Приборы для измерения электрического тока – Электроизмерительные приборы – это… Что такое Электроизмерительные приборы?

Таким образом, при помещении в токоизмерительные клещи 1-фазного провода целиком прибор покажет «нуль», так как в фазном и нулевом проводниках протекают разнонаправленные токи одинаковой величины.

Методы измерения

Первые три прибора для проведения измерений должны быть включены в цепь нагрузки последовательно с ней, то есть в разрыв провода. Для 1-фазной сети это может быть как фазный, так и нулевой провод. Для 3-фазной — только фазный, так как в нулевом протекает геометрическая сумма токов во всех фазах (при одинаковой нагрузке равна нулю).

1. В отличие от вольтметра (измеритель напряжения), амперметр нельзя использовать без нагрузки, иначе получится короткое замыкание.
2. Щупами прибора можно касаться проводов или контактов только при отсутствии напряжения, то есть тестируемая линия должна быть обесточена. В противном случае между близко расположенными щупом и проводом может возникнуть дуга с выделением тепла, достаточного для расплавления металла.

Все измерительные приборы имеют переключатель диапазона, которым регулируется чувствительность.

Заземление необходимо для безопасной эксплуатации электричества. Шина заземления – наиболее важный компонент электрической сети.

Трансформатор 220 на 12 Вольт – назначение и рекомендации по изготовлению вы найдете по ссылке.

Заметим, что ток, потребляемый некоторыми приборами, такими как телевизионная и компьютерная техника, энергосберегающие и светодиодные лампы, не является синусоидальным.

Поэтому некоторые измерительные приборы, принцип действия которых ориентирован на переменное напряжение, могут определять значение силы такого тока с ошибкой.

Видео на тему

proprovoda.ru

Тема № 6. Электроизмерительные приборы и измерения

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ.

Развитие науки и техники всегда было тесно связано с прогрессом в области измерений. Большое значение измерений для науки подчёркивали некоторые учёные.

•Г. Галилей: «Измеряй всё доступное измерению и делай доступное всё недоступное ему».

•Д.И. Менделеев: «Наука начинается с тех пор, как начинают измерять, точная наука немыслима без меры».

•Кельвин: «Каждая вещь известна лишь в той степени, в какой её можно измерить».

Измерения являются одним из основных способов познания природы, её явлений и законов. Каждому, новому открытию в области естественных и технических наук предшествует большое число различных измерений. (Г. Ом – закон Ома; П. Лебедев – давление света).

Важную роль играют измерения в создании новых машин, сооружений, повышении качества продукции. Например, во время испытания стендового крупнейшего в мире турбогенератора 1200 МВт, созданного на Ленинградском объединении «Электросила», измерения производились в 1500 различных его точках.

Особо важную роль играют электрические измерения как электрических так и не электрических величин.

Электрическое измерение – это нахождение (экспериментальными методами) значения физической величины, выраженного в соответствующих единицах (например, 3 А, 4 В). Значения единиц электрических величин определяются международным соглашением в соответствии с законами физики и единицами механических величин. Поскольку “поддержание” единиц электрических величин, определяемых международными соглашениями, сопряжено с трудностями, их представляют “практическими” эталонами единиц электрических величин.

Измерение электрических величин, таких, как напряжение, сопротивление, сила тока, мощность.

Измерения производятся с помощью различных средств – измерительных приборов, схем и специальных устройств. Тип измерительного прибора зависит от вида и размера (диапазона значений) измеряемой величины, а также от требуемой точности измерения. В электрических измерениях используются основные единицы системы СИ: вольт (В), ом (Ом), фарада (Ф), генри (Г), ампер (А) и секунда (с).

Электрические измерения проводятся в соответствии с государственными эталонами единиц напряжения и силы постоянного тока, сопротивления постоянному току, индуктивности и емкости. Такие эталоны представляют собой устройства, имеющие стабильные электрические характеристики, или установки, в которых на основе некоего физического явления воспроизводится электрическая величина, вычисляемая по известным значениям фундаментальных физических констант. Эталоны ватта и ватт-часа не поддерживаются, так как более целесообразно вычислять значения этих единиц по определяющим уравнениям, связывающим их с единицами других величин.

Электроизмерительные приборы чаще всего измеряют мгновенные значения либо электрических величин, либо неэлектрических, преобразованных в электрические. Все приборы делятся на аналоговые и цифровые. Первые обычно показывают значение измеряемой величины посредством стрелки, перемещающейся по шкале с делениями. Вторые снабжены цифровым дисплеем, который показывает измеренное значение величины в виде числа. Цифровые приборы в большинстве измерений более предпочтительны, так как они более точны, более удобны при снятии показаний и, в общем, более универсальны. Цифровые универсальные измерительные приборы (“мультиметры”) и цифровые вольтметры применяются для измерения со средней и высокой точностью сопротивления постоянному току, а также напряжения и силы переменного тока. Аналоговые приборы постепенно вытесняются цифровыми, хотя они еще находят применение там, где важна низкая стоимость и не нужна высокая точность. Для самых точных измерений сопротивления и полного сопротивления (импеданса) существуют измерительные мосты и другие специализированные измерители. Для регистрации хода изменения измеряемой величины во времени применяются регистрирующие приборы – ленточные самописцы и электронные осциллографы, аналоговые и цифровые.

