Главная Об электрических измерениях. Достоинства и недостатки



с=-i-1 сь-1-:-

Рис. 2.50

Ферродинамические ваттметры обычно служат щитовыми приборами классов точности 1,5 и 2,5. Их частотный диапазон несколыо уже, чем у электродинамических ваттметров, из-за погрещностей, обусловленных потерями в магнитных сердечниках.

Направление отклонения стрелки зависит от направления тока в обмотках ваттметров, поэтому их зажимы имеют специальную маркировку, обеспечивающую правильное подключение прибора. Зажимы, обозначенные знаком * (звездочкой), соединяются с проводами, идущими от

источника тока. Зажимы, не имеющие этого обозначения, подключаются к нагрузке.

Мощность постоянного тока измеряется также косвенно - при помощи амперметра и вольтметра, показания которых перемножаются в соответствии с формулой Р = IU. Возможны две схемы включения приборов (рис. 2.50, а, б). При измерениях следует учитьшать методическую погрещность, зависящую от сопротивления вольтметра (в схеме, представленной на рис. 2.50, а) или амперметра (в схеме, представленной на рис. 2.50, б). Действительно, в первом случае амперметр показывает не ток нагрузки, а сумму токов нагрузки и вольтметра, а во втором - показания вольтметра равны не падению напряжения на нагрузке, а сумме падений напряжения на нагрузке и амперметре. Следовательно, в обоих случаях мощность, вычисленная на основании показаний амперметра и вольтметра, будет завыщена. Первая схема обеспечивает малую погрещность, если 7?„ -Ry, вторая - если Д„ > 7?, где Ry к Rj - внутреннее сопротивление вольтметра и амперметра соответственно.

Мощность переменного однофазного тока на повышенных частотах можно измерять выпрямительными ваттметрами, использующими нелинейность вольт-амперной характеристики (ВАХ) полупроводниковых диодов для перемножения мгновенных значений тока и напряжения, или термоэлектрическими, которые содержат термопреобразователи, напряжение на выходе которых также является нелинейной функцией токов, протекающих через их подогреватели. Выпрямительными и термоэлектрическими ваттметрами можно измерять мощность в диапазоне частот до 100 кГц и 1 МГц соответственно. Погрешности измерения этих приборов сравнительно велики (несколько процентов). Для изме-





Рис. 2.51

рения мощности на повыщенных частотах (до нескольких гигагерц) применяются также ваттметры на основе эффекта Холла.

В трехфазных цепях для измерения как активной, так и реактивной мощности обычно используются двух- и трехэлементные ферродинамические ваттметры. Двухэлементные включаются в трехпроводные цепи, а трехэлементные - в четырехпроводные. Вид измеряемой мощности (активная или реактивная) зависит от схемы включения ваттметра.

Измерение частоты в электро- и радиотехнике производится в диапазоне от О до 10* * Гц. На низких частотах (от 20 до 2500 Гц, но особенно в окрестности 50 и 400 Гц) используются электромеханические приборы: резонансные электромагнитные частотомеры (§ 2.6) и частотомеры на основе электромагнитных и электродинамических (ферродинамических) логометров. Их схемы приведены на рис. 2.51. Принцип работы логометрических частотомеров основан на зависимости разности вращающих моментов, воздействующих на скрепленные между собой подвижные катушки i и 2 с токами ly и /2» как от частоты, так и от положения катушек. Основная погрешность электромеханических аналоговых частотомеров составляет 1-2,5%. Они имеют узкие диапазоны измерения и используются в качестве щитовых приборов.

В лабораторных условиях нередко для измерения частоты используют осциллографы. Это оправдано, если к точности измерения не предъявляется жестких требований. Получение фигур Лиссажу, использование круговой развертки с модуляцией яркости, определение частоты исходя из измеренного значения периода напряжения - наиболее распространенные способы осциллографических измерений частоты.

Электронные конденсаторные частотомеры применяются для измерения частот от 10 до 1 МГц. Принцип работы таких частотомеров иллюстрируется схемой, приведенной на рис. 2.52. Конденсатор С при помощи электронного ключа S переключается то на заряд от батареи GB, то на разряд через магнитоэлектрический измерительный механизм РА. За время одного такого цикла через индикатор РА будет про-



текать заряд Q = CU. Если частота переключений равна измеряемой частоте >- f, то средний ток, протекающий через индикатор, равен /q, = Qf = CUfx > т. е. показание индикатора пропорционально частоте. Условием нормальной работы конденсаторного частотомера является постоянство U и С. Кроме того, необходимо, чтобы время заряда Рис. 2.52 и разряда было меньще периода измеряемой частоты. Управление электронным ключом осуществляется напряжением измеряемой частоты, которое для нормальной работы схемы предварительно усиливается и приобретает форму, близкую к прямоугольной. Основная приведенная погрешность таких частотомеров лежит в пределах 2-3%.

Семейство перечисленных выше аналоговых частотомеров дополняет гетеродинные частотомеры, принцип действия которых основан на сравнении измеряемой частоты с частотой перестраиваемого стабильного генератора. Сравнение осуществляется посредством гетеродини-рования напряжений сравниваемых частот.

Гетеродинирование - это процесс нелинейного взаимодействия двух напряжений, в результате которого кроме исходных частот coj и сог возникают комбинационные частоты \пьх ± тыг\, где и и /и - целые числа. В окрестности равенства частот cji и сог появляются низкочастотные (нулевые) биения, которые удобно наблюдать на осциллографи-ческом индикаторе. Достоинствами гетеродинных частотомеров является возможность измерения очень высоких частот - до 100 ГГц с погрешностью не хуже 10" 10~ %.

Среди приборов для измерения частоты видное место занимают цифровые частотомеры.

Электронно<четные частотомеры являются цифровыми приборами. Они основаны на счете числа периодов измеряемой частоты за некоторый, строго определенный интервал времени, т.е. используют аналого-цифровое преобразование частоты в последовательность пересчитываемых импульсов. Погрешность этих частотомеров в основном определяется нестабильностью формирования калиброванного интервала времени и погрешностью квантования. Последняя уменьшается с увеличением измеряемой частоты.

Электронно-счетные частотомеры являются наиболее точными (относительная погрешность может не превышать 10" %) и обладают всеми перимуществами цифровых приборов, поэтому они нашли широкое применение. Диапазон измеряемых частот - от 10 Гц до сотен мегагерц. Чтобы расширить диапазон измерений в сторону низких частот, в некоторых частотомерах дополнительно вводится время-импульсное аналого-цифровое преобразование. Это дает возможность с большой точностью

4-6016



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 [30] 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114


0.0145