи состоят из трансформатора тока с разъемным магнитопроводом 1, снабженным рукоятками 4 и амперметром 3. При измерении магнитопровод клещей должен охватывать токоведущий проводник 2 так, чтобы он не касался его или соседних с ним фаз. В схеме электроизмерительных клещей измерительный прибор (амперметр) включается во вторичную обмотку трансформатора тока клещей с помощью моста на резисторах и диодах. Добавочные резисторы Rl—R10 позволяют иметь пять пределов измерения (15, 30,75,300,600 А).

 

Пример. Амперметры СА3020:

- номинальное значение измеряемого тока, Iн-1А (СА3020-1), 2А (СА3020-2) или 5А (СА3020-5);

- диапазон измеряемых токов от 0,01 Iн до 1,5 Iн;

- частотный диапазон измеряемых токов от 45 до 850Гц;

- пределы основной допускаемой приведенной погрешности ±0,2% к номинальному значению измеряемого тока;

- напряжение питания - сеть переменного тока напряжением (85-260)В и частотой (47-65)Гц или постоянное напряжение (120 - 300)В;

- потребляемая мощность не более 4ВА, габариты 144x72x190мм, масса не более 0,55кг.

- мощность, потребляемая измерительной цепью амперметров серии 3020, не превышает: для СА3020-1 – 0,12 В^.A; для СА3020-2 – 0,25 В^.A; для СА3020-5 – 0,6 В^.A;

 

Амперметры имеют возможность установки по интерфейсу RS485 (гальванически развязаному) коэффициентов трансформации ИТТ (Кт) в диапазоне от 1 до 30000 и индицируют значение измеряемого тока с учетом установленного коэффициента трансформации ИТТ в амперах или килоамперах.

Кроме функции измерения амперметры реализуют функцию контроля минимального и максимального допустимых значений измеряемого тока. Выход измеряемого тока за установленные значения индицируется световой индикацией на лицевой панели и при этом замыкаются контакты одного из реле. Диапазон установки уставок нижнего допускаемого значения измеряемого тока от (0,02 Iн*Кт) до (1,48 Iн*Кт). Диапазон установки уставок верхнего допускаемого значения измеряемого тока от 0,03 Iн*Кт до 1,49 Iн*Кт.

Амперметр СА3020, сертифицирован на соответствие требованиям стандартов безопасности, электромагнитной совместимости и др. (ГОСТ 14014, ГОСТ 22261, ГОСТ Р 51350, ГОСТ Р 51522, ГОСТ Р 51317.3.2-3, ГОСТ Р 51317.4.2-4, ГОСТ Р 51317.4.11).

 

 

Измерение напряжения

 

Согласно ПУЭ, измерение напряжения, как правило, должно производиться:

1) на секциях сборных шин постоянного и переменного тока, которые могут работать раздельно. На подстанциях допускается измерять напряжение только на стороне низшего напряжения, если установка трансформаторов напряжения на стороне высшего напряжения не требуется для других целей;

2) в цепях генераторов постоянного и переменного тока, синхронных компенсаторов, а также в отдельных случаях в цепях агрегатов специального назначения.

3) в цепях возбуждения синхронных машин мощностью 1 МВт и более.

4) в цепях силовых преобразователей, аккумуляторных батарей, зарядных и подзарядных устройств;

5) в цепях дугогасящих реакторов.

Допускается установка одного вольтметра с переключателем на несколько точек измерения.

Для измерения напряжения используют измерительные приборы – вольтметры. Напряжение измеряется в вольтах (В). Вольтметр включают параллельно исследуемому участку цепи.

 

При необходимости расширения пределов измерения последовательно с приборами включаются добавочные резисторы:

 

Добавочные резисторы применяются при измерениях в цепях постоянного и переменного тока до 1 кВ.

 

Относительная величина уменьшения измеряемого напряжения, вызванная включением вольтметра, называется коэффициентом влияния вольтметра и определяется по формуле

где - входное сопротивление вольтметра;

R_w - сопротивление исследуемого участка цепи.