Измерения должны выполняться в общепринятых единицах.

Средствами электрических измерений называются технические средства, использующиеся при электрических измерениях.

Различают следующие виды средств электрических измерений:

– Меры;

– Электроизмерительные приборы;

– Измерительные преобразователи;

– Электроизмерительные установки;

– Измерительные информационные системы.

Мерой называется средство измерений, предназначенное для воспроизведения физической величины заданного размера.

Электроизмерительным прибором называется средство электрических измерений, предназначенное для выработки сигналов измерительной информации в форме доступной непосредственного восприятия наблюдателя.

Измерительным преобразователем называется средство электрических измерений, предназначенное для выработки сигналов измерительной информации в форме удобной для передачи, дальнейшего преобразования, хранения, но не поддающейся непосредственному восприятию. Электроизмерительная установка состоит из ряда средств измерений и вспомогательных устройств. С её помощью можно производить более точные и сложные измерения, поверку и градуировку приборов и т.д.

Измерительные информационные системы представляют собой совокупность средств измерений и вспомогательных устройств. Предназначены для автоматического получения измерительной и

mchsnik.ru

Первые электроизмерительные приборы – Control Engineering Russia

Александр Микеров,
д. т. н., проф. каф.
систем автоматического управления
СПбГЭТУ «ЛЭТИ»

Рис. 1. Шарль Кулон (1736–1806)

Дмитрий Иванович Менделеев писал: «Наука начинается с тех пор, как начинают измерять: точная наука немыслима без меры». И действительно, развитие науки и техники всегда сопровождается созданием новых приборов, без которых невозможно ни подтвердить, ни опровергнуть выявленные законы и гипотезы. А иногда наоборот, изобретение измерительного устройства может привести к открытию важнейшего физического закона.

Именно так произошло с законом взаимодействия электрических зарядов, положившим начало электростатике. Его открыл знаменитый французский военный инженер Шарль Кулон (Charles-Augustin de Coulomb, рис. 1) [1–3].

До него величину заряда оценивали приблизительно, на глазок. Например, Ломоносов определял ее по цвету искр при разряде: слабо голубой, явно голубой, красноватый, вишневый и т. д. Аналогичные способы базировались на силе ощущения при электрическом разряде через палец. Впоследствии в одном из первых телеграфных приемников оператор закорачивал пальцем два приемных контакта, воспринимая длинные и короткие сигналы в линии «физиологического телеграфа». Лучшую оценку давали электроскопы, но это были скорее индикаторы, чем измерительные приборы [1, 2].

Кулон занимался измерениями суточной девиации магнитного поля Земли, для чего использовал магнитную стрелку на торсионном подвесе. Пытаясь снизить погрешности, он изучил свойства таких подвесов и установил строгую пропорциональность между силой и углом закручивания металлической нити. И в результате изобрел чувствительнейший измеритель весьма малых механических сил, называемый теперь весами Кулона. Он использовал эти весы в 1784 г. при установлении своего знаменитого закона для силы взаимодействия f_C между зарядами q₁ и q₂:

Рис. 2. Весы Кулона

f_C = (k_C^×q_1^×q₂) / R²,

где R — расстояние между зарядами, а k_C — постоянная Кулона. Прибор для измерения сил отталкивания одно­именных зарядов (рис. 2) содержал стеклянный цилиндр диаметром 32 см со шкалой (1), серебряную струну (2), коромысло с заряженным шариком (3) и противовесом (4), а также непо­движный заряженный шарик (5). Сила отталкивания заряженных шариков определялась по углу закручивания струны. Для измерения сил притяжения разноименных зарядов использовалась другая конструкция [2].

Чувствительность весов Кулона была доведена до фантастической величины в 3?10^–6 мг/град шкалы — до сих пор недостижимой другими методами измерения. Кулон был избран в Парижскую Академию наук, а его имя увековечено в названии единицы заряда в системе SI — 1 кулон.

Рис. 3. Гальванометр Ампера

Спустя более 30 лет, в 1820 г., весы Кулона были применены в первом измерителе силы тока членом Парижской Академии наук Андре–Мари Ампером (Andr?-Marie Amp?re), который назвал свой прибор «гальванометром», поскольку электрические токи тогда носили название гальванических [1, 2, 4]. При его создании Ампер использовал эффект влияния электрического тока на магнитную стрелку, продемонстрированный незадолго до этого профессором физики из копенгагенского университета Гансом Эрстедом (Hans ?rsted), — хотя до него этот эффект наблюдал итальянский ученый Джованни Романьози (Gian Romagnosi) еще в 1802 г. Первый гальванометр (рис. 3) имел магнитную стрелку (1), размещенную над проводником с током (2) на упругом подвесе (3). Угол отклонения стрелки определялся величиной проходящего тока i.

C помощью такого прибора Ампер установил знаменитый закон, носящий его имя, который определяет механическую силу f_A, приложенную к проводнику с током длиной l, находящемуся в магнитном поле с индукцией B:

f_A = B^_×l^_×i.

