• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

В 150 В 300 В

Переносні вольтметри у більшості випадків виготовля­ють на декілька границь вимірювання напруги. У цих вольт­метрів є декілька внутрішніх додаткових опорів, що послідовно з'єднані як між собою, так і з обмоткою вимірю­вального механізму. Схему триграничного вольтметра, роз­рахованого на границі вимірювань 75... 150...300 В, зображе­но на рис. 8.4. Зазначимо, що додаткові опори, зображені на схемі R_д1, R_д2і R_д3, в дійсності можуть складатись із кількох котушок (кожний), одну з яких використовують для того, щоб можна було при виготовленні вольтметра підігна­ти величину загального опору приладу для кожної границі вимірювань до величини, вказаної на шкалі цього приладу.

Вольтметр перемикають для вимірювань при різних на­пругах шляхом приєднання одного провідника, що підво­дить напругу від місця вимірювання до відповідного затис­кача вольтметра.

Звичайно, для безпеки на час перемикання границь вимірів напруги контрольоване цим вольтметром електрич­не коло необхідно вимкнути з мережі. Щоб кожного разу

цього не робити, у багатьох випадках вольтметри виконують з важільними чи кнопковими перемикачами границь вимірювання.

Вольтметри з перемикачами можуть мати дещо складнішу схему. Наприклад, при перемиканнях границь виміру напруги виникає можливість не тільки змінювати величину додаткових опорів, а ще й перемикати з послі­довного на паралельне з'єднання секції котушок вимірю­вального механізму електродинамічних і електромагнітних вольтметрів. Саме для цього котушки цих приладів зазда­легідь намотують двома (а то й трьома) проводами пара­лельно. Такі схеми дають можливість суттєво зменшити по­тужність, споживану приладом при вимірах відносно висо­ких напруг, порівняно з вольтметрами, схеми яких схожі на схему, що наведена на рис. 8.4.

Мілівольтметри виконують за найпростішими схемами і частіше за все з однією границею вимірювань напруги. Створюють їх на основі магнітоелектричних вимірювальних механізмів для вимірів на постійному струмі.

Величину електричного струму, що проходить через будь-яку ділянку електричного кола, вимірюють ампермет­ром, який вмикається послідовно зі споживачем електрич­ної енергії, що є на цій ділянці. Частину розгалуженого електричного кола з амперметрами, ввімкнутими в окремі його ділянки для виміру струмів, зображено на рис. 8.6. Ам­перметри А2 і АЗ вимірюють струми, що проходять по кож­ній з двох паралельних гілок, амперметр А1 вимірює загаль­ний струм, споживаний від джерела живлення. Якщо дже­рело живлення є джерелом постійного струму, то сума струмів, вимірюваних амперметрами А2 і АЗ, має дорівню­вати (у межах точності вимірів) струмові, вимірюваному ам­перметром А1. Те ж саме має бути при живленні від джере­ла змінного струму, якщо всі резистори (R1, R2 і RЗ), засто­совані у схемі, є активними. При наявності ж у схемі рези­сторів з реактивними чи змішаними опорами, величина струму, вимірюваного амперметром А, може бути як мен­шою за суму струмів, виміряних амперметрами А2 і АЗ, так, в окремих випадках, і дорівнювати їй.

При вимірюваннях струмів у колах постійного струму можуть використовуватись магнітоелектричні, електро­динамічні або теплові амперметри (міліамперметри). Фе­родинамічні та електромагнітні амперметри можна вико­ристовувати лише у тому разі, якщо на шкалах цих при­ладів позначено, що вони придатні для вимірів на постійному струмі.

Якщо ж такого позначення немає, то при користуванні такими приладами можуть бути більші похибки, ніж це пе­редбачено класом точності приладів.

При вимірюваннях струмів у колах змінного струму мо­жуть використовуватись електромагнітні, електроди­намічні, феродинамічні, теплові, термоелектричні або випрямні амперметри.

Магнітоелектричні амперметри зовсім непридатні для вимірів на змінному струмі, а їх помилкове вмикання в ко­ло змінного струму може призвести лише до непоро­зуміння, бо відсутність відхилення їхніх покажчиків від ну­льової позначки (навіть при значних величинах змінного струму, що проходить через них) може спонукати спос­терігача до збільшення напруги (якщо спостерігач може це зробити), що призведе до пошкодження елементів схеми, чутливих до значних напруг і струмів.

