Sähköisten mittauslaitteiden luokitus, mittakaavan symbolit

Sähköasennusten oikean toiminnan ohjaamiseksi, testaamiseksi, sähköpiirien parametrien määrittämiseksi, kulutetun sähköenergian kirjaamiseksi jne. tehdään erilaisia ​​sähkömittauksia. Viestintätekniikassa, kuten nykytekniikassa, sähkömittaukset ovat välttämättömiä. Laitteita, joilla mitataan erilaisia ​​sähkösuureita: virtaa, jännitettä, vastusta, tehoa jne., kutsutaan sähköisiksi mittauslaitteiksi.

Paneelin ampeerimittari:

Erilaisia ​​sähkömittareita on suuri määrä. Sähkömittausten valmistuksessa käytetään yleisimmin seuraavia: ampeerimittarit, volttimittarit, galvanometrit, wattimittarit, sähköiset mittalaitteet, vaihemittarit, vaihemittarit, synkroskoopit, taajuusmittarit, ohmimittarit, megaohmimittarit, maavastus-, kapasitanssi- ja induktanssimittarit, oskilloskoopit, mittasillat, yhdistelmätyökalut ja mittaussarjat.

Oskilloskooppi:

Sähköinen mittaussarja K540 (sisältää volttimittarin, ampeerimittarin ja wattimittarin):

Sähkötyökalujen luokitus toimintaperiaatteen mukaan

Toimintaperiaatteen mukaan sähköiset mittauslaitteet jaetaan seuraaviin päätyyppeihin:

1. Magnetosähköisen järjestelmän laitteet, jotka perustuvat kelan vuorovaikutukseen virran ja kestomagneetin luoman ulkoisen magneettikentän kanssa.

2. NS-työkalut sähködynaamiseen järjestelmään, joka perustuu kahden käämin sähködynaamiseen vuorovaikutukseen virtojen kanssa, joista toinen on paikallaan ja toinen on liikkuva.

3. Sähkömagneettisen järjestelmän laitteet, joissa käytetään kiinteän kelan magneettikentän vuorovaikutuksen periaatetta virran ja tällä kentällä magnetoidun liikkuvan rautalevyn kanssa.

4. Sähkövirran lämpövaikutusta käyttävät lämmönmittauslaitteet. Virralla lämmitetty lanka ulottuu, roikkuu alas ja tämän seurauksena laitteen liikkuvaa osaa voidaan pyörittää jousen vaikutuksesta, mikä poistaa syntyvän langan löysyyden.

5. Induktiojärjestelmän laitteet, jotka perustuvat pyörivän magneettikentän vuorovaikutuksen periaatteeseen tämän kentän indusoimien virtojen kanssa liikkuvassa metallisylinterissä.

6. Sähköstaattiset laitteet, jotka perustuvat vastakkaisilla sähkövarauksilla varattujen liikkuvien ja kiinteiden metallilevyjen vuorovaikutuksen periaatteeseen.

7. Lämpösähköisten järjestelmien laitteet, jotka ovat termoparin ja jonkin herkän laitteen, kuten magnetosähköisen järjestelmän, yhdistelmä. Termoparin läpi kulkeva mitattu virta myötävaikuttaa magnetosähköiseen laitteeseen vaikuttavan lämpövirran esiintymiseen.

8.Tärinäjärjestelmän laitteet, jotka perustuvat värähtelevien kappaleiden mekaanisen resonanssin periaatteeseen. Tietyllä virran taajuudella yksi sähkömagneetin ankkureista värähtelee voimakkaimmin, jonka luonnollisten värähtelyjen jakso osuu kohdistetun värähtelyjakson kanssa.

9. Elektroniset mittalaitteet - laitteet, joiden mittauspiirit sisältävät elektronisia komponentteja. Niitä käytetään lähes kaikkien sähkösuureiden sekä sähköisiksi muunnettujen ei-sähköisten suureiden mittaamiseen.

Lukulaitteen tyypin mukaan erotetaan analogiset ja digitaaliset laitteet. Analogisissa laitteissa mitattu tai suhteellinen arvo vaikuttaa suoraan sen liikkuvan osan asentoon, jossa lukulaite sijaitsee. Digitaalisissa laitteissa liikkuva osa puuttuu ja mitattu tai suhteellinen arvo muunnetaan numeeriseksi vastineeksi, joka on tallennettu digitaalisella indikaattorilla.

