Metody i środki pomiarów elektrycznych. Metody pomiarów elektrycznych. Występują błędy: systematyczne i przypadkowe

Nie można sobie wyobrazić oszczędności energii i efektywności energetycznej przemysłu bez pomiarów elektrycznych, ponieważ nie da się zaoszczędzić tego, czego nie wiadomo, jak rozliczyć.

Pomiary elektryczne przeprowadzane są w jednym z następujących typów: bezpośrednie, pośrednie, kumulacyjne i wspólne. Nazwa typu bezpośredniego mówi sama za siebie; wartość wymaganej wartości jest określana bezpośrednio przez urządzenie. Przykładem takich pomiarów jest wyznaczanie mocy za pomocą watomierza, prądu za pomocą amperomierza itp.

Pośredni widok polega na znalezieniu wartości na podstawie znanej zależności tej wartości od wartości znalezionej metodą bezpośrednią. Przykładem jest określenie mocy bez watomierza. Metodą bezpośrednią znajduje się fazę I, U i oblicza moc ze wzoru.

Typy kruszywa i złącza pomiary polegają na jednoczesnym pomiarze kilku wielkości o tej samej nazwie (skumulowanej) lub nie o tej samej nazwie (łącznej). Znalezienie wymaganych wielkości odbywa się poprzez rozwiązywanie układów równań ze współczynnikami uzyskanymi w wyniku bezpośrednich pomiarów. Liczba równań w takim układzie musi być równa liczbie pożądanych wielkości.

Pomiary bezpośrednie Jako najpopularniejszy rodzaj pomiarów, można je wykonać dwiema głównymi metodami:

• bezpośrednia metoda oceny
• metoda porównania z miarą.

Pierwsza metoda jest najprostsza, ponieważ wartość pożądanej wartości określa się na skali urządzenia.

Metodę tę stosuje się do określenia natężenia prądu za pomocą amperomierza, napięcia woltomierzy itp. Zaletą tej metody jest jej prostota, wadą zaś jest jej niska dokładność.

Pomiary przez porównanie z miarą wykonuje się jedną z metod: podstawienia, opozycji, koincydencji, różniczkowej i zerowej. Miara jest rodzajem wartości odniesienia określonej wielkości.

Metody różniczkowe i zerowe– stanowią podstawę funkcjonowania mostów pomiarowych. Metodą różnicową wykonuje się mostki wskazujące niezrównoważone, a metodą zerową mostki zbalansowane lub zerowe.

W mostach zrównoważonych porównanie odbywa się za pomocą dwóch lub więcej rezystancji pomocniczych, dobranych w taki sposób, aby z porównywanymi rezystancjami tworzyły obwód zamknięty (sieć czterozaciskowa), zasilany z jednego źródła i posiadający punkty ekwipotencjalne wykrywane przez wskaźnik równowagi .

Stosunek rezystancji pomocniczych jest miarą zależności między porównywanymi wielkościami. Wskaźnikiem równowagi w obwodach prądu stałego jest galwanometr, a w obwodach prądu przemiennego miliwoltomierz.

Metodę różnicową nazywa się inaczej metodą różnicową, ponieważ na przyrząd pomiarowy wpływa dokładnie różnica między znanymi i pożądanymi wartościami prądu. Metoda zerowa jest przypadkiem ograniczającym metodę różnicową. Na przykład we wskazanym obwodzie mostkowym galwanometr wskazuje zero, jeśli spełniona jest równość:

R1*R3 = R2*R4;

Z tego wyrażenia wynika:

Rx=R1=R2*R4/R3.

Można zatem obliczyć rezystancję dowolnego nieznanego elementu, pod warunkiem, że pozostałe 3 są wzorowe. Źródło prądu stałego również powinno być wzorowe.

Metoda sprzeciwu- w przeciwnym razie metoda ta nazywana jest kompensacją i służy do bezpośredniego porównania napięcia lub pola elektromagnetycznego, prądu i pośrednio do pomiaru innych wielkości przeliczonych na wielkości elektryczne.

Dwa przeciwne pola elektromagnetyczne, niepołączone ze sobą, są włączane do urządzenia równoważącego gałęzie obwodu. Na obrazku: musisz odnaleźć Uxa. Stosując przykładową regulowaną rezystancję Rk, uzyskuje się spadek napięcia Uk taki, że jest on liczbowo równy Ux.

Ich równość można ocenić na podstawie odczytów galwanometru. Jeśli U i Ux są równe, w obwodzie galwanometru nie będzie płynął żaden prąd, ponieważ są one skierowane przeciwnie. Znając rezystancję i wartość prądu, wyznaczamy Ux ze wzoru.

Metoda substytucyjna– metoda, w której żądaną wartość zastępuje się lub łączy ze znaną wartością standardową, równą wartości podstawionej. Metodę tę stosuje się do określenia indukcyjności lub pojemności o nieznanej wartości. Wyrażenie określające zależność częstotliwości od parametrów obwodu:

fo=1/(√LC)

Po lewej stronie częstotliwość f0 jest ustawiana przez generator RF, po prawej stronie znajdują się wartości indukcyjności i pojemności mierzonego obwodu. Wybierając częstotliwość rezonansową, możesz określić nieznane wartości po prawej stronie wyrażenia.

Wskaźnikiem rezonansu jest woltomierz elektroniczny o dużej rezystancji wejściowej, którego odczyty będą największe w momencie rezonansu. Jeśli zmierzoną cewkę indukcyjną połączymy równolegle z kondensatorem odniesienia i zmierzymy częstotliwość rezonansową, to wartość Lx można znaleźć z powyższego wyrażenia. Nieznana pojemność jest zlokalizowana podobnie.

Najpierw obwód rezonansowy, składający się z indukcyjności L i kondensatora modelowego Co, jest dostrajany do rezonansu przy częstotliwości fo; jednocześnie rejestrowane są wartości fo i pojemność kondensatora Co1.

Następnie równolegle z kondensatorem modelowym Co podłącza się kondensator Cx zmieniając pojemność kondensatora modelowego tak, aby uzyskać rezonans przy tej samej częstotliwości fo; Odpowiednio wymaganą ilością jest Co2.