Рис. 4. Мультипликатор Швейггера

Научный вклад Ампера всемирно признан. Единица тока, названная ампер, входит в число четырех основных единиц международной системы SI: наравне с метром, килограммом и секундой. В честь Ампера в его родном городе Лионе открыт музей и воздвигнут памятник.

Однако недостатки первого гальванометра были очевидны: низкая чувствительность, влияние магнитного поля Земли (отчего проводник с током необходимо было ориентировать по магнитному меридиану), а также воздушные возмущения [2, 4]. Чувствительность прибора была многократно повышена в том же 1820 г. в «мультипликаторе» профессора университета Галле (Германия) Иоганна Швейггера (Johann Schweigger), поместившего магнитную стрелку (1) внутрь катушки (2) с измеряемым током (рис. 4). А чтобы исключить влияние магнитного поля Земли, Ампер предложил сделать гальванометр астатическим и использовать две стрелки.

Рис. 5. Гальванометр Нобили

Эти и другие усовершенствования воплотились в астатическом гальванометре, созданном в 1825 г. профессором физики из Флоренции Леопольдо Нобили (Leopoldo Nobili) (рис. 5). В стеклянной колбе на упругой нити (1) были подвешены, в соответствии с идеей Ампера, две параллельные магнитные стрелки: одна (2) над шкалой, а другая (3) внутри измерительной катушки Швейггера (4).

Обе стрелки были намагничены в противоположных направлениях, поэтому магнитное поле катушки действовало на них в одну сторону, а магнитное поле Земли — в разные, что исключало его влияние на показания. Это был наиболее чувствительный по тем временам прибор, позволивший измерять слабые термо­электрические и физиологические токи человека и животных и заменивший лапки лягушки Гальвани. Гальванометр Нобили широко использовался вплоть до конца XIX в. Это был уникальный лабораторный прибор, в котором большое значение придавалось даже внешней отделке [2, 4].

Гальванометр был также применен для измерения другой важной электрической величины — сопротивления [1–3, 5]. Назвать ее так предложил немецкий школьный учитель Георг Ом (Georg Ohm). Он провел тщательные исследования электрической цепи с батареей, нагруженной резистором R, которые привели к открытию в 1826 г. его знаменитого закона:

i = u / R,

где u — напряжение на зажимах батареи, i — ток, текущий в цепи.

Рис. 6. Прибор Ома

Однако первоначальные опыты с гальваническим элементом, нагруженным длинным проводом, привели Ома к ошибочному заключению о логарифмической зависимости тока в цепи от длины провода [2, 5]. Сейчас мы можем объяснить эту неудачу нестабильностью гальванических элементов, а также влиянием неизвестных в то время факторов: внутреннего сопротивления элемента и зависимости сопротивления провода от его нагрева током. Тогда же немецкий физик Иоганн Поггендорф (Johann Poggendorff), опубликовавший первые результаты Ома в своем журнале, посоветовал ему заменить гальванический элемент термоэлектрическим, открытым в 1821 г. немецким физиком Томасом Зеебеком (Thomas Seebeck) из Ревеля (теперь Таллинн). Последний экспериментально установил, что биметаллические спаи генерируют ЭДС, названную им термоЭДС, которая зависит только от разности температур спаев и их материалов [1]. Кроме того, внутреннее сопротивление термоэлемента было ничтожным, а величина ЭДС — на два порядка ниже ЭДС гальванического элемента, что исключало нагрев проводника. В результате Ом создал сложнейший по тем временам измерительный прибор (рис. 6) [3].

Он содержал: П-образную пластину (1) из висмута, к двум коленам (2 и 3) которой были припаяны медные проводники (4 и 5), опущенные в чашечки (6 и 7) с ртутью. К этим чашечкам подключался не показанный на рисунке испытуемый провод. Над проводником 4 размещался гальванометр Ампера (8), показания которого считывались через окуляр (9). Одно из колен со спаем охлаждалось тающим льдом (опыты проходили в январе), а другое опускалось в кипящую воду. Таким образом, контактная разность температур строго поддерживалась на уровне +100 °С. С немецкой педантичностью Ом провел многочисленные измерения и установил, что величина тока в проводе обратно пропорциональна его сопротивлению, определяемому материалом, длиной и сечением. В честь первооткрывателя закона единица сопротивления в системе SI была позднее названа 1 Ом, а приборы для его измерения — омметрами. Однако при жизни Ома его закон не был признан из-за кажущейся простоты формулировки и сравнительной трудности проверки. Ом занял кафедру физики университета Мюнхена, о которой всю жизнь мечтал, лишь за два года до смерти [2]. Всю жизнь он нуждался и не мог даже завести семью.

Рис. 7. Прибор Беккереля

Метод Ома был весьма трудоемким, что побудило исследователей искать другие способы измерений [5]. Еще в 1825 г. французский ученый Антуан Сезар Беккерель (Antoine C?sar Becquerel), внук которого впоследствии стал нобелевским лауреатом за открытие радиоактивности, предложил так называемый «нуль-метод» (рис. 7). В нем измеряемое сопротивление R_x сравнивалось с неким эталонным R_s [4].

Напряжения на сопротивлениях подавались на дифференциальный гальванометр с двумя катушками (1 и 2), намотанными в противоположных направлениях. Таким образом, нулевое положение стрелки означало точное равенство сравниваемых сопротивлений. Преимуществом метода, помимо простоты, было также устранение влияния нестабильности гальванического элемента.