Induktiomittari:

Liikkuvan osan taipuma useimmissa sähköisissä mittausmekanismeissa riippuu niiden käämien virtojen arvoista. Mutta tapauksissa, joissa mekanismin on käytettävä suuren mittaamista, joka ei ole suora virran funktio (resistanssi, induktanssi, kapasitanssi, vaihesiirto, taajuus jne.), on välttämätöntä, että tuloksena oleva vääntömomentti riippuu mitatusta suuresta ja syöttöjännitteestä riippumaton.

Tällaisiin mittauksiin käytetään mekanismia, jonka liikkuvan osan poikkeama määräytyy vain sen kahden käämin virtojen suhteen eikä riipu niiden arvoista. Tämän yleisperiaatteen mukaan rakennettuja laitteita kutsutaan suhteiksi.On mahdollista rakentaa millä tahansa sähköisellä mittausjärjestelmällä ratiometrinen mekanismi, jolla on tunnusomainen piirre - jousien tai juovien vääntymisen aiheuttaman mekaanisen vastamomentin puuttuminen.

Volttimittarin selitys:

Alla olevissa kuvissa on esitetty sähkömittareiden symbolit niiden toimintaperiaatteen mukaisesti.

Laitteen toimintaperiaatteen määrittäminen

Nykyiset tyyppimerkinnät

Tarkkuusluokan, laitteen sijainnin, eristyslujuuden, vaikuttavien suureiden merkinnät

Sähköisten mittauslaitteiden luokitus mitatun suuren tyypin mukaan

Sähkömittarit luokitellaan myös mitattavan suuren luonteen mukaan, sillä samalla toimintaperiaatteella toimivat, mutta eri suureiden mittaamiseen suunnitellut laitteet voivat poiketa toisistaan ​​suuresti rakenteeltaan, puhumattakaan laitteen mittakaavasta.

Taulukossa 1 on luettelo yleisimpien sähkömittareiden symboleista.

Taulukko 1. Esimerkkejä mittayksiköiden, niiden kerrannaisten ja osajoukkojen nimeämisestä

Nimi Nimike Nimi Nimike Kiloampeeri kA Tehokerroin cos φ Ampere A Loistehokerroin sin φ Milliampeeri mA Theraohm TΩ Mikroampeeri μA Megaohm MΩ Kilovolt kV Kilohm kΩ Volt V Ohm Ω Millivolt mV Milliohm mΩ Megawatti MW MW MW MW Kimi Megavar MVAR Picofarad pF Kilovar kVAR Henry H Var VAR Milhenry mH Megahertsi MHz Mikrohenry µH KHz kHz Lämpötila-asteikko Celsius o° C Hertz Hz

Vaihekulman aste φo

Sähköisten mittauslaitteiden luokitus tarkkuusasteen mukaan

Laitteen absoluuttinen virhe on laitteen lukeman ja mitatun arvon todellisen arvon välinen ero.

Esimerkiksi ampeerimittarin absoluuttinen virhe on

δ = I - aiH,

missä δ (lue "delta") — absoluuttinen virhe ampeereina, Az — mittarin lukema ampeereina, Azd — mitatun virran todellinen arvo ampeereina.

Jos I > Azd, niin laitteen absoluuttinen virhe on positiivinen, ja jos I < I, se on negatiivinen.

Laitteen korjaus on arvo, joka on lisättävä laitteen lukemaan, jotta mitatun arvon todellinen arvo saadaan.

Aze = I — δ = I + (-δ)

Siksi laitteen korjaus on laitteen absoluuttisen absoluuttisen virheen arvo, mutta sen vastakkainen etumerkki. Esimerkiksi jos ampeerimittari näyttää 1 = 5 A ja laitteen absoluuttinen virhe on δ= 0,1 a, niin mitatun arvon todellinen arvo on I = 5+ (-0,1) = 4,9 a.

Laitteen vähentynyt virhe on absoluuttisen virheen suhde laitteen indikaattorin suurimpaan mahdolliseen poikkeamaan (laitteen nimellislukema).

Esimerkiksi ampeerimittarille

β = (δ / In) 100 % = ((I - INS) / In) 100 %

jossa β — pienempi virhe prosentteina, In on laitteen nimellislukema.

Laitteen tarkkuutta luonnehtii sen suurimman vähennetyn virheen arvo. GOST 8.401-80:n mukaan laitteet on jaettu 9:ään tarkkuusluokkien asteen mukaan: 0,02, 0,05, 0,1, 0,2, 0,5, 1,0, 1,5, 2,5 ja 4 ,0. Esimerkiksi, jos tämän laitteen tarkkuusluokka on 1,5, se tarkoittaa, että sen suurin alennettu virhe on 1,5%.