Metoda dopasowania– metoda, w której różnicę między wartością pożądaną a znaną wyznacza się na podstawie zbieżności znaczników skali lub sygnałów okresowych. Uderzającym przykładem zastosowania tej metody w życiu jest pomiar prędkości kątowej obrotu różnych części.

Aby to zrobić, na mierzony obiekt nakłada się znak, na przykład mały znak. Kiedy część ze znakiem jest obracana, kierowane jest na nią światło stroboskopowe, którego częstotliwość migania jest początkowo znana. Dostosowując częstotliwość stroboskopu, możesz mieć pewność, że znak pozostanie na swoim miejscu. W takim przypadku częstotliwość obrotu części przyjmuje się jako równą częstotliwości migania światła stroboskopowego.

Wyślij swoją dobrą pracę do bazy wiedzy jest prosta. Skorzystaj z poniższego formularza

Studenci, doktoranci, młodzi naukowcy, którzy wykorzystują bazę wiedzy w swoich studiach i pracy, będą Państwu bardzo wdzięczni.

Wysłany dnia http://allbest.ru

Elektryczne metody pomiaru

W zależności od ogólnych metod uzyskiwania wyniku pomiary dzielą się na następujące typy: bezpośrednie, pośrednie i łączone.

Pomiary bezpośrednie obejmują te, których wyniki uzyskano bezpośrednio z danych eksperymentalnych. Pomiar bezpośredni można umownie wyrazić wzorem Y = X, gdzie Y jest pożądaną wartością mierzonej wielkości; X jest wartością uzyskaną bezpośrednio z danych eksperymentalnych. Ten rodzaj pomiaru obejmuje pomiary różnych wielkości fizycznych za pomocą przyrządów skalibrowanych w ustalonych jednostkach. Na przykład pomiar prądu za pomocą amperomierza, temperatury za pomocą termometru itp. Do tego rodzaju pomiaru zaliczają się również pomiary, w których pożądaną wartość wielkości określa się poprzez bezpośrednie porównanie jej z miarą. Zastosowane środki i prostota (lub złożoność) eksperymentu nie są brane pod uwagę przy klasyfikowaniu pomiaru jako bezpośredniego.

Pomiar pośredni to pomiar, w którym pożądaną wartość wielkości wyznacza się na podstawie znanej zależności pomiędzy tą wielkością a wielkościami podlegającymi pomiarom bezpośrednim. W pomiarach pośrednich wartość liczbową mierzonej wielkości wyznacza się w drodze obliczeń ze wzoru

Y = F (Xl, X2 ... Xn),

gdzie Y jest pożądaną wartością mierzonej wielkości; X1, X2, Xn są wartościami mierzonych wielkości. Jako przykład pomiarów pośrednich można wskazać pomiar mocy w obwodach prądu stałego za pomocą amperomierza i woltomierza.

Pomiary wspólne to takie, w których pożądane wartości przeciwnych wielkości wyznacza się poprzez rozwiązanie układu równań łączących wartości poszukiwanych wielkości z bezpośrednio mierzonymi wielkościami. Przykładem wspólnych pomiarów jest wyznaczenie współczynników we wzorze odnoszącym rezystancję rezystora do jego temperatury:

Rt = R20 (1+b (T1-20)+c(T1-20)).

W zależności od zestawu technik stosowania zasad i środków pomiaru wszystkie metody dzielą się na metodę oceny bezpośredniej i metody porównawcze.

Istota metody oceny bezpośredniej polega na tym, że wartość mierzonej wielkości ocenia się na podstawie odczytów jednego (pomiary bezpośrednie) lub kilku (pomiary pośrednie) przyrządów, wstępnie skalibrowanych w jednostkach wielkości mierzonej lub w jednostkach innych wielkości na od której zależy mierzona wielkość. Najprostszym przykładem metody oceny bezpośredniej jest pomiar wielkości jednym urządzeniem, którego skala jest wyskalowana w odpowiednich jednostkach.

Drugą dużą grupę elektrycznych metod pomiarowych łączy ogólna nazwa metod porównawczych. Należą do nich wszystkie metody pomiarów elektrycznych, w których wartość zmierzona jest porównywana z wartością odtworzoną przez pomiar. Cechą charakterystyczną metod porównawczych jest zatem bezpośredni udział miar w procesie pomiarowym.

Metodę porównawczą dzielimy na: zerową, różniczkową, podstawieniową i koincydencję.

Metoda zerowa to metoda porównywania wartości mierzonej z miarą, w której wynikowy efekt wpływu wartości na wskaźnik jest sprowadzany do zera. Zatem po osiągnięciu równowagi obserwuje się zanik określonego zjawiska, na przykład prądu w odcinku obwodu lub napięcia na nim, co można zarejestrować za pomocą urządzeń służących do tego celu - wskaźników zerowych. Ze względu na dużą czułość wskaźników zerowych, a także możliwość wykonywania pomiarów z dużą dokładnością, uzyskuje się większą dokładność pomiaru.

Przykładem zastosowania metody zerowej byłby pomiar rezystancji elektrycznej mostu wraz z jego całkowitym zrównoważeniem.

W metodzie różnicowej, jak również w metodzie zerowej, wielkość mierzoną porównuje się bezpośrednio lub pośrednio z miarą, a wartość wielkości mierzonej w wyniku porównania ocenia się na podstawie różnicy w efektach wywołanych jednocześnie przez te wielkości. ilościach i znanej wartości odtworzonej przez środek. Zatem w metodzie różnicowej dochodzi do niepełnego zbilansowania wartości mierzonej i na tym polega różnica pomiędzy metodą różnicową a metodą zerową.

Metoda różnicowa łączy w sobie niektóre cechy metody oceny bezpośredniej i niektóre cechy metody zerowej. Może dać bardzo dokładny wynik pomiaru, jeśli tylko zmierzona wielkość i miara niewiele się od siebie różnią. Na przykład, jeśli różnica między tymi dwiema wielkościami wynosi 1% i jest mierzona z błędem do 1%, wówczas błąd pomiaru pożądanej wielkości zmniejsza się do 0,01%, jeśli nie zostanie uwzględniony błąd miary .

Przykładem zastosowania metody różnicowej jest pomiar woltomierzem różnicy pomiędzy dwoma napięciami, z których jedno jest znane z dużą dokładnością, a drugie ma wartość pożądaną.