Другим измерителем сопротивления стал мост Уитстона, названный в честь английского физика и изобретателя Чарльза Уитстона (Charles Wheatstone). В данном случае использовался обычный гальванометр G, включенный в диагональ моста (рис. 8). При равенстве добавочных сопротивлений R_a и R_b условием нулевого тока гальванометра является равенство измеряемого (R_x) и эталонного (R_s) сопротивлений.

Рис. 8. Мост Уитстона

Однако фактическим изобретателем этой схемы был преподаватель военной академии в Вулвиче (Англия) Сэмюэл Кристи (Samuel Christie), который опубликовал описание этого метода в 1833 г. [5]. К сожалению, работа Кристи была написана настолько невразумительно, что прибор стал известен лишь в 1843 г., уже после публикации Уитстона, который хоть и указал на приоритет Кристи, но остался в литературе как создатель этого моста — до сих пор весьма популярного.

Рис. 9 . Уильям Томсон (1824–1907)

Первое практическое применение гальванометр нашел еще в 1830-х гг. — в качестве телеграфного приемника аппаратов Уитстона и Павла Львовича Шиллинга, а также телеграфа Карла Гаусса (Carl Gauss) и Вильгельма Вебера (Wilhelm Weber) [2, 6]. По мере того как росла протяженность телеграфных линий, чувствительности известных гальванометров уже не хватало. Особенно для первого трансатлантического кабеля между Ирландией и Ньюфаундлендом (Канада) длиной около 4500 км, идея которого возникла в США и Англии в середине XIX в. после создания Вернером Сименсом технологии изоляции кабеля гуттаперчей [7]. К решению проблемы был привлечен знаменитый английский ученый Уильям Томсон (William Thomson), в течение 53 лет занимавший кафедру физики университета Глазго, известный работами по термодинамике и электродинамике и называемый также отцом точных электрических измерений (рис. 9) [2, 4, 8].

Приняв RC-модель длинной линии, Томсон теоретически показал, что ее быстродействие определяется электрической постоянной времени (пропорциональной квадрату длины линии) и электромеханической постоянной времени гальванометра (пропорциональной моменту инерции подвижной части). Это помогло ему сконструировать зеркальный гальванометр (1) (рис. 10): подвижная часть массой всего 65 мг представляла собой магнит на шелковой нити с приклеенным зеркальцем, луч от которого перемещался по удаленной шкале (2). Зеркальце подсвечивалось лампой (3). Для обеспечения демпфирования подвижная часть помещалась в герметичный стеклянный цилиндр регулируемого объема воздуха. Гальванометр мог измерять ничтожные токи до 2?10^–11 А.

Рис. 10. Гальванометр Томсона

Несмотря на это, передача первой телеграммы в 98 слов, которую послала английская королева в США в 1858 г., заняла более 16 часов. Из-за обрывов кабеля линия была окончательно проложена лишь с пятой попытки — в 1866 г., с помощью крупнейшего по тем временам парохода Great Eastern. Королева посвятила Уильяма Томсона в рыцари, а позднее пожаловала ему титул лорда Кельвина. Для ускорения передачи телеграмм Томсон изобрел пишущий гальванометр, а затем и струйный принтер, в котором струя заряженных чернил отклонялась электростатическим полем. Для измерения сопротивления кабеля он использовал специальный мост, называемый теперь мостом Кельвина [5]. Помимо этого, Томсон создал много других прецизионных приборов, включая электрометры чувствительностью до 10 мВ, морской компас, звуковой глубиномер и др. Все они были запатентованы и приносили Томсону существенный доход. Также он внес огромный вклад в создание международной системы единиц измерения SI, в которой единица термодинамической температуры названа в его честь — кельвин (°K).

Первые электроизмерительные приборы строились на двух простейших устройствах: весах Кулона и магнитной стрелке в поле тока.

• С помощью весов Кулона их автор открыл в 1784 г. закон взаимодействия электрических зарядов (закон Кулона).

• Самым совершенным токовым прибором начала XIX в. был гальванометр Нобили (1825 г.), основанный на эффекте Эрстеда. Впервые его использовал Ампер для измерения величины тока в проводнике.

• Измерению электрического сопротивления положил начало прибор Ома (1826 г.), созданный на базе источника термоЭДС. Однако в дальнейшем более популярным стал мост Уитстона (1843 г.).

• В середине XIX в. со строительством трансатлантических телеграфных линий началось практическое применение гальванометра как приемника сигналов. До высочайшего уровня чувствительности его довел Томсон, создавший также много других прецизионных приборов.