Якщо величини струмів необхідно вимірювати у колах зі значними струмами, прямі вимірювання яких неможливі наявними амперметрами, то у колах постійного струму не­обхідно користуватися зовнішніми шунтами з приєднаними до них магнітоелектричними мілівольтметрами. У колах змінного струму користуються вимірювальними трансформаторами струму з електромагнітними, електродинамічними або феродинамічними амперметрами, розрахованими на величину номінального струму вторин­них обмоток цих трансформаторів. Звичайно це 5 А, але мо­же бути і 1 А.

Вимірювання напруги є чи не найбільш поширеним ви­дом вимірювань на електричному обладнанні. У більшості випадків для вимірювань напруги змінного струму в про­мисловості користуються електромагнітними вольтметра­ми, як такими, що мають просту конструкцію, надійні при користуванні та найдешевші за вартістю серед вольтметрів інших систем сумірного класу точності.

У випадках, коли вимірювана напруга вища за 500...600 В, ці вольтметри використовують разом з вимірювальними трансформаторами напруги, здатними перетворюва­ти змінну напругу номінальної для первинної обмотки трансформатора величини, у напругу 100 В, на яку розрахо­вано вольтметри, призначені для роботи з цими трансфор­маторами. В цих випадках шкали вольтметрів градуюють у значеннях первинної (високої) напруги трансформатора. При цьому обов'язково повинен бути напис на шкалі про коефіцієнт трансформації необхідного вимірюваль­ного трансформатора напруги у вигляді дробу з номіналь­ною первинною напругою його у чисельнику і номінальною напругою вторинної обмотки — у знаменнику.

Для вимірювань напруг змінного струму придатні й електродинамічні вольтметри, але в основному їх вико­ристовують як переносні прилади для повірки інших вольтметрів.

Досить часто для вимірювань напруг змінного струму користуються випрямними вольтметрами, що явля­ють собою вимірювальний механізм магнітоелектричної си­стеми, зкомбінований з напівпровідниковими випрямляча­ми та з додатковим опором, суміщеними в одному корпусі. Для вимірювання напруг постійного струму най­доцільніше користуватись магнітоелектричними вольт­метрами, як такими, що потребують малої потужності живлення і мають значний обертовий момент вимірю­вального механізму, що зумовлює їх достатню надійність в експлуатації. На постійному струмі можна вимірювати напругу також приладами електродинамічної, електро­статичної, електромагнітної і феродинамічної систем. У останніх двох випадках — якщо на їхніх шкалах є умов­на позначка постійного струму. В устаткуваннях, де є напруги змінного струму підвище­ної чи високої частоти, можна користуватись вольтметрами електростатичної чи випрямної системи.

Напругу, що діє на будь-якій ділянці електричного кола, вимірюють вольтметрами, приєднаними паралельно з кон­трольованими ділянками. На схемі рис. 8.7 показано, як треба вмикати вольтметри для вимірювання напруг на різних ділянках електричного кола. Величину напруги ме­режі, чи якого іншого постачальника електричної енергії, вимірюють вольтметром V1, а величини напруг на опорах резисторів R1і R2 — вольтметрами V2 і VЗ.

При вимірюваннях у електричних колах зі значними ве­личинами опорів необхідно враховувати, що приєднання вольтметра до будь-якої ділянки кола може суттєво змінити режим її роботи.

В умовах виробництва, наприклад при пошуку пошкод­жень у електричних колах, величини напруг на різних ділянках кола вимірюють одним вольтметром, який почер­гово приєднують до різних точок кола, як це показано на рис. 8.8. Щоб виміряти величину напруги джерела, вольт­метр за допомогою щупів приєднують до точок А і D. Для вимірювання напруги на резисторі R1 — до точок А і В, на R2 — до точок В і С, на RЗ — до точок С і D.

