Вимірювання змінних струму та напруги

Для оцінки змінних струмів і напруг використовують поняття діючого (середньо квадратичного) значення, амплітудного (максимального) значення і середньо випрямленого значення. Діюче, амплітудне і середнє випрямлене значення пов’язані між собою через коефіцієнт форми кривої (або ) і коефіцієнт амплітуди (або ). Значення цих коефіцієнтів залежать від форми кривої напруги (струму). Так, для синусоїди і ; тому, виміривши одне з трьох зазначених вище значень вимірювальної величини, можна легко визначити решту. Наприклад, якщо вольтметром виміряно діюче значення синусоїдної напруги В, то це означає, що В, а В.

Для вимірювання діючого значення змінних струму і напруги промислової частоти найчастіше користуються електромагнітними, електродинамічними і феродинамічними приладами, а на підвищених частотах - термоелектричними, електростатичними, випрямними і електронними (аналоговими та цифровими). Середнє випрямлене і амплітудне значення вимірюють випрямними і електронними приладами.

Для вимірювань струму менше за 1 мА і напруги нижче ніж 0,1 В застосовують електронні прилади, нижні границі вимірювань яких досягають 10^-9 А і 10^-6 В.

Для розширення границь вимірювань амперметрів змінного струму застосовують вимірювальні трансформатори струму ВТС. Значення вимірюваного струму визначають як , де - номінальний коефіцієнт трансформації вимірювального трансформатора струму.

Похибка вимірювання містить похибки амперметра і коефіцієнта трансформації трансформатора струму.

Напругу, яка перевищує 600 В, вимірюють, використовуючи вимірювальні трансформатори напруги (ВТН). Для схеми рис. 11.5 , де - номінальний коефіцієнт трансформації вимірювального трансформатора напруги.

На похибку вимірювання напруги впливає похибка коефіцієнта трансформації трансформатора напруги, тому необхідно, щоб його клас точності був вище від класу точності вольтметра.

Прилади прямого перетворення забезпечують вимірювання струму і напруги з похибкою не менше 0,1 %. Точніші вимірювання здійснюються термоелектричними компараторами. Порівняння діючих значень постійного і змінного струмів здійснюються за допомогою термоелектричного перетворювача ТП, який складається з нагрівача та термопари. Спочатку перемикач SА ставлять в положення 1. Значення термо-ЕРС, що виникає, дорівнюватиме , де к_п - коефіцієнт перетворення ТП; І_х - діюче значення струму.

Виміривши за допомогою мілівольтметра значення Е_х, перемикають SА в положення 2 і регулюють значення постійного струму до отримання термо-ЕРС Е₀, яка за значенням дорівнювала б Е_х, тобто добиваються попереднього показу мілівольтметра.

Враховуючи, що (значення к_n для постійного змінного струму залишається однаковим), маємо , тобто (для діючих значень), і, виміривши значення І₀ за допомогою компенсатора постійного струму, визначаємо І_х.

Похибка вимірювань змінного струму (напруги) за допомогою компаратора складається із похибки вимірювання постійного струму (напруги) і похибки порівняння значень І_х і І_о (U_Х і U₀). Для точних вимірювань замість мілівольтметра використовують компенсатор постійного струму.

В трифазних колах при симетричному навантаженні обмежуються вимірюванням одного з лінійних струмів та однієї з лінійних напруг, причому вимірюють їх так само. Як і в однофазних колах. У колах низької напруги три лінійні напруги в разі асиметрії їх вимірюють одним вольтметром з перемикачем. Для вимірювання трьох лінійних струмів та напруг у трифазному трипровідному колі із застосуванням трансформаторів струму та напруги достатньо мати два однакових трансформатора або три однакових трансформатора, з’єднаних зіркою.

Для вимірювань несинусоїдних струмів та напруг слід користуватися приладами, робочий частотний діапазон яких охоплює усі ті гармонічні складові досліджувального сигналу, нехтування якими недоступно за умов потрібної точності вимірювань. Зокрема, для вимірювань діючих значень несинусоїдних струмів і напруг найкраще користуватися термоелектричними, електродинамічними, електростатичними і електронними приладами, для вимірювання середньовипрямлених значень - електронними, градуйованими в середньовипрямлених значеннях, а для вимірювання амплітудних значень напруг - електронними піковими вольтметрами.

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.004 сек.