Facebook

Twitter

Вконтакте

Google+

1. Микеров А. Г., Вейнмейстер А. В. История науки и техники в области управления и технических систем. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ». 2016.
2. Keithley J. F. The Story of Electrical and Magnetic Measurements: From 500 BC to the 1940s. New York: Wiley-IEEE Press. 1998.
3. Липсон Г. Великие эксперименты в физике. М: Мир. 1972.
4. www.ru.wikipedia.org/wiki/Гальванометр.
5. Hall H. P. A History of Impedance Measurements.
6. Микеров А. Г. Зарождение электроавтоматики // Control Engineering Россия. 2017. №5 (71).
7. Микеров А. Г. Вернер Сименс — основатель европейской электроиндустрии (К 200-летию со дня рождения) // Control Engineering Россия. 2016. №6 (66).
8. MacDonald D. K. C. Faraday, Maxwell and Kelvin. New York: Anchor Books. 1964.

controlengrussia.com

Классификация электроизмерительных приборов по разным параметрам

Электроизмерительные приборы востребованы и представлены в большом разнообразии. Они применяются в промышленности, транспортной сфере и других областях деятельности. Устройства имеют особую систему обозначения и имеют классификацию по ряду признаков, которую необходимо знать перед применением приборов.

Конструкция и области применения измерительных приборов

Для измерения различных показателей электрического тока используют специальные приборы. Такие устройства разнообразны и классифицируются по нескольким критериям, что позволяет выбрать оптимальный вариант. Все варианты образуют отдельный класс, называющийся электроизмерительные приборы.

Электроизмерительные приборы многообразны, так как необходимы в разных сферах деятельности

Многие варианты приборов обязательно предполагают наличие дисплея, на котором отображается информация. Также в конструкции присутствуют переключатель или кнопка управления прибором. Разъёмы для подключения кабелей, корпус, кнопка включения/отключения тоже являются элементами электроизмерительных приборов.

Дисплей или циферблат всегда присутствуют на приборах измерения электротока

Устройства разного типа применяют в следующих сферах деятельности:

• медицина;
• связь и энергетика;
• научные исследования;
• бытовые условия;
• транспортная промышленность;
• производство любого типа.

Простые или сложные модели приборов позволяют измерить силу тока и другие показатели электроэнергии. Для бытовых условий применяют простой вариант — счётчик электроэнергии, а в промышленности используются более сложные и профессиональные устройства. Таким образом, для электроизмерительных приспособлений каждого типа характерно определённое назначение.

Принцип работы

Большинство электроизмерительных устройств имеют принцип действия, основанный на том, что электроны двигаются по проводнику электроцепи и создают вокруг себя магнитное поле. Стрелка измерительного приспособления перемещается в этом поле, реагируя на его параметры. Чем ниже показатели магнитной зоны, тем меньше отклонения стрелки.

Шкала и стрелка присутствуют на многих приборах и визуализируют особенности электрического тока

При этом все приборы электроизмерительного типа по принципу действия разделяются на следующие виды:

• магнитоэлектрические, в которых ток пропускается через особую рамку в виде нескольких витков изолированной проволоки. Она размещена между полюсами постоянного магнита, поля их взаимодейству­ют. Рамка и сидящая на одной с ней оси стрелка перемещаются на определённый угол, который пропорционален напряжению или току. Эти приспособления предоставляют точные данные, но без дополнительных устройств используются для определения небольших значений и лишь тока постоянного типа;
• в электродинамических устройствах магнитное поле, в котором вращается рамка, получается не благодаря постоянному магниту, а с помощью катушки с током. У этих приборов имеются две катушки: неподвижная и подвижная (рамка, жёстко соединённая со стрелкой). Устройства оптимальны для измерения постоянного и непостоянного вариантов тока;
• работа тепловых моделей осуществляется в результате нагревания током и удлинения проводников. Приборы используются как для постоянного, так и для тока переменного типа;
• действие электростатических устройств основано на взаимной силе притяжения пластин. Это осуществляется в результате воздействия на них напряжения.

Видео: принцип работы измерительных приборов

Варианты классификации приборов измерения тока

Все устройства, служащие для определения параметров электрического тока, классифицируются по нескольким признакам. В зависимости от сферы и цели применения подбирают нужный вариант.

Дисплей может быть цифровым или в виде стрелки и шкалы

Виды конструкций

Классификация устройств по типу конструкции предполагает разделение приборов по внешним данным, форме, корпусу, типу дисплея или шкалы. В результате можно выделить несколько вариантов. Одним из них являются щитовые модели, которые представляют собой объёмный щит с кнопками управления и информационным табло.

Цифровые приборы имеют дисплей, отображающий максимально точный результат измерений

Стационарные не подлежат частому перемещению и устанавливаются для контроля параметров энергии в определённой зоне. В отличие от них более мобильны переносные варианты, которые позволяют провести работы в разных местах без необходимости перемещения массивного оборудования.

Классификация по роду измеряемой величины

Все электроизмерительные устройства классифицируются в зависимости от того, какую величину позволяют определить. Это необходимо для всестороннего изучения показателей напряжения, что важно в разных сферах деятельности. В результате классификации по роду определяемой величины можно выделить следующие виды оборудования:

• амперметры необходимы для измерения тока;
• омметры служат для определения сопротивлений;
• ваттметры позволяют узнать мощность;
• счётчики используют для учёта энергии;
• частотомеры нужны для определения частот тока переменного типа;
• угол сдвига фаз измеряют фазометры;
• узнать малые величины помогают гальванометры;
• осциллографы определяют часто меняющиеся показатели.