Metoda substytucyjna polega na naprzemiennym mierzeniu za pomocą urządzenia pożądanej wielkości i mierzeniu za pomocą tego samego urządzenia miary odtwarzającej wielkość jednorodną z wielkością zmierzoną. Na podstawie wyników dwóch pomiarów można obliczyć żądaną wartość. Dzięki temu, że oba pomiary wykonywane są tym samym przyrządem w tych samych warunkach zewnętrznych, a pożądaną wartość wyznacza się na podstawie stosunku wskazań przyrządu, błąd wyniku pomiaru ulega znacznemu zmniejszeniu. Ponieważ błąd przyrządu zwykle nie jest taki sam w różnych punktach skali, największą dokładność pomiaru uzyskuje się przy tych samych odczytach przyrządu.

Przykładem zastosowania metody substytucyjnej może być pomiar stosunkowo dużej rezystancji elektrycznej przy prądzie stałym poprzez naprzemienny pomiar prądu płynącego przez rezystor sterowany i rezystor odniesienia. Obwód podczas pomiarów musi być zasilany z tego samego źródła prądu.

Metoda koincydencji to metoda, w której różnicę między wielkością mierzoną a wartością odtworzoną przez miernik mierzy się za pomocą zbieżności znaczników skali lub sygnałów okresowych. Metoda ta jest szeroko stosowana w praktyce pomiarów nieelektrycznych. Przykładem może być pomiar długości za pomocą suwmiarki z noniuszem. W pomiarach elektrycznych przykładem jest pomiar prędkości obrotowej ciała za pomocą światła stroboskopowego. Wskażmy także klasyfikację pomiarów na podstawie zmian w czasie wartości mierzonej. W zależności od tego, czy mierzona wielkość zmienia się w czasie, czy pozostaje niezmieniona w trakcie pomiaru, rozróżnia się pomiary statyczne i dynamiczne. Pomiary statyczne to pomiary wartości stałych lub ustalonych. Należą do nich pomiary wartości efektywnych i amplitudowych wielkości, ale w stanie ustalonym.

Jeżeli mierzone są chwilowe wartości wielkości zmiennych w czasie, wówczas pomiary nazywane są dynamicznymi. Jeżeli podczas pomiarów dynamicznych przyrządy pomiarowe pozwalają na ciągłe monitorowanie wartości mierzonej wielkości, takie pomiary nazywane są ciągłymi. Można zmierzyć wielkość mierząc jej wartości w określonych momentach t1, t2 itd. W rezultacie nie będą znane wszystkie wartości mierzonej wielkości, a jedynie wartości w wybranych momentach. Takie pomiary nazywane są dyskretnymi.

pomiary elektryczne elektrotechnika

Standaryzacja metod i przyrządów pomiarowych odgrywa ważną rolę w nauce i technice, ponieważ nie sposób wyobrazić sobie życia w XXI wieku bez przedmiotów i rzeczy, które nas otaczają, a przecież kiedy one powstawały, wszystkie były przez kogoś mierzone i jakoś. Aby ktokolwiek mógł dokonać takich pomiarów i metod, konieczna jest oczywiście ich standaryzacja.

Istotą pomiaru jest określenie wartości liczbowej wielkości fizycznej. Proces ten nazywany jest konwersją pomiaru i podkreśla związek mierzonej wielkości fizycznej z liczbą wynikową.

Lista wykorzystanych źródeł

1. „Elektrotechnika i elektronika”, wyd. prof. B.I. Petlenko M. 2003

2. „Metrologia, normalizacja, certyfikacja i elektryczne urządzenia pomiarowe, pod red. K.K. Kima 2006

Opublikowano na Allbest.ru

Podobne dokumenty

Badanie technik porównywania wielkości mierzonej z jej jednostką zgodnie z przyjętą zasadą pomiaru. Metody pomiaru bezpośredniego: ocena, kontrast, całkowita wymiana. Certyfikat bezpieczeństwa przeciwpożarowego. Dobrowolna certyfikacja.

test, dodano 01.07.2015


Klasyfikacja przyrządów pomiarowych. Rodzaje weryfikacji i schemat weryfikacji. Istota i charakterystyka porównawcza metod weryfikacji: porównanie bezpośrednie, pomiary bezpośrednie i pośrednie. Procedura opracowywania i wymagania dotyczące metod legalizacji przyrządów pomiarowych.

streszczenie, dodano 20.12.2010


Techniczne środki pomiarów elektrycznych. Klasyfikacja elektrycznych przyrządów pomiarowych. Urządzenia do oceny bezpośredniej i urządzenia porównawcze, zasada działania, zalety i wady. Pomiar wielkości nieelektrycznych metodami elektrycznymi.

praca na kursie, dodano 24.07.2012


Przetwarzanie wyników pomiarów bezpośrednich i pośrednich przy użyciu GOST 8.207-76. Szacowanie odchylenia standardowego, wyznaczanie błędu bezwzględnego i nieprawidłowych wyników pomiarów. Racjonarometr elektromagnetyczny, jego zalety i wady.

praca na kursie, dodano 28.01.2015


Zagadnienia ogólne z podstaw metrologii i techniki pomiarowej. Klasyfikacja i charakterystyka pomiarów oraz procesów im towarzyszących. Podobieństwa i różnice pomiędzy kontrolą a pomiarem. Przyrządy pomiarowe i ich charakterystyki metrologiczne. Rodzaje błędów pomiarowych.

test, dodano 23.11.2010


Ogólna charakterystyka obiektów pomiarowych w metrologii. Pojęcie rodzajów i metod pomiarów. Klasyfikacja i charakterystyka przyrządów pomiarowych. Właściwości metrologiczne i charakterystyki metrologiczne przyrządów pomiarowych. Podstawy teorii i technik pomiarowych.

streszczenie, dodano 14.02.2011


Informacje o metodach i rodzajach pomiarów. Opis teorii i schematu technologicznego procesu sztucznego chłodzenia. Metrologiczne wsparcie procesu. Wybór i uzasadnienie systemu pomiarowego, schemat przekazywania informacji. Obliczanie błędów pomiarowych.

praca na kursie, dodano 29.04.2014


Pomiar jako proces poznawczy polegający na eksperymentalnym porównaniu wartości zmierzonej z pewną wartością przyjętą jako jednostka miary. Jego główne etapy i metody. Klasyfikacja i rodzaje, cechy charakterystyczne i kryteria oceny.

streszczenie, dodano 19.09.2015


Sporządzenie szkicu części i charakterystyk przyrządów pomiarowych. Ocena wyników pomiarów i dobór urządzenia do monitorowania tej wartości. Statystyczne opracowanie wyników, konstrukcja histogramu rozkładu. Badanie GOST, zasady pomiaru.

praca na kursie, dodano 12.01.2015


Podstawowe pojęcia i definicje z zakresu metrologii. Klasyfikacja pomiarów: bezpośrednie, pośrednie, kumulacyjne itp. Klasyfikacja narzędzi i metod pomiarowych. Błędy przyrządów pomiarowych. Przykłady oznaczeń klas dokładności. Rodzaje przyrządów pomiarowych.