Якщо опори R1, R2 і RЗ досить великі, а то й сумірні з власним опором вольтметра, то може статись, що сума на­пруг, виміряних на резисторах R1, R2 і RЗ, буде значно мен­шою, ніж напруга мережі. Пояснюється це тим, що під час вимірювання напруги, коли вольтметр приєднано паралель­но до якогось з резисторів, дійсна величина опору між точ­ками приєднання щупів буде дещо меншою за величину опору відповідного резистора. При цьому буде меншим і за­гальний опір кола, що може призвести до збільшення вели­чини струму в колі та величин падіння напруг на інших

опорах, що є у колі (тих, на яких у даний момент величина напруги не вимірюється). Таким чином, на контрольованій ділянці величина напруги буде меншою за ту, що буде при відсутності вольтметра.

З цієї причини, наприклад при пошуку несправності в електронних схемах, недоцільно користуватися вольтметра­ми високих класів точності, що мають відносно невеликий опір. Доцільніше користуватись вольтметрами класу точ­ності всього 2,5...4,0, але з великим власним опором. Саме такими бувають магнітоелектричні вольтметри, що є осно­вою багатограничних приладів — тестерів.

У цих приладів величина власного опору становить десь 8000...20 000 Ом на один вольт (тобто струм повного відхи­лення покажчика вольтметра становить 125...50 мкА).

Тестери, звичайно, багатофункціональні вимірювальні прилади, але їхня основна функція — вимірювання напру­ги. Завдяки малій величині власного споживаного струму (як і споживаної потужності) ці прилади з додатковим опо­ром, вмонтованим у шуп, що має підсилену ізоляцію, бува­ють здатні вимірювати напруги величиною до 25...30 кВ.

Але, користуючись вольтметром з великим внутрішнім опором при пошуку пошкоджень у мережах з напругою до 600 В, треба пам'ятати, що ці вольтметри можуть показува­ти напругу на окремих ділянках мережі там, де її насправді немає. Тобто напруга там є тільки для самого вольтметра, а для якогось споживача електричної енергії, що потребує значно більшої потужності, ніж цей вольтметр, напруги зовсім не буде. Це явище виникає через наявність між про­водами мережі (рис. 8.9) витоку електричного струму через опір ізоляції Я_i1 Я_i2 чи ємність С₁ С₂₁ між проводами. Тут показано, яким чином вольтметр, приєднаний між пошко­дженим (розірваним) і непошкодженим проводом, може показувати напругу.

Величина опору ізоляції нормована, і на більшості діля­нок мереж промислових підприємств не повинна бути мен­шою ніж 0,5 МОм. Якщо зважити на те, що власний опір вольтметра, розрахованого на вимір напруги 600 В, може становити 12 МОм (якщо струм його повного відхилення становить 50 мкА), то можна встановити, що у найгіршому випадку опір ізоляції може становити лише 1/24 частину від власного опору вольтметра. Тобто вольтметр при такому приєднанні показуватиме майже повне значення напруги. Насправді він може показувати й дещо меншу частину по­вної напруги, якщо врахувати наявність опору ізоляції між третім провідником і пошкодженим. Але в обох випадках показання вольтметра буде суттєвим. Щоб запобігти такій похибці, досить скористатися для вимірів якимось іншим (наприклад, електромагнітним) вольтметром, у котрого власний опір при границі виміру напруги 600 В буде стано­вити всього приблизно 40 000 Ом. Тобто для цього вольтме­тра величина найменшого опору ізоляції буде вже майже у 1 разів більшою за його власний опір. Отже, при вмиканні такого вольтметра покажчик ледь ворухнеться, що свід­читиме про відсутність напруги на пошкодженому проводі.

Якщо ж для вимірів неможливо використати вольтметр з обмеженою величиною власного опору, то пошкоджену ділянку електричної мережі можна знайти за допомогою вольтметра з великим власним опором, приєднавши при вимірах паралельно йому резистор (чи кілька резисторів, увімкнених послідовно) з загальною величиною опору 40...М) кОм і потужністю 7...10 Вт.

Все сказане про пошук пошкодження за допомогою ви-сокоомного вольтметра можна цілком віднести й до засто­сування у подібних випадках електростатичних вольтметрів, якими взагалі у таких випадках не бажано користуватися.