У высококачественных вольтметров величина В_В < I % даже при измерении в высокоомных цепях благодаря большому входному сопротивлению прибора. Значение входного сопротивления вольтметры в сильной степени влияет на точность измерения напряжения и определяет область применения прибора.

Отношение сопротивлений R / RV обратно пропорционально отношению мощности потребления вольтметра Р_у к мощности цепи Р, поэтому

δu = - (PV / P) / (1 + PV / P + R / R0)

Для уменьшения погрешности измерения напряжения мощность потребления вольтметра должна быть мала, а его внутреннее сопротивление велико (RV → ∞)

 

При измерении напряжения в сетях переменного тока выше 1 кВ применяются трансформаторы напряжения. Номинальное напряжение вторичной обмотки трансформатора напряжения во всех случаях равно 100 В независимо от номинального напряжения первичной обмотки, а щитовые вольтметры при этом градуируются с учетом коэффициента трансформации трансформатора напряжения в единицах первичного напряжения:

 

Методы сравнения. Нулевой метод заключается в уравновешивании, достигаемом при подключении к прибору сравнения либо двух электрически не связанных между собой, но противоположных по знаку напряжений или ЭДС, либо двух раздельно регулируемых токов. Разница, полученная в результате такого воздействия, доводится до нуля. Нулевой метод реализуется в схемах компенсации напряжений или ЭДС (а) и токов (б):

 

В схеме компенсации напряжений, измеряемое напряжение Ux компенсируется равным, но противоположным по знаку известным напряжением U_К. Падение напряжения U_К создается током на регулируемом компенсирующем сопротивлении Rk. Изменение Rk происходит до тех пор, пока U_К не окажется равным Ux. Момент компенсации определяют по отсутствию тока в цепи магнитоэлектрического гальванометра G; при этом мощность от объекта измерения не потребляется.

Дифференциальный метод основан на измерении разности между измеряемым и известным напряжениями при их неполной компенсации.

 

Пример. Вольтметры СВ3020:

- номинальное значение напряжения - 100В (СВ3020-100) или 250В (СВ3020-250);

- диапазон измерения от 0,1Uн до 1,5Uн (для СВ3020-100), от 0,1Uн до 1,2Uн (для СВ3020-250);

- частотный диапазон измеряемых напряжений от 45 до 850Гц;

- пределы основной допускаемой приведенной погрешности ±0,2% к номинальному значению измеряемого напряжения;

- напряжение питания - сеть переменного тока напряжением (85-250)В и частотой (47-65)Гц или постоянное напряжение (120-300)В;

- потребляемая мощность не более 4ВА, габариты 144x72x175мм, масса не более 0,5кг.

- мощность, потребляемая измерительной цепью вольтметров серии 3020, не превышает 0,1 В^.A.

 

Вольтметр имеет возможность установки по интерфейсу RS485 (гальванически развязаному) коэффициентов трансформации ИТН (Кн) в диапазоне от 1 до 30000 и индицирует значение измеряемого напряжения с учетом установленного коэффициента трансформации ИТН в вольтах или киловольтах.

Кроме функции измерения вольтметр реализует функцию контроля минимального и максимального допустимых значений измеряемого напряжения. Выход измеряемого напряжения за установленные значения индицируется световой индикацией на лицевой панели и при этом замыкаются контакты одного из реле.

Диапазон установки уставок нижнего допускаемого значения измеряемого напряжения от 0,1Uн*Кн до 1,48Uн*Кн (для СВ3020-100) и от 0,11Uн*Кн до 1,18Uн*Кн (для СВ3020-250). Диапазон установки уставок верхнего допускаемого значения измеряемого напряжения от 0,2Uн*Кн до 1,49Uн*Кн (для СВ3020-100) и от 0,2Uн*Кн до 1,19Uн*Кн (для СВ3020-250).

Вольтметр СВ3020, сертифицирован на соответствие требованиям ГОСТ 14014, ГОСТ 22261, ГОСТ Р 51350, ГОСТ Р 51522, ГОСТ Р 51317.3.2-3, ГОСТ Р 51317.4.2-4, ГОСТ Р 51317.4.11.