Pomiary elektryczne przeprowadzane są w jednym z następujących typów: bezpośrednie, pośrednie, kumulacyjne i wspólne. Nazwa typu bezpośredniego mówi sama za siebie; wartość wymaganej wartości jest określana bezpośrednio przez urządzenie. Przykładem takich pomiarów jest wyznaczanie mocy za pomocą watomierza, prądu za pomocą amperomierza itp.

Typ pośredni polega na znalezieniu wartości na podstawie znanej zależności pomiędzy tą wartością a wartością znalezioną metodą bezpośrednią. Przykładem jest określenie mocy bez watomierza. Metodą bezpośrednią znajduje się fazę I, U i oblicza moc ze wzoru.

Pomiary skumulowane i łączone polegają na jednoczesnym pomiarze kilku wielkości o tej samej nazwie (skumulowane) lub nie o tej samej nazwie (łączne). Znalezienie wymaganych wielkości odbywa się poprzez rozwiązywanie układów równań ze współczynnikami uzyskanymi w wyniku bezpośrednich pomiarów. Liczba równań w takim układzie musi być równa liczbie pożądanych wielkości.

Pomiary bezpośrednie, jako najpowszechniejszy rodzaj pomiaru, można wykonać dwiema głównymi metodami: metodą bezpośredniej oceny i metodą porównania z miarą. Pierwsza metoda jest najprostsza, ponieważ wartość pożądanej wartości określa się na skali urządzenia.

Metodę tę stosuje się do określenia natężenia prądu za pomocą amperomierza, napięcia woltomierzy itp. Zaletą tej metody jest jej prostota, wadą zaś jest jej niska dokładność.

Pomiary przez porównanie z miarą wykonuje się jedną z metod: podstawienia, opozycji, koincydencji, różniczkowej i zerowej. Miara jest rodzajem wartości odniesienia określonej wielkości.

Podstawą działania mostków pomiarowych są metody różniczkowe i zerowe. Metodą różnicową wykonuje się mostki wskazujące niezrównoważone, a metodą zerową mostki zbalansowane lub zerowe.

W mostach zrównoważonych porównanie odbywa się za pomocą dwóch lub więcej rezystancji pomocniczych, dobranych w taki sposób, aby z porównywanymi rezystancjami tworzyły obwód zamknięty (sieć czterozaciskowa), zasilany z jednego źródła i posiadający punkty ekwipotencjalne wykrywane przez wskaźnik równowagi .

Stosunek rezystancji pomocniczych jest miarą zależności między porównywanymi wielkościami. Wskaźnikiem równowagi w obwodach prądu stałego jest galwanometr, a w obwodach prądu przemiennego miliwoltomierz.

Metodę różnicową nazywa się inaczej metodą różnicową, ponieważ na przyrząd pomiarowy wpływa dokładnie różnica między znanymi i pożądanymi wartościami prądu. Metoda zerowa jest przypadkiem granicznym metody różniczkowej. Na przykład we wskazanym obwodzie mostkowym galwanometr pokazuje zero, jeśli spełniona jest równość:

Z tego wyrażenia wynika:

Można zatem obliczyć rezystancję dowolnego nieznanego elementu, pod warunkiem, że pozostałe 3 są wzorowe. Źródło prądu stałego również powinno być wzorowe.

„SchematMetoda opozycji - inaczej ta metoda nazywa się kompensacją i służy do bezpośredniego porównania napięcia lub pola elektromagnetycznego, prądu i pośrednio do pomiaru innych wielkości przeliczonych na elektryczne.

Dwa przeciwne pola elektromagnetyczne, niepołączone ze sobą, są włączane do urządzenia równoważącego gałęzie obwodu. Na obrazku: musisz odnaleźć Uxa. Stosując przykładową regulowaną rezystancję Rk, uzyskuje się spadek napięcia Uk taki, że jest on liczbowo równy Ux.

Ich równość można ocenić na podstawie odczytów galwanometru. Jeżeli Uк i Uх są równe, w obwodzie galwanometru nie będzie płynął żaden prąd, ponieważ są one skierowane przeciwnie. Znając rezystancję i wartość prądu, wyznaczamy Ux ze wzoru.

Metoda podstawieniowa to metoda, w której żądaną wartość zastępuje się lub łączy ze znaną wartością standardową, równą wartości podstawionej. Metodę tę stosuje się do określenia indukcyjności lub pojemności o nieznanej wartości. Wyrażenie określające zależność częstotliwości od parametrów obwodu:

Po lewej stronie częstotliwość f0 jest ustawiana przez generator RF, po prawej stronie znajdują się wartości indukcyjności i pojemności mierzonego obwodu. Wybierając częstotliwość rezonansową, możesz określić nieznane wartości po prawej stronie wyrażenia.

„RezonansWskaźnik rezonansu to woltomierz elektroniczny o dużej rezystancji wejściowej, którego odczyty będą największe w momencie rezonansu. Jeśli zmierzoną cewkę indukcyjną połączymy równolegle z kondensatorem odniesienia i zmierzymy częstotliwość rezonansową, to wartość Lx można znaleźć z powyższego wyrażenia. Nieznana pojemność jest zlokalizowana podobnie.

Najpierw obwód rezonansowy, składający się z indukcyjności L i kondensatora modelowego Co, jest dostrajany do rezonansu przy częstotliwości fo; jednocześnie rejestrowane są wartości fo i pojemność kondensatora Co1.