Осциллограф имеет сложную конструкцию, помогающую получить точный результат

Каждый прибор имеет определённое назначение, но многие из них имеют схожий принцип работы. Оборудование может быть разного размера, а производители представляют широкий выбор вариантов.

Разделение по роду тока

Электрический ток может быть нескольких видов и в зависимости от этого подбирают приборы для его измерения. В результате такого подхода можно выделить изделия, предназначенные для измерения и используемые лишь в цепях постоянного тока. Существуют варианты, которые применяют только в цепях с переменным электричеством. Более универсальны модели, подходящие для работы с обеими цепями.

Способы отображения информации

Существует два варианта: цифровые и аналоговые. Под цифровыми устройствами подразумевают приборы, осуществляющие в процессе измерения автоматическое преобразование определяемой величины в дискретную. При этом величина является непрерывной, а полученный результат отображается на цифровом дисплее или регистрируется цифропечатающим оборудованием.

Цифровой дисплей характеризуется чёткостью отображения

Главное преимущество цифровых моделей по сравнению с иными вариантами заключается в том, что полученный результат измерений может быть преобразован математически или физически без повышения погрешности. Одним из представителей такого вида приборов является цифровой вольтметр. Востребованы также амперметры, фазометры, частотомеры.

Аналоговые варианты часто оснащены шкалой и стрелкой. Оборудование характеризуется тем, что при измерении показатель входного сигнала преобразуется в показатель выходного импульса. Результат показывает стрелка, направленная на градуированную шкалу, имеющую определённый предел.

Шкала со стрелкой имеет определённый диапазон измерений

Три блока являются составляющими аналоговой конструкции: блок сравнения, первичный преобразователь, устройство ввода информации. Элементы соединены в систему и взаимосвязаны друг с другом.

Иные варианты систематизации

Электроизмерительные устройства широко используются и классифицируют не только по вышеперечисленным критериям, но и по другим особенностям. Часто разделение осуществляется по следующим параметрам:

• назначение, то есть оборудование может быть вспомогательным, для измерений, бытового или профессионального применения;
• система выдачи итогового результата, в зависимости от чего изделия могут быть регистрирующими или с выводом информации на экран;
• способ измерения. Оборудование может быть использовано для сравнения или оценки показателей.

Обозначения приборов

Производители при маркировке изделий указывают определённые обозначения, которые отражают информацию о принципе действия оборудования. Прописная буква в маркировке указывает на тип работы устройства. Основными являются следующие варианты:

• «М» или «К» означают, что прибор модернизированный или контактный;
• «Д» — электродинамическое устройство;
• «Н» означает, что конструкция самопишущая;
• «Р» указывает на преобразователи измерительного типа;
• индукционные устройства обозначаются буквой «И»;
• «Л» — это логометры.

Разнообразные приборы имеют множество вариантов классификации

При выборе конкретного устройства учитывают обозначения в маркировке. Перед первым использованием нового оборудования требуется его настройка, выполняющаяся согласно инструкции.

Класс точности электроизмерительных устройств

Помимо иных характеристик, важное значение имеет и класс точности, который отражает особенности прибора. Точность зависит от допустимой предельной погрешности, которая может возникнуть в результате конструктивных особенностей конкретного оборудования. Выделяют по ГОСТу такие классы точности, как: 4,0 и 0,05; 0,1 и 0,2, а также 0,5 и 1,0, 1,5 и 2,5. Класс не превышает относительной погрешности устройства, определяющейся по формуле: — ɣ = ∆x / xпр * 100%. При этом ɣ — приведённая погрешность, ∆x — абсолютная погрешность, а xпр является измеряемым параметром.

Видео: классификация электроизмерительного оборудования

Оборудование для измерения разных показателей электротока представлено множеством моделей и типов. Выбор правильного устройства является залогом точных измерений и эффективной работы приборов.

elektro.guru

Словарь измерительных приборов

Измеритель солнечного излучения (люксметр)

В помощь техническим и научным сотрудникам разработано немало измерительных приборов, призванных обеспечить точность, удобство и эффективность работы. Вместе с тем, для большинства людей названия этих приборов, а тем более принцип их работы, зачастую незнакомы. В этой статье мы в краткой форме раскроем предназначение самых распространенных измерительных приборов. Информацией и изображениями приборов с нами поделился сайт одного из поставщиков измерительных приборов.

Анализатор спектра — это измерительный прибор, который служит для наблюдения и измерения относительного распределения энергии электрических (электромагнитных) колебаний в полосе частот.

Анемометр – прибор, предназначенный для измерения скорости, объема воздушного потока в помещении. Анемометр применяют для санитарно-гигиенического анализа территорий.

Балометр  – измерительный  прибор  для  прямого  измерения  объёмного  расхода  воздуха на крупных приточных и вытяжных вентиляционных решетках.

Вольтметр — это прибор, которым измеряют напряжение.

Газоанализатор — измерительный прибор для определения качественного и количественного состава смесей газов. Газоанализаторы бывают  ручного действия или автоматические. Примеры газоанализаторов: течеискатель фреонов, течеискатель углеводородного топлива, анализатор сажевого числа, анализатор дымовых газов, кислородомер, водородомер.

Гигрометр – это измерительный прибор, который служит для измерения и контроля влажности воздуха.