У мережах постійного і в однофазних мережах змінного струмів найчастіше застосовують ватметри . електроди­намічної системи, більшість яких здатна працювати як на постійному, так і на змінному струмах. Хоча серед стаціонарних ватметрів, особливо тих, які призначено за­стосовувати з вимірювальними трансформаторами струму і напруги, є багато таких, що не призначені для використан­ня на постійному струмі.

Щодо переносних приладів, то такі ватметри можуть завжди використовуватись як на постійному, так і на змінному струмах. їх виробляють з класами точності 0,1; 0,2

і 0,5.

Ватметри перших двох класів зручно використовувати як при градуюванні, так і при перевірці стаціонарних ватметрів нижчих класів точності (1,5; 2,5; 4,0).

Схему стаціонарного ватметра відносно невисокого кла­су точності (2,5; 4,0) наведено на рис. 9.1. Цей ватметр має два роздільні електричні кола — коло струму (звичайно, це тільки обмотка нерухомої котушки W₁) і коло напруги, до якого входять рухома обмотка — рамка W_р та опори r₁, r₂ і r₃ що створюють додатковий опір. Цей опір забезпечує при вмиканні цього кола на номінальну напругу, вказану біля одного із затискачів цього кола, певну величину струму (номінального для кола напруги).

Зазначимо, що кола напруги в електродинамічних ват­метрах розраховано на відносно великі (для подібних кіл) струми (наприклад, 30 мА чи ще більший). Це зумовлене тим, що струмова обмотка у таких ватметрів хоч і створює значну магніторушійну силу, але нездатна створити значної магнітної індукції всереди ні нерухомої котушки. Це пояс­нюється тим, що в електродинамічних приладах лінії магнітного поля на всій своїй довжині проходять у повітрі, яке створює значний магнітний опір їх проходженню. Через це прийнятну величину обертового моменту, що діє на ру­хому частину електродинамічного вимірювального ме­ханізму, можна одержати лише при значному струмі у рамці приладу.

Резистори r₁ r₂ і r₃, ввімкнуті в коло напруги, разом з опором обмотки-рамки r_р мають скласти певну величину опору кола напруги (в даному випадку — 10 000 Ом), яка б при номінальній величині напруги, прикладеної до цього кола, забезпечила протікання номінального струму обмот­ки-рамки (ЗО мА).

Опори r₁ r₂ і r₃ виготовляють із манганінового дроту для одержання малої залежності величини опору кола як від температури довкілля, так і від підвищення температури всіх елементів кола, викликаного проходженням по них електричного струму. Тут манганін є найкращим ма­теріалом, бо має дуже малий температурний коефіцієнт опору. Досить сказати, що при зміні температури ман­ганінового дроту на 10 °С, його опір зміниться лише десь на 0,03% від своєї початкової величини.

У цьому колі все ж є елемент, електричний опір якого значною мірою залежить від коливань температури, — це опір обмотки рамки, намотаної мідним дротом, що при зміні температури на ті ж 10 °С змінює величину опору аж на 4 % порівняно з початковою величиною. Але якщо зважити на те, що опір рамки становить у цьому колі лише невелику ча­стку (десь біля відсотка), вплив зміни величини опору рамки майже невідчутний у загальному опорі кола. Таким чином, у цілому струм в обмотці рамки мачо залежить від температу­ри.

Разом з тим зміна температури повітря навколо приладу й всередині нього впливатиме на пружність спіральних пру­жин, які створюють момент протидії і підводять струм до обмотки-рамки. Для бронзових пружин зміна їх пружності при зміні температури повітря в середньому становить десь близько 1 % на 10 °С (при підвищенні температури пружи­ни слабнуть і показання приладу збільшуються). Якщо зва­жити на те, що згідно з державними стандартами додаткова похибка від зміни температури на ±10 °С відносно номіна­льних 20 °С може досягати величини, що відповідає класові точності (а клас точності стаціонарного ватметра 2,5), то ніяких заходів щодо зменшення цієї додаткової похибки не передбачено.

У випадках, коли ватметр має вищий клас точності, на­приклад 0,5 чи 0,2, поява такої додаткової похибки непри­пустима. Тому у більш точних приладів, наприклад у пере­носних електродинамічних ватметрах класу 0,2, застосовано досконалішу схему, яку наведено на рис. 9.2. Ця схема більш досконала ще й тим, що в ній ужито заходів для ство­рення можливості застосування приладу як на постійному, так і на змінному струмі. Крім того, в цьому приладі перед­бачено можливість працювати на одній з двох номінальних напруг (150 чи 300 В) і на одному з двох номінальних струмів (2,5 або 5 А).