Następnie równolegle do kondensatora modelowego Co podłącza się kondensator Cx i zmieniając pojemność kondensatora modelowego uzyskuje się rezonans przy tej samej częstotliwości fo; Odpowiednio wymaganą ilością jest Co2.

Metoda koincydencji to metoda, w której różnicę między wartością pożądaną a znaną określa się na podstawie zbieżności znaczników skali lub sygnałów okresowych. Uderzającym przykładem zastosowania tej metody w życiu jest pomiar prędkości kątowej obrotu różnych części.

Aby to zrobić, na mierzony obiekt nakłada się znak, na przykład mały znak. Kiedy część ze znakiem jest obracana, kierowane jest na nią światło stroboskopowe, którego częstotliwość migania jest początkowo znana. Dostosowując częstotliwość stroboskopu, możesz mieć pewność, że znak pozostanie na swoim miejscu. W takim przypadku częstotliwość obrotu części przyjmuje się jako równą częstotliwości migania światła stroboskopowego.

Błąd przyrządów pomiarowych i klasa dokładności

Dokładność pomiaru to jakość pomiaru odzwierciedlająca bliskość jego wyników do prawdziwej wartości mierzonej wartości. Wysoka dokładność pomiaru odpowiada niskiemu błędowi.

Błąd urządzenia pomiarowego to różnica między odczytami urządzenia a rzeczywistą wartością zmierzonej wartości.

Wynikiem pomiaru jest wartość wielkości znaleziona poprzez jej pomiar.

W przypadku pojedynczego pomiaru odczyt przyrządu jest wynikiem pomiaru, a w przypadku wielu pomiarów wynik pomiaru uzyskuje się poprzez statystyczne przetwarzanie wyników każdej obserwacji. Zgodnie z dokładnością wyników pomiarów dzieli się je na trzy typy: pełny etat (precyzja), którego wynik musi mieć minimalny błąd; badania kontrolne i weryfikacyjne, których błąd nie powinien przekraczać określonej wartości; techniczny, którego wynik zawiera błąd wynikający z błędu urządzenia pomiarowego. Z reguły dokładne i kontrolne pomiary wymagają wielokrotnych obserwacji.

Zgodnie ze sposobem wyrażania błędy przyrządów pomiarowych dzielą się na bezwzględne, względne i zredukowane.

Błąd bezwzględny DA jest różnicą między odczytem przyrządu A a rzeczywistą wartością mierzonej wielkości A.

Błąd względny - stosunek błędu bezwzględnego TAK do wartości mierzonej wielkości A, wyrażony w procentach:

Błąd zmniejszony (w procentach) - stosunek błędu bezwzględnego statku powietrznego do wartości standardowej:

Dla urządzeń posiadających znacznik zerowy na krawędzi lub poza skalą, wartość standardowa jest równa końcowej wartości zakresu pomiarowego. Dla przyrządów ze skalą dwustronną, czyli ze znacznikami skali umieszczonymi po obu stronach zera, jest ona równa sumie arytmetycznej końcowych wartości zakresu pomiarowego. W przypadku przyrządów ze skalą logarytmiczną lub hiperboliczną wartość normalizująca jest równa długości całej skali.

Tabela 1 - Klasy dokładności* przyrządów pomiarowych

Przyrządy do pomiaru wielkości elektrycznych muszą spełniać następujące wymagania podstawowe (PUE):

• 1) klasa dokładności przyrządów pomiarowych nie może być gorsza niż 2,5;
• 2) klasy dokładności boczników pomiarowych, rezystorów dodatkowych, transformatorów i przetworników nie mogą być gorsze od podanych w tabeli. 1.;
• 3) granice pomiarowe przyrządów należy dobierać z uwzględnieniem możliwych największych długoterminowych odchyleń wartości mierzonych od wartości nominalnych.

Rozliczenie czynnej energii elektrycznej powinno zapewnić określenie ilości energii: wytworzonej przez generatory SSE; zużyte na s. N. i potrzeby ekonomiczne (oddzielnie) ES i PS; dostarczane konsumentom liniami wychodzącymi z autobusów ES bezpośrednio do konsumentów; przesyłane lub otrzymywane z innych systemów energetycznych; uwalniane do odbiorców z sieci elektrycznej. Ponadto rozliczanie energii elektrycznej czynnej powinno umożliwiać: określenie przepływu energii elektrycznej do sieci elektrycznych o różnych klasach napięcia systemu elektroenergetycznego; sporządzanie bilansów energii elektrycznej dla samonośnych jednostek systemu energetycznego; monitorowanie przestrzegania przez odbiorców określonych reżimów poboru i bilansu energii elektrycznej.

Rozliczanie biernej energii elektrycznej powinno umożliwiać określenie ilości biernej energii elektrycznej otrzymanej przez odbiorcę od organizacji energetycznej lub przekazanej jej tylko wtedy, gdy dane te są wykorzystywane do wykonywania obliczeń lub monitorowania zgodności z określonym trybem pracy urządzeń kompensacyjnych .

Klasyfikacja urządzeń elektrycznych

Urządzenia elektryczne (EA) to urządzenia elektryczne służące do kontrolowania przepływów energii i informacji, trybów pracy, monitorowania i ochrony systemów technicznych i ich elementów.

Urządzenia elektryczne, w zależności od podstawy elementu i zasady działania, dzielą się na trzy grupy:

elektromechaniczny;

Główną cechą urządzeń elektromechanicznych jest obecność w nich ruchomych części. W wielu typach urządzeń elektromechanicznych jedną z ruchomych części jest układ styków przełączający obwód elektryczny.

statyczny;

Urządzenia statyczne wykonywane są na bazie elementów elektronicznych (diody, tyrystory, tranzystory itp.), a także sterowanych urządzeń elektromagnetycznych (wzmacniacze magnetyczne, dławiki nasycenia itp.). Urządzenia tego typu z reguły należą do urządzeń energoelektronicznych, ponieważ zwykle służą do kontrolowania przepływu energii elektrycznej, a nie informacji.

hybrydowy.

Są połączeniem urządzeń elektromechanicznych i statycznych.