Дальномер – прибор, измеряющий расстояние. Дальномер позволяет также вычислять площадь и объем объекта.

Дозиметр – прибор, предназначенный для обнаружения и измерения радиоактивных излучений.

Измеритель RLC – радиоизмерительный прибор, используемый для определения полной проводимости электрической цепи и параметров полного сопротивления. RLC в названии является абревиатурой схемных названий элементов, параметры которых могут измеряться  этим прибором: R — Сопротивление, С — Ёмкость, L — Индуктивность.

Измеритель мощности – прибор, который используется для измерения мощности электромагнитных колебаний генераторов, усилителей, радиопередатчиков и других устройств, работающих в высокочастотном, СВЧ и оптическом диапазонах. Виды измерителей: измерители поглощаемой мощности и измерители проходящей мощности.

Измеритель нелинейных искажений – прибор, предназначенный для измерения коэффициента нелинейных искажений (коэффициента гармоник) сигналов в радиотехнических устройствах.

Калибратор – специальная эталонная мера, которую используют для поверки, калибровки или градуировки измерительных приборов.

Омметр, или измеритель сопротивления – это прибор, используемый для измерения сопротивления электрическому току в омах. Разновидности омметров в зависимости от чувствительности: мегаомметры, гигаомметры, тераомметры, миллиомметры, микроомметры.

Токовые клещи – инструмент, который предназначен для измерения величины протекающего тока в проводнике. Токовые клещи позволяют проводить измерения без разрыва электрической цепи и без нарушения ее работы.

Толщиномер — это прибор, при помощи которого можно с высокой точностью и без нарушения целостности покрытия, измерить его толщину на металлической поверхности (например, слоя краски или лака, слоя ржавчины, грунтовки, или любого другого неметаллического покрытия, нанесенного на металлическую поверхность).

Люксметр – это прибор  для измерения степени освещенности в видимой области спектра. Измерители освещения представляют собой цифровые, высокочувствительные приборы, такие как люксметр, яркомер, пульсметр, УФ-радиометр.

Манометр – прибор, измеряющий давление жидкостей и газов. Виды манометров: общетехнические, коррозионностойкие, напоромеры, электроконтактные.

Мультиметр – это портативный вольтметр, который выполняет одновременно  несколько функций. Мультиметр предназначен для измерения постоянного и переменного напряжения, силы тока, сопротивления, частоты, температуры, а также позволяет осуществлять прозвонку цепи и тестирование диодов.

Осциллограф –  это измерительный прибор, позволяющий осуществлять наблюдение и запись, измерения амплитудных и временны́х параметров электрического сигнала. Виды осциллографов: аналоговые и цифровые, портативные и настольные

Пирометр — это прибор для бесконтактного  измерения температуры объекта. Принцип действия пирометра основан на измерении мощности теплового излучения объекта измерения в диапазоне инфракрасного излучения и видимого света. От оптического разрешения зависит точность измерения температуры на расстоянии.

Тахометр – это прибор, позволяющий измерять скорость вращения и количество оборотов вращающихся механизмов. Виды тахометров: контактные и бесконтактные.

Тепловизор –  это устройство, предназначенное для наблюдения нагретых объектов по их собственному тепловому излучению. Тепловизор позволяет преобразовывать инфракрасное излучение в электрические сигналы, которые затем в свою очередь после усиления и автоматической обработки преобразуются в видимое изображение объектов.

Термогигрометр – это измерительный прибор, выполняющий одновременно функции измерения температуры и влажности.

Трассодефектоискатель – это универсальный измерительный прибор, который позволяет на местности определять местоположение и направление кабельных линий и металлических трубопроводов, а также определять место и характер их повреждения.

pH-метр – это измерительный прибор, предназначенный для измерения водородного показателя (показателя pH).

Частотомер – измерительный прибор для определения частоты периодического процесса или частот гармонических составляющих спектра сигнала.

Шумомер – прибор для измерения звуковых колебаний.

Таблица: Единицы измерения и обозначения некоторых физических величин.

Заметили ошибку? Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter

mplast.by

Прибор для измерения напряжения в электрической цепи

В век технических достижений электричество ценится на вес золота. Чтобы его измерить, нужен прибор для измерения напряжения. Но аппарат и его разновидности существенно отличаются по параметрам и принципу действия.

Приборы для измерения напряжения

В результате прямых и косвенных измерений становятся известны конкретные данные физической величины.

Прямые отображают результат на шкале напрямую. Определение косвенных производится с помощью вычислений нужных параметров. Последний способ значительно точнее. Измерения проводятся в электротехнических и радиотехнических цепях.

Вольтаж измеряют оборудованием

Напряжение измеряется от одной точки до другой и характеризируется силой переноса из конца цепи A в B. Отображается величина с помощью буквы V. Единица напряжения — Вольты. Для облегчения, показатель разделяется на кило-, милли- и микро- единицы. Измеритель может быть электромеханическим, электронным, цифровым или электронным.

Вольтметры

Именно этот прибор учат, измеряя напряжение на уроках физики. Действие измерителя основано на законе Ома. Измерение производится с помощью электромагнитного поля. Характеристики аппарата улучшаются при высоком внутреннем сопротивлении и широком диапазонном значений. Приборы, определяющие кило-, милли- и микро-единицы условно имеют название киловольтметров, милливольтметров и микровольтметров. Последние два диапазона имеют минимальную погрешность.