Наявність конденсатора С, паралельного резисторові г_и дає можливість налаштувати коло рамки на безреак-тивність, тобто практично компенсувати індуктивність рам­ки L_р ємністю С. Це буде можливо, якщо L_р ~ Сг\ , При такій компенсації опір кола між точками о і б не матиме ре­активної складової, тобто буде практично активним. Це можливо не тільки при величині частоти 50 Гц, але й у значному діапазоні зміни частот, хоч до 500... 1000 Гц, поки величина 4л²/²Сr₁ буде незначною порівняно з одиницею (тут/— частота напруги).Налаштовування кола рамки на безреактивність дає змо­гу при вмиканні послідовно з рамкою додаткових активних опорів різної величини виготовити ватметр на яку завгодно номінальну напругу або на декілька номінальних напруг. Таке налаштовування дає можливість уникнути кутової по­хибки, яка при неповній компенсації індуктивності рамки особливо проявляється при вимірюваннях у електричних колах з малим коефіцієнтом потужності та при роботі на підвищених частотах.

При виробництві ватметрів високих класів точності (класи 0,1; 0,2; 0,5) наявність такої компенсації дає змогу градуювати ці прилади на постійному струмі, використову­ючи особливо точні потенціометричні установки, і бути певним того, що ці прилади будуть здатні працювати як на постійному, так і на змінному струмі. Крім того, наявність скомпенсованої індуктивності обмотки-рамки виключає появу похибки від взаємоіндуктивності, яку може створити ЕРС взаємоіндукції, що наводиться у рамці при проход­женні крізь неї змінного магнітного потоку, створеного струмом, що протікає по обмотках нерухомих котушок. Дійсно, рамка, що перебуває у змінному магнітному полі нерухомих котушок, є, по суті, вторинною обмоткою повітряного трансформатора, де первинна обмотка — це об­мотка нерухомих котушок. За наявності опору r₂ у електрич­ному колі, створеному рамкою і резисторами r₁ і r₂, виникає електричний струм. Якщо ЕРС взаємоіндуктивності має кут зсуву відносно магнітного потоку, що її викликав, 90° (що завжди буває у повітряних трансформаторів), і електричне коло, в якому циркулює струм від ЕРС взаємоіндуктивності i_в, — безреактивне (тобто чисто активне), то цей струм при взаємодії з магнітним потоком нерухомих котушок не ство­рює ніякого обертового моменту.

Якщо ж індуктивність рамки не скомпенсовано, то струм від ЕРС взаємоіндуктивності буде зсунуто відносно магнітного потоку не на 90°, тоді з'явиться якийсь, хоч і ма­лий, обертовий момент, що створюватиме похибку.

Крім електродинамічних ватметрів, для вимірювання потужності використовують також і феродинамічні.

У вимірювальних механізмів цих ватметрів нерухома ко­тушка має феромагнітний магнітопровід, зроблений з елек­тротехнічної сталі, пермалою чи пресованого феромагнітно­го порошку з ізоляційним заповнювачем. Цей магніто­провід має розрив, куди введено циліндричний централь­ний магнітопровід, навколо якого у вузькому повітряному проміжку переміщуються дві протилежні сторони рухомої обмотки-рамки, крізь яку проходить струм паралельного кола ватметра. Цей струм підводять до обмотки через дві спіральні пружини, якщо рухома частина вимірювального механізму спирається через керни на підп'ятники, чи по розтяжках, якщо рухому частину підвішено на розтяжках. Принципова електрична схема феромагнітного ватметра практично не відрізняється від схеми електродинамічного. Завдяки наявності феромагнітного магнітопроводу з двома невеликими повітряними проміжками величина магнітної індукції у місці, де магнітний потік взаємодіє зі струмом, що проходить по витках котушки-рамки, може бути значно більшою ніж у електродинамічного ватметра. Тому оберто­вий момент, створюваний рамкою, може бути досить вели­ким навіть за меншої потужності, шо втрачається у вимірю­вальному механізмі. Це сприяє підвищенню добротності приладу з таким механізмом і його стійкості до сторонньо­го впливу. На феродинамічні прилади незначно впливають вібрації. Завдяки наявності значної індукції у робочому повітряному проміжку сторонні магнітні поля впливають на ці прилади менше, ніж на електродинамічні.