Główne typy urządzeń elektrycznych

Urządzenia elektryczne można klasyfikować według różnych kryteriów, na przykład:

według napięcia: niskie (do 1000 V) i wysokie napięcie od jednostek do tysięcy kilowoltów;

wartość prądu: niskoprądowa (do 5 A) i wysokoprądowa (od 5 A do setek kiloamperów);

rodzaj prądu: stały i przemienny;

częstotliwość zasilania: o częstotliwości normalnej (do 50 Hz) i podwyższonej (od 400 Hz do 10 kHz);

rodzaj realizowanych funkcji: łączenie, regulacja, monitorowanie, pomiary, ograniczanie prądu lub napięcia, stabilizacja;

konstrukcja elementu przełączającego: stykowa i bezkontaktowa (statyczna), hybrydowa, synchroniczna, bezłukowa.

Różnorodność typów klasyfikacji zależy od obszarów zastosowania: w automatycznych i nieautomatycznych obwodach sterujących różnych urządzeń elektrycznych; w urządzeniach do automatycznej regulacji, stabilizacji, kontroli i pomiaru systemów dystrybucji i zasilania energii elektrycznej dla przedsiębiorstw elektroenergetycznych i wielu innych gałęzi przemysłu związanych z wykorzystaniem energii elektrycznej.

Aparatura elektryczna wysokiego napięcia (AVN)

Zgodnie z ich cechami funkcjonalnymi AVN dzielą się na następujące typy:

urządzenia przełączające (rozłączniki, przełączniki obciążenia, odłączniki);

urządzenia pomiarowe (przekładniki prądowe i napięciowe, dzielniki napięcia);

urządzenia ograniczające (bezpieczniki, dławiki, ograniczniki, nieliniowe tłumiki przepięć);

urządzenia kompensacyjne (dławiki sterowane i niesterowane);

kompletne urządzenia dystrybucyjne.

Sterowanie i rozdzielnica elektryczna niskiego napięcia

Urządzenia sterujące służą do kontrolowania trybu pracy urządzeń elektrycznych i dzielą się na następujące typy:

styczniki;

przystawki;

kontrolery;

elektryczne przekaźniki sterujące;

urządzenia dowodzenia;

przełączniki;

elektromagnesy sterujące;

sprzęgła sterowane elektrycznie.

Rozdzielnice przeznaczone są do ochrony urządzeń elektrycznych w różnych stanach awaryjnych (prądy przeciążeniowe i zwarciowe, niedopuszczalne obniżenie napięcia, prądy upływowe do ziemi w przypadku uszkodzenia izolacji, prądy zwrotne itp.). Urządzenia te dzielą się na wyłączniki automatyczne i bezpieczniki niskiego napięcia.

Kompletne konstrukcyjnie elementy elektryczne: złącza elektryczne (gniazdo, wtyczka), sterowniki oświetlenia, specjalne generatory impulsów. formularze, jednostki sterujące parametrami napięcia sieciowego itp.

Urządzenia automatyki elektrycznej

Aby wdrożyć urządzenia automatyki elektrycznej, stosuje się różne zasady fizyczne. Ze względu na cel dzieli się je na:

przetworniki pierwotne (czujniki);

dystrybutory (przełączniki);

sumatory, elementy logiczne, regulatory;

siłowniki (przekaźniki automatyki elektrycznej, zawory elektrohydrauliczne, zawory elektrohydrauliczne, zawory elektryczne, podpory i zawieszenia magnetyczne, zawory, popychacze itp.);

przekaźniki automatyki elektrycznej (uszczelnione styki sterowane magnetycznie (kontaktrony) itp.).

urządzenia przekaźnikowe ze sterowaniem mechanicznym (wejście) i wyjściem elektrycznym (przyciski, klawisze, klawiatury, przełączniki dźwigniowe, mikroprzełączniki).

Pomiar napięcia, prądu i mocy

Studiując elektrotechnikę trzeba zajmować się wielkościami elektrycznymi, magnetycznymi i mechanicznymi oraz mierzyć te wielkości.

Zmierzenie wielkości elektrycznej, magnetycznej lub jakiejkolwiek innej oznacza porównanie jej z inną jednorodną wielkością przyjmowaną jako jednostka.

W artykule omówiono klasyfikację pomiarów, które są najważniejsze dla. Klasyfikacja ta obejmuje klasyfikację pomiarów z punktu widzenia metodologicznego, tj. w zależności od ogólnych technik uzyskiwania wyników pomiarów (rodzaje lub klasy pomiarów), klasyfikację pomiarów w zależności od stosowania zasad i przyrządów pomiarowych (metody pomiarowe) oraz klasyfikacja pomiarów w zależności od dynamiki mierzonych wielkości.

Rodzaje pomiarów elektrycznych

W zależności od ogólnych metod uzyskiwania wyniku pomiary dzielą się na następujące typy: bezpośrednie, pośrednie i łączone.

W stronę pomiarów bezpośrednich obejmują te, których wyniki uzyskano bezpośrednio z danych eksperymentalnych. Pomiar bezpośredni można warunkowo wyrazić wzorem Y = X, gdzie Y jest pożądaną wartością mierzonej wielkości; X jest wartością uzyskaną bezpośrednio z danych eksperymentalnych. Ten rodzaj pomiaru obejmuje pomiary różnych wielkości fizycznych za pomocą przyrządów skalibrowanych w ustalonych jednostkach.

Na przykład pomiar prądu za pomocą amperomierza, temperatury za pomocą termometru itp. Do tego rodzaju pomiaru zaliczają się również pomiary, w których pożądaną wartość wielkości określa się poprzez bezpośrednie porównanie jej z miarą. Zastosowane środki i prostota (lub złożoność) eksperymentu nie są brane pod uwagę przy klasyfikowaniu pomiaru jako bezpośredniego.

Pomiar pośredni to pomiar, w którym pożądaną wartość wielkości wyznacza się na podstawie znanej zależności pomiędzy tą wielkością a wielkościami podlegającymi pomiarom bezpośrednim. W pomiarach pośrednich wartość liczbową wartości mierzonej wyznacza się poprzez obliczenie ze wzoru Y = F(Xl, X2 ... Xn), gdzie Y jest pożądaną wartością mierzonej wartości; X1, X2, Xn – wartości mierzonych wielkości. Jako przykład pomiarów pośrednich można wskazać pomiar mocy w obwodach prądu stałego za pomocą amperomierza i woltomierza.