Tarkkuusluokkien 0,02, 0,05, 0,1 ja 0,2 tarkimpia sähkömittareita käytetään siellä, missä vaaditaan erittäin suurta mittaustarkkuutta. Jos laitteen alentunut virhe on yli 4%, se katsotaan luokan ulkopuoliseksi.

Vaihekulman mittauslaite, jonka tarkkuusluokka on 2.5:

Mittauslaitteen herkkyys ja vakio

Laitteen herkkyys on laitteen osoittimen kulma- tai lineaariliikkeen suhde mitatun arvon yksikköä kohti.Jos laitteen asteikko on sama, silloin sen herkkyys koko asteikolla on sama.

Esimerkiksi samalla asteikolla olevan ampeerimittarin herkkyys määritetään kaavalla

S = Δα / ΔI,

missä C — ampeerimittarin herkkyys ampeerijakoina, ΔAz — virran lisäys ampeereissa tai milliampeereissa, Δα — laitteen osoittimen kulmasiirtymän kasvu asteina tai millimetreinä.

Jos laitteen asteikko on epätasainen, laitteen herkkyys asteikon eri alueilla on erilainen, koska sama lisäys (esimerkiksi virta) vastaa mittarin indikaattorin kulma- tai lineaarisiirtymän eri vaiheita. väline.

Laitteen vastavuoroista herkkyyttä kutsutaan instrumenttivakioksi. Laitevakio on siis laitteen yksikkökustannus, eli toisin sanoen arvo, jolla asteikon lukema jaoissa on kerrottava mitatun arvon saamiseksi.

Esimerkiksi, jos laitteen vakio on 10 mA / div (10 milliampeeria jakoa kohti), silloin kun sen osoitin poikkeaa arvosta α = 10 jakoa, mitattu virta-arvo on I = 10 · 10 = 100 mA.

Wattimittari:

Wattimittarin kytkentäkaavio ja laitteen nimitykset (ferrodynaaminen laite säädettävän ja vakiotehon mittaamiseen asteikon vaaka-asennossa, mittauspiiri on eristetty kotelosta ja testattu jännite on 2 kV, tarkkuusluokka 0,5):

Mittauslaitteiden kalibrointi — virheiden tai korjausten määrittäminen instrumentin asteikkoarvoille vertaamalla yksittäisten asteikkoarvojen erilaisia ​​yhdistelmiä keskenään. Vertailu perustuu yhteen asteikon arvoista.Kalibrointia käytetään laajalti tarkkuusmetrologian työssä.

Yksinkertaisin tapa kalibroida on verrata jokaista kokoa nimellisesti yhtä suureen (kohtuullisen oikeaan) kokoon. Tätä käsitettä ei pidä sekoittaa (kuten usein tehdään) mittauslaitteiden asteikkoon (kalibrointiin), joka on metrologinen toimenpide, jolla mittauslaitteen asteikkojakoille annetaan arvot, jotka on ilmaistu tietyissä mittayksiköissä.

Virtahäviö laitteissa

Sähköiset mittalaitteet kuluttavat käytön aikana energiaa, joka yleensä muunnetaan lämpöenergiaksi. Tehon menetys riippuu piirin tilasta sekä järjestelmän ja laitteen rakenteesta.

Jos mitattu teho on suhteellisen pieni ja siksi virta tai jännite piirissä on suhteellisen pieni, itse laitteissa oleva energian tehohäviö voi vaikuttaa merkittävästi tutkittavan piirin tilaan ja laitteiden lukemat voivat olla aika iso virhe. Tarkkoja mittauksia varten piireissä, joissa kehitetyt tehot ovat suhteellisen pieniä, on tarpeen tietää laitteiden energiahäviöiden voimakkuus.

Taulukossa 2 on esitetty energiatehohäviöiden keskiarvot eri sähkömittarijärjestelmissä.

Instrumentointijärjestelmä Volttimittarit 100 V, W Ampeerimittarit 5A, W Magnetosähköinen 0.1 — 1.0 0.2 — 0.4 Sähkömagneettinen 2.0 — 5.0 2.0 — 8.0 Induktio 2.0 — 5.0 1 .0 — 4.0 — Sähködynaaminen 6 .0 — 4.0 — Sähködynaaminen . 0,0 2,0 - 3,0