Разом з тим при роботі феромагнітних ватметрів на постійному струмі у них з'являється похибка від наявності гістерезису матеріалу магнітопровода. Це видно по варіації показань приладу, тобто різниці показань, одержаних спочатку при збільшенні, а потім при зменшенні струму у вимірювальному колі.

При роботі на змінному струмі у цих приладів з'яв­ляється значна кутова похибка, зумовлена наявністю втрат у магнітопроводі. Ця похибка може бути настільки вели­кою, що її компенсують збільшенням індуктивності елект­ричного кола рамки шляхом звичайного (не біфілярного) намотування котушок додаткового до рамки опору і навіть закладенням сталевих стрижнів у центральні отвори цих ко­тушок.

Феродинамічні ватметри розраховані на невисокі класи точності. В основному їх використовують як стаціонарні прилади зі стрілочними покажчиками класу, що не вище 1,5. Зокрема, ці прилади виготовляють на кути відхилення покажчика аж до 240°.

Завдяки наявності у вимірювальних механізмах цих при­ладів значних обертових моментів на їхній основі викону­ють реєструючі самописні прилади.

В Україні налагоджено серійний випуск переносного феродинамічного ватметра класу 0,5, здатного вимірювати потужність як на постійному, так і на змінному струмах.

Ватметрами вимірюють потужність у колах постійного і однофазного змінного струмів за схемою, що показана на рис. 9.3.

Затискачі, що позначені на приладах зірочками, обов'яз­ково з'єднують перемичкою і приєднують до провідника, що йде від мережі. Зауважимо, що ватметр відхилятиметься в належному напрямі й при з'єднанні перемичкою затискачів, не позначених зірочками, але у цьому разі напругу мережі буде прикладено між рамкою і нерухомою котуш­кою, які розміщені в безпосередній близькості одна від од­ної. Саме через це за високої напруги (наприклад, 600 В) може статися пошкодження ізоляції (електричний пробій) і ватметр безумовно вийде з ладу. Якщо ж пробою не буде, то у ватметра може виникнути додаткова похибка через елект­ростатичне притягання рамки до нерухомої котушки.

У схемі вмикання ватметра, зображеній на рис. 9.3, він буде показувати потужність, споживану опором наванта­ження R_н (при вимірюваннях на змінному струмі цей опір може бути активно-індуктивний, або активно-ємнісний) та опором обмотки нерухомої котушки ватметра r_к. Якщо по­тужність, споживана цією обмоткою, вносить небажану по­хибку у вимірювання (а це можна перевірити простим роз­рахунком: Р_к = Рr_к, де Р_к — потужність, споживана обмот­кою котушки; I — струм, що проходить через обмотку; r_к — активний опір обмотки), то перемичку можна встановити між затискачем на якому звичайно вказано величину номінального струму ватметра. Але у цьому разі ватметр ра­зом з потужністю, споживаною опором навантаження, вимірюватиме й потужність у колі напруги ватметра (в об­мотці його рамки r_р та у додатковому резисторі r_д). Втім, та­ке вмикання ватметра в умовах енергетичних підприємств майже ніколи не використовують. Його використовують при дослідженнях, якщо вони виконуються за малих напруг при струмах, близьких до номінального, і малих опорах R_H, коли величина вимірюваної потужності відносно невелика. При цьому буде зовсім невеликою і потужність, споживана колом напруги ватметра.

При вимірюванні потужності, споживаної пристроями, які здатні при певних умовах виробляти електричну енергію, ватметр змінює напрям руху покажчика і він захо­дить за нульову позначку. Звичайно, якщо у ватметра немає "від'ємної" ділянки шкали, вимірювання потужності при­пиняються. Для того, щоб поновити контроль за величиною потужності (тепер вже — генерованої!), у стаціонарних ват­метрів досить поміняти місцями кінці провідників, що були під'єднані до затискачів кола струму. При цьому покажчик знову відхилятиметься на шкалу, а прилад буде вимірювати генеровану бувшим споживачем потужність.