Wspólne pomiary nazywane są tymi, w których pożądane wartości przeciwnych wielkości wyznacza się poprzez rozwiązanie układu równań łączących wartości poszukiwanych wielkości z bezpośrednio mierzonymi wielkościami. Przykładem wspólnych pomiarów jest wyznaczenie współczynników we wzorze odnoszącym rezystancję rezystora do jego temperatury: Rt = R20

Elektryczne metody pomiaru

W zależności od zestawu technik stosowania zasad i środków pomiaru wszystkie metody dzielą się na metodę oceny bezpośredniej i metody porównawcze.

Istota bezpośrednia metoda oceny polega na tym, że wartość mierzonej wielkości ocenia się na podstawie odczytów jednego (pomiary bezpośrednie) lub kilku (pomiary pośrednie) przyrządów, wstępnie skalibrowanych w jednostkach mierzonej wielkości lub w jednostkach innych wielkości, na których mierzona wielkość zależy.

Najprostszym przykładem metody oceny bezpośredniej jest pomiar wielkości jednym urządzeniem, którego skala jest wyskalowana w odpowiednich jednostkach.

Druga duża grupa metod pomiarów elektrycznych łączy się pod ogólną nazwą metody porównawcze. Należą do nich wszystkie metody pomiarów elektrycznych, w których wartość zmierzona jest porównywana z wartością odtworzoną przez pomiar. Cechą charakterystyczną metod porównawczych jest zatem bezpośredni udział miar w procesie pomiarowym.

Metody porównawcze dzielimy na: zerową, różniczkową, podstawieniową i koincydencji.

Metoda zerowa to metoda porównywania wartości mierzonej z miarą, w której wynikowy efekt wpływu wartości na wskaźnik jest sprowadzany do zera. Zatem po osiągnięciu równowagi obserwuje się zanik określonego zjawiska, na przykład prądu w odcinku obwodu lub napięcia na nim, co można zarejestrować za pomocą urządzeń służących do tego celu - wskaźników zerowych. Ze względu na dużą czułość wskaźników zerowych, a także możliwość wykonywania pomiarów z dużą dokładnością, uzyskuje się większą dokładność pomiaru.

Przykładem zastosowania metody zerowej byłby pomiar rezystancji elektrycznej mostu wraz z jego całkowitym zrównoważeniem.

Na metoda różnicowa, jak również z zerem, wielkość mierzoną porównuje się bezpośrednio lub pośrednio z miarą, a wartość wielkości mierzonej w wyniku porównania ocenia się na podstawie różnicy w efektach wywołanych jednocześnie przez te wielkości oraz na podstawie znanej odtworzonej wartości według miary. Zatem w metodzie różnicowej dochodzi do niepełnego zbilansowania wartości mierzonej i na tym polega różnica pomiędzy metodą różnicową a metodą zerową.

Metoda różnicowa łączy w sobie niektóre cechy metody oceny bezpośredniej i niektóre cechy metody zerowej. Może dać bardzo dokładny wynik pomiaru, jeśli tylko zmierzona wielkość i miara niewiele się od siebie różnią.

Na przykład, jeśli różnica między tymi dwiema wielkościami wynosi 1% i jest mierzona z błędem do 1%, wówczas błąd pomiaru pożądanej wielkości zmniejsza się do 0,01%, jeśli nie zostanie uwzględniony błąd miary . Przykładem zastosowania metody różnicowej jest pomiar woltomierzem różnicy pomiędzy dwoma napięciami, z których jedno jest znane z dużą dokładnością, a drugie ma wartość pożądaną.

Metoda substytucyjna polega na naprzemiennym mierzeniu za pomocą urządzenia żądanej wielkości i mierzeniu za pomocą tego samego urządzenia miary odtwarzającej wielkość jednorodną z wielkością zmierzoną. Na podstawie wyników dwóch pomiarów można obliczyć żądaną wartość. Dzięki temu, że oba pomiary wykonywane są tym samym przyrządem w tych samych warunkach zewnętrznych, a pożądaną wartość wyznacza się na podstawie stosunku wskazań przyrządu, błąd wyniku pomiaru ulega znacznemu zmniejszeniu. Ponieważ błąd przyrządu zwykle nie jest taki sam w różnych punktach skali, największą dokładność pomiaru uzyskuje się przy tych samych odczytach przyrządu.

Przykładem zastosowania metody podstawieniowej byłby pomiar stosunkowo dużego rezystora poprzez naprzemienny pomiar prądu płynącego przez rezystor sterowany i rezystor odniesienia. Obwód podczas pomiarów musi być zasilany z tego samego źródła prądu. Rezystancja źródła prądu i urządzenia mierzącego prąd musi być bardzo mała w porównaniu z rezystancją zmienną i rezystancją odniesienia.

Metoda dopasowania to metoda, w której różnicę między wartością zmierzoną a wartością odtworzoną przez miernik mierzy się za pomocą zbieżności znaczników skali lub sygnałów okresowych. Metoda ta jest szeroko stosowana w praktyce pomiarów nieelektrycznych.

Przykładem jest pomiar długości. W pomiarach elektrycznych przykładem jest pomiar prędkości obrotowej ciała za pomocą światła stroboskopowego.

Zaznaczmy też klasyfikacja pomiarów na podstawie zmian w czasie wartości mierzonej. W zależności od tego, czy mierzona wielkość zmienia się w czasie, czy pozostaje niezmieniona w trakcie pomiaru, rozróżnia się pomiary statyczne i dynamiczne. Pomiary statyczne to pomiary wartości stałych lub ustalonych. Należą do nich pomiary wartości efektywnych i amplitudowych wielkości, ale w stanie ustalonym.

Jeżeli mierzone są chwilowe wartości wielkości zmiennych w czasie, wówczas pomiary nazywane są dynamicznymi. Jeżeli podczas pomiarów dynamicznych przyrządy pomiarowe pozwalają na ciągłe monitorowanie wartości mierzonej wielkości, takie pomiary nazywane są ciągłymi.

Można zmierzyć wielkość mierząc jej wartości w określonych momentach t1, t2 itd. W rezultacie nie będą znane wszystkie wartości mierzonej wielkości, a jedynie wartości w wybranych momentach. Takie pomiary nazywane są dyskretnymi.

