1. Перечислить методы измерений тока и напряжения. Привести и пояснить схемы при использовании данного метода
2. Дать определение и пояснить значение эталонов и мер электрических величин
3. Устройство, режим работы и применение измерительного трансформатора тока. Привести схему включения измерительного трансформатора тока
Список использованных источников
1 Перечислить методы измерений тока и напряжения. Привести и пояснить схемы при использовании данного метода
Измерение тока и напряжения осуществляется в цепях постоянного, переменного токов широкого диапазона частот и импульсных цепях.
В цепях постоянного тока наиболее высокая точность измерений, в цепях переменного тока она понижается с повышением частоты; здесь кроме оценки среднеквадратического, средневыпрямленного и максимального значений иногда требуется наблюдение формы исследуемого сигнала и знание мгновенных значений тока и напряжения.
Измерители тока и напряжения независимо от их назначения должны при включении не нарушать режима работы цепи измеряемого объекта; обеспечивать малую погрешность измерений, исключив при этом влияние внешних факторов на работу прибора, высокую чувствительность измерения на оптимальном пределе, быструю готовность к работе и высокую надежность.
Выбор приборов, выполняющих измерение тока и напряжения, определяется совокупностью многих факторов, важнейшие из которых: род измеряемого тока; примерные диапазон частот измеряемой величины и амплитудный диапазон; форма кривой измеряемого напряжения (тока); мощность цепи, в которой осуществляется измерение; мощность потребления прибора; возможная погрешность измерения.
Измерение напряжения выполняют методами непосредственной оценки и сравнения.
Если необходимая точность измерения, допустимая мощность потребления и другие требования могут быть обеспечены амперметрами и вольтметрами электромеханической группы, то следует предпочесть этот простой метод непосредственного отсчета. В маломощных цепях постоянного и переменного токов для измерения напряжения обычно пользуются цифровыми и аналоговыми электронными вольтметрами. Если необходимо измерить напряжения с более высокой точностью, следует использовать приборы, действие которых основано на методах сравнения, в частности на методе противопоставления.
Измерение тока возможно прямое – метод непосредственной оценки аналоговыми и цифровыми амперметрами и косвенное. При этом напряжение измеряется на резисторе с известным сопротивлением. Для исследования формы и определения мгновенных значений напряжения и тока применяют осциллографы.
2 Дать определение и пояснить значение эталонов и мер электрических величин
Эталоны основной единицы электрических величин является эталон силы электрического тока.
Единица силы тока ампер есть сила неизменяющегося тока, который, проходя по двум параллельным прямолинейным проводниками бесконечной длины и ничтожно малого круглого сечения, расположенным на расстоянии 1 м один от другого в вакууме, вызывает между этими проводниками силу взаимодействия, равную 2∙10-7 Н на каждый метр длины.
К эталонам производных единиц относятся эталоны ЭДС, электрического сопротивления, индуктивности и электрической емкости.
Эталон ЭДС состоит из 20 насыщенных нормальных элементов и устройства сравнения (компаратора) для взаимного сличения нормальных элементов. Такую совокупность мер называют групповым эталоном. Электродвижущая сила каждого из элементов с течением времени может несколько колебаться в ту или иную сторону, но среднее значение ЭДС всей группы оказывается стабильным.
Эталон индуктивности является групповым и состоит из четырех катушек. Индуктивность катушек зависит от числа витков и их линейных размеров, т.е. может быть определена путем измерения этих размеров. Это равносильно сравнению эталона индуктивности с метром, являющимся единицей основной величины – длины.
Эталон электрического сопротивления (эталон ома) также является групповым – он состоит из 10 манганиновых катушек электрического сопротивления с номинальным значением 1 Ом, помещенных в двойных герметических кожухах, заполненных сжатым воздухом.
Проверка первичных эталонов ЭДС и сопротивлений, т.е. нахождение их числовых значений, осуществляется с помощью первичного эталона индуктивности (эталона генри) и первичного эталона ампера, т.е. с помощью ампер-весов. Для этой цепи при помощи специальных методов сравнивают сопротивление R катушки индуктивности сопротивлением X= ωL эталона индуктивности на переменном токе, частота которого f точно известна. Круговая частота ω связана с периодом переменного тока T зависимости ω=2πf=2π⁄T.
Электродвижущая сила нормального элемента сравнивается с падением напряжения на измерительной катушке, входящей в состав эталона сопротивления, при прохождении по ней тока, измеряемого ампер-весами [1].
3 Устройство, режим работы и применение измерительного трансформатора тока. Привести схему включения измерительного трансформатора тока
Измерительный трансформатор тока предназначен для преобразования больших переменных токов в относительно малые токи. Благодаря трансформаторам можно применять приборы с небольшими стандартными значениями тока (например, 5 А) в высоковольтных цепях, по которым могут протекать большие токи.
Измерительный трансформатор тока состоит из двух изолированных друг от друга обмоток, помещенных на магнитопроводе: первичной с числом витков w1 м вторичной с числом витков w2.
При измерениях в высоковольтных цепях трансформаторы обеспечивают безопасность обслуживания приборов, присоединенных к вторичным обмоткам. Это достигается за счет электрической изоляции (гальванической развязки) первичной и вторичной обмоток. Передача сигнала происходит только по магнитному полю. При отсутствии заземления и повреждения изоляции между обмотками вторичная обмотка и подключенные к ней приборы окажутся под высоким потенциалом, а через тело оператора может протекать опасный ток, что недопустимо.
В трансформаторах тока, как правило, первичный ток I1 больше вторичного I2. Первичная обмотка выполняется из провода различного сечения в зависимости от номинального первичного тока I1ном. Если I1ном превышает 500 А, она может состоять из одного витка в виде прямой медной шины, проходящей через окно сердечника. Вторичная обмотка у всех стандартных трансформаторов тока наматывается из проводов небольшого сечения.
По схеме включения в измеряемую цепь и условию работы первичная обмотка трансформаторов тока, выводы которой обозначаются буквами Л1, Л2 (линия), включается в измеряемую цепь последовательно (рисунок 3).
К вторичной обмотке, выводы которой обозначаются буквами И1, И2 (измерение), последовательно подключают амперметры, счетчики и других приборов.
По показаниям приборов, включенных во вторичные обмотки, можно определить значения изменяемых величин. Для этого их показания нужно умножить на действительный коэффициент трансформации KI.