У переносних ватметрів на такий випадок є перемикач полярності вмикання рамки, положення якого відповідають знакові споживаної потужності. Положення "+" перемикача відповідає виміру споживаної потужності, положення "—" — виміру генерованої споживачем потужності. Зауважимо, що позначення положень цього перемикача "+" і "—" не мають ніякого відношення до полярності постійного струму. Ці позначення відповідають роботі ватметра як на постійно­му, так і на змінному струмі.

Іноді цей перемикач суміщують з перемикачем величи­ни номінальної напруги ватметра.

Омметри — це прилади для безпосереднього виміру електричних активних (омічних) опорів.

У більшості випадків омметри виконано на основі магнітоелектричного приладу — міліамперметра і вони ма­ють власне джерело живлення — сухий елемент чи суху ба­тарею (напругою 1,5...4,5 В). Щоб забезпечити незалежність показань від зміни величини напруги елемента чи батареї,

омметри мають пристрій, шо встановлює нулі при відхи­ленні напруги джерела від номінального значення. Дві най­простіші схеми омметрів зображено на рис. 12.1. Вони при­значені для вимірювань опорів r_х, значно більших за вели­чину опору додаткового резистора r_д(рис. 12.1, а), та для вимірювань опорів r_xсумірних з величиною r_д, і до значно менших, ніж величина опору вимірювального механізму r_в (рис. 12.1, б). В обох схемах додатковий опір г_д, що є у при­ладі, обмежує величину струму, який проходить через вимі­рювальний механізм В при замкненому ключі К та дуже ма­лих опорах r_х.

Якщо напруга батареї Б змінилася (частіш за все змен­шилась з часом), то величина струму, що проходить через вимірювальний механізм В, буде недостатньою для того, щоб стрілка приладу досягла останньої позначки шкали, яку позначено як "нуль" для схеми рис. 12.1, а. Тоді за до­помогою регульованого магнітного шунта, який є у вимірю­вальному механізмі В, при замкнутому контакті К збільшу­ють робочий магнітний потік у вимірювальному механізмі так, щоб стрілка досягла нульової позначки.

Якщо ж у приладі, схему якого зображено на рис. 12.1, б, напруга батареї Б зменшилась, то при відімкненому опорі r_x так само встановлюють стрілку приладу на кінцеву познач­ку шкали, яку позначено знаком "∞" (нескінченність).

Виготовлення вимірювального магнітоелектричного ме­ханізму з магнітним шунтом значно ускладнює його конст­рукцію. Тому в більшості випадків омметри виконують на основі магнітоелектричного механізму з нерегульованим магнітним шунтом, а змінюючи величину опору регулю­вальних резисторів, як показано на схемах рис. 12.2, прилад налаштовують на різні напруги джерела живлення.

Як і у попередньому випадку, схему рис. 12.2, а призна­чено для вимірювання величин опорів, сумірних з r_д і біль­ших за нього, а схему рис. 12.2, б — для вимірювання опорів, менших за нього і за опір вимірювального ме­ханізму.

Якщо зменшилась напруга джерела живлення Б, то у схемі рис. 12.2, а, при замкнутому контакті К (чи затиска­чах, позначених r_х, бо контакту А'може й не бути), збільшу­ють величину опору регульованого резистора r_р і відхилен­ня стрілки, поки вона не встановиться на позначці "0" (нуль).

За таких самих умов, у схемі рис. 12.2, б, при замкнуто­му контакті К і відімкненому r_х зменшують величину опору регульованого резистора r_р і збільшують величину показань приладу до встановлення стрілки на останню позначку шка­ли, позначену як "∞" (нескінченність).

Більш досконалими є омметри, виконані на основі магнітоелектричних логометрів, бо їх показання не залежать від зміни, у певних межах, величини напруги джерел живлення. Принципову схему такого омметра, при­значеного для вимірювань великих і малих опорів, показа­но на рис. 12.3.