Pytanie

Pole elektryczne

Ładunki elektryczne oddziałują ze sobą, to znaczy tak, jak ładunki odpychają się, a ładunki przeciwne przyciągają. Siły oddziaływania pomiędzy ładunkami elektrycznymi są określone przez prawo Coulomba i są skierowane wzdłuż linii prostej łączącej punkty, w których gromadzą się ładunki.

Zgodnie z prawem Coulomba siła oddziaływania dwóch punktowych ładunków elektrycznych jest wprost proporcjonalna do iloczynu ilości energii elektrycznej w tych ładunkach, odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości między nimi i zależy od środowiska, w którym ładunki się znajdują :

Pytanie

Potencjał- Wielkość charakteryzująca zasoby energii ciała znajdującego się w danym punkcie pola (elektrycznego, magnetycznego).

Siła pola elektrycznego- wektorowa wielkość fizyczna charakteryzująca pole elektryczne w danym punkcie i jest liczbowo równa stosunkowi siły działającej na nieruchomy ładunek punktowy umieszczony w danym punkcie pola do wielkości tego ładunku

Pytanie

Pole elektryczne- jeden z dwóch składników pola elektromagnetycznego, które jest polem wektorowym istniejącym wokół ciał lub cząstek posiadających ładunek elektryczny.

Przewodnicy

Do przewodników zaliczają się wszystkie metale i ich stopy, a także węgiel elektryczny
Przewodnikami ciekłymi są: woda, roztwory soli, kwasy i zasady.
Gazy gazowe obejmują gazy zjonizowane.
Prąd elektryczny w przewodnikach stałych to ukierunkowany ruch swobodnych elektronów pod wpływem pola elektromagnetycznego.
Właściwości przewodnika: Elektryczne, fizyczne, mechaniczne, chemiczne.

Dielektryki

Nie przepuszczają prądu elektrycznego. Dielektryki mają wysoką rezystancję. Służy do ochrony przewodu przed wilgocią, uszkodzeniami mechanicznymi i kurzem.

Dielektryki to: stałe - wszystkie niemetale; ciecze - oleje, płyny syntetyczne SOVOL, SOVTOL; gazowe - wszystkie gazy: powietrze, tlen, azot itp.

Właściwości dielektryczne: Właściwości elektryczne, Właściwości fizyko-chemiczne, Chemiczne, Mechaniczne.

Pytanie

Rodzaje pomiarów elektrycznych. Pomiary bezpośrednie obejmują te, których wyniki uzyskano bezpośrednio z danych doświadczalnych. Pomiar bezpośredni można umownie wyrazić wzorem Y = X. Ten rodzaj pomiaru obejmuje pomiary różnych wielkości fizycznych za pomocą przyrządów skalibrowanych w ustalonych jednostkach. Do tego rodzaju pomiaru zalicza się także pomiary, w których pożądaną wartość wielkości określa się poprzez bezpośrednie porównanie jej z miarą

Pośredni to pomiar, w którym pożądaną wartość wielkości wyznacza się na podstawie znanej zależności pomiędzy tą wielkością a wielkościami podlegającymi bezpośrednim pomiarom. W pomiarach pośrednich wartość liczbową mierzonej wielkości wyznacza się poprzez obliczenie ze wzoru Y = F (Xl, X2 ... Xn). Jako przykład pomiarów pośrednich można wskazać pomiar mocy w obwodach prądu stałego za pomocą amperomierz i woltomierz.

Wspólne pomiary nazywane są tymi, w których pożądane wartości przeciwnych wielkości wyznacza się poprzez rozwiązanie układu równań łączących wartości poszukiwanych wielkości z bezpośrednio mierzonymi wielkościami. Przykładem wspólnych pomiarów jest wyznaczenie współczynników we wzorze odnoszącym rezystancję rezystora do jego temperatury: Rt = R20

Elektryczne metody pomiaru

Metoda zerowa- jest to metoda porównywania zmierzonej wartości z miarą, w której wynikowy efekt wpływu wartości na wskaźnik jest sprowadzany do zera. Zatem po osiągnięciu równowagi obserwuje się zanik określonego zjawiska, na przykład prądu w odcinku obwodu lub napięcia na nim, co można zarejestrować za pomocą urządzeń służących do tego celu - wskaźników zerowych. Ze względu na dużą czułość wskaźników zerowych, a także możliwość wykonywania pomiarów z dużą dokładnością, uzyskuje się większą dokładność pomiaru. Przykładem zastosowania metody zerowej byłby pomiar rezystancji elektrycznej mostu wraz z jego całkowitym zrównoważeniem.

Na metoda różnicowa, jak również z zerem, wielkość mierzoną porównuje się bezpośrednio lub pośrednio z miarą, a wartość wielkości mierzonej w wyniku porównania ocenia się na podstawie różnicy w efektach wywołanych jednocześnie przez te wielkości oraz na podstawie znanej odtworzonej wartości według miary. Zatem w metodzie różnicowej dochodzi do niepełnego zbilansowania wartości mierzonej i na tym polega różnica pomiędzy metodą różnicową a metodą zerową.

Metoda substytucyjna polega na naprzemiennym mierzeniu za pomocą urządzenia żądanej wielkości i mierzeniu za pomocą tego samego urządzenia miary odtwarzającej wielkość jednorodną z wielkością zmierzoną. Na podstawie wyników dwóch pomiarów można obliczyć żądaną wartość. Dzięki temu, że oba pomiary wykonywane są tym samym przyrządem w tych samych warunkach zewnętrznych, a pożądaną wartość wyznacza się na podstawie stosunku wskazań przyrządu, błąd wyniku pomiaru ulega znacznemu zmniejszeniu. Ponieważ błąd przyrządu zwykle nie jest taki sam w różnych punktach skali, największą dokładność pomiaru uzyskuje się przy tych samych odczytach przyrządu.

Metoda dopasowania to metoda, w której różnicę między wartością zmierzoną a wartością odtworzoną przez miernik mierzy się za pomocą zbieżności znaczników skali lub sygnałów okresowych. Metoda ta jest szeroko stosowana w praktyce pomiarów nieelektrycznych. Przykładem jest pomiar długości za pomocą suwmiarki z noniuszem. W pomiarach elektrycznych przykładem jest pomiar prędkości obrotowej ciała za pomocą światła stroboskopowego.