Як відомо, логометри — це прилади, у яких відхилення стрілки залежить від відношення струмів, що проходять по їхніх схрещених рамках. Зі схеми рис. 12.3 видно, що вели­чина струму в першій рамці i_р1 пропорційна величині на­пруги джерела живлення, тому що опір кола цієї рамки — незмінний, бо визначається величинами опору самої рамки Р₁ і величиною опору додаткового резистора r_д. Щодо стру­му, який проходить через другу рамку Р₂, то він про­порційний тій самій напрузі і обернено пропорційний вели­чині вимірюваного опору r_х. Кут відхилення стрілки логоме­тра залежить від частки поділу величини струму i_р1 на вели­чину струму i_p2, тобто буде пропорційним величині опору r_х.

Шкали омметрів градуйовані безпосередньо в омах (або кілоомах) і завжди нерівномірні. Тому клас точності цих приладів, що позначений цифрою на їхніх шкалах, відповідає найбільшій допустимій похибці вимірювань опорів у відсотках від довжини робочої частини шкали. Точність вимірювань опорів на кінцевих (або початко­вих) ділянках шкал цих приладів, де поділки стиснуто між собою, надзвичайно мала. В усякому разі на цих ділянках шкали можуть виникнути похибки вимірюван­ня опору, шо досягають 5... 10 % (а то й більше!) від вимірюваної величини опору.

Крім того, при малих значеннях напруги джерел жив­лення (а це 1,5...4,5 В) і реальних величинах номінального струму вимірювальних механізмів (а це не менше як 50 мкА), реальні величини опорів, що вимірюються оммет­рами, невеликі й не перевищують 1...3 МОм (і це у кращо­му випадку). Це також є об'єктивним недоліком омметрів.

У мостових схемах опори вимірюють, порівнюючи вели­чини вимірюваного опору з величиною зразкового опору шляхом порівняння падіння напруг на цих опорах. Схему

вимірювального моста постійного струму для вимірювання опорів (моста Вітстона) наведено на рис. 12.5.

При вимірюваннях, що пов'язані з випробуваннями ізо­ляційних матеріалів, виникає необхідність у вимірюваннях дуже великих опорів, величина яких значно перевищує (ча­сто на декілька порядків) найбільші величини опорів, вимірюваних мостами. Така необхідність виникає, напри­клад, при розробках ізоляторів, на яких закріплюють части­ни ліній електропередач, що перебувають під високою на­пругою. Слід зазначити, що у більшості випадків немає потреби в скільки-небудь високій точності від таких вимірювань.

Рис. 12.7 Схема, що пояснює вплив опору ізоляції проводів на вимірювання

опору значної величини

У подібних випадках застосовують посередній вимір опору за допомогою вольтметра і гальванометра, який здатний відчути надзвичайно малі струми, що проходять че­рез ізоляційний матеріал. Але при цьому виникає проблема, а саме: як запобігти впливові на вимірювання побічних струмів, що не проходять через вимірюваний опір, але вра­ховуються вимірювальними приладами. Схему, що пояснює вплив сторонніх струмів на вимірювання опору, показано на рис. 12.7.

Величину опору можна визначити простим посереднім способом — розрахунком за показаннями амперметра і вольтметра. Амперметр вимірює струм, що проходить по резистору, опір якого необхідно визначити, а вольт­метр — напругу, за якої цей струм було одержано.

Можливі схеми для виконання таких вимірювань наве дено на рис. 12.9.

Існує досить простий спосіб визначення величини ак­тивного опору будь-якого резистора за допомогою одно­го вольтметра з відомою величиною власного опору.

У переносних вольтметрів величину цього опору завжди показано на шкалі. Якщо вольтметр має декілька границь вимірювання, то величина його опору позначається для кожної з цих границь.

Для проведення вимірювань складають схему, яку пока­зано на рис. 12.10.

Величина опору заземлення дуже важлива з міркувань безпеки роботи персоналу як на підприємствах енергетич­ного профілю, так і на всіх промислових підприємствах, у будівництві та сільському господарстві. Необхідно, щоб величина опору заземлення не була більшою за ту, що передбачена правилами безпеки на кожному підприємстві.

Величина цього опору періодично контролюється як енергетичними службами підприємств, так і інспекційними органами.

Одним з методів визначення величини опору заземлен­ня є метод амперметра і вольтметра. Схему для визначення опору заземлення таким методом наведено на рис. 12.11.

Переглядів: 966