Знать вольтаж цепи необходимо

Вольтметры бывают 2 видов.

Электронный — высокочувствительный аппарат с большим сопротивлением. Позволяет определить широкие пределы значений. Отличается добавлением к основному механизму преобразователя. Такие приборы требуют ток в качестве источника питания. Известны аналоговые и цифровые вольтметры. Первые действуют, переводя входное переменное напряжение на постоянное, постепенно отклоняя стрелку. ИП также включает в себя шкалу. При течении тока в противоположном направлении, стрелка смещается влево, при обычном — вправо. Таким образом, следует учитывать положительное напряжение или отрицательное. Цифровые вольтметры сразу считывают показатель напряжения на входе и выводят данные на табло. Точность зависит от качества аналого-цифирного преобразователя, но оцифрованные вольтметры все же имеют меньшую погрешность, чем аналоговые.

Электронные модели широко распространены

Электромеханические отличаются тем, что им не нужен токовый источник для работы. После подключения к цепи вольтметра, прибор определяет входное значение, которое уменьшается с помощью специального внутреннего или внешнего резистора. Внутренние резисторы последовательно подсоединяются изнутри корпуса, внешние — с наружной стороны. Прибор компактный и стоит недорого, но может потреблять мощность из цепи. Диапазон измерения не сильно широкий, поэтому не всегда может быть получен точный результат.

Электромеханический не требует батареек

При выборе прибора имеет значение категория измерений. Предусмотрены вольтметры для постоянного и переменного тока, селективные, импульсные, фазочувствительные и универсальные приборы.

А именно:

• Импульсный. Поможет справиться с перебоями в сети. Проверяет напряжение одиночного импульсного сигнала. Благодаря этому можно выяснить, на каком участке цепи появилась помеха, и устранить ее.
• Фазочувствительный. Значение выводится посредством преобразования постоянного или минимально меняющегося напряжения. Табло выдает общий результат.
• Селективный. Прибор узкополосный, избирательным путем дает понятие об амплитуде и частоте одной из частей, не отключая другую. Аппарат нужен, если требуется вычленить некоторые составляющие большого участка.
• Универсальный. Сочетает в себе все виды вольтметров, позволяет определять электродвижущую силу на разных участках и при любых условиях.
• Вольтметры для постоянного и переменного тока определяют соответствующие величины.

Универсальный аппарат более удобен

Переносными, стационарными и щитовыми могут быть приборы, в зависимости от возможности перемещения, размеров и конструкционных особенностей.

А именно:

• Щитовые. Предназначены для нахождения в специальных шкафах. После приобретения, они устанавливаются и находятся в месте монтажа. Переносить можно, но редко и аккуратно.
• Стационарные. Ввиду громоздкости перенести их будет трудно. Неудобства использования перекрываются высокими техническими характеристиками, точностью и большой шкалой измерений.
• Переносные. Не требуют подключения к источнику энергии, доступны к свободному перемещению. Компактные, находятся в аккуратном корпусном чехле.

Есть стационарные модели

Потенциометр

Потенциометром может называться устройство-регулятор тока. Представляет собой 3-х выводной, открытый переменный резистор. В большинстве случаев имеет отводной контакт. Особое распространение получил при работе с аудиосистемами и в сфере автомобильной промышленности.

При работе один из выводов подключается к контакту, два других — отводные. Основа изготавливается из углеродных и керамических материалов.

Разделяются по принципу действия:

• Линейные. Сопротивление измеряется пропорционально углу, который зафиксирован при повороте контакта. Делятся на одинарный (одноканальный), двойной (двухканальный) и многооборотный вариант.
• Логарифмические. Потенциометр изменяет сопротивление сначала быстро, затем скорость уменьшается.
• Экспотенциальные. Потенциометр изменяет сначала медленно, затем скорость увеличивается.

Иногда припаиваются к плате

Корпус может быть монтажным или стационарным. В первом случае устройство монтируется на плате, во втором — остается на корпусе. Оборотные делятся на однооборотные или многооборотные, а также сдвоенные. Если однооборотные совершают 1 оборот, многооборотные — более чем 5, то сдвоенные на каждом валу имеют 2 резисторных элемента. Чаще всего многооборотные делают от 5 до 15 оборотов.

Есть аналоговые модели

Мультиметр

Комбинированное устройство с доступным для нескольких приборов функционалом. Может измерять силу тока, напряжение и сопротивление цепи и ее частей. Может включать и большее количество измерителей.

К сведению. Функции вольтметра, амперметра и омметра исполняет любая модель.

Подходит для работы с переменным и постоянным током. Из-за хорошей эффективности многие предпочитают использовать именно его.

Аппарат спрятан в корпусный чехол, на верхней стороне имеет дисплей или шкалу измерений. Нижняя сторона оснащена панелью управления. Центральная часть панели управления отведена под кнопки переключения режимов и переключатель измерений. Питается с помощью батареек, преимущественно прямоугольных.

Есть цифровые модели

Бывают 2 видов:

• Аналоговые. Со стрелочной шкалой в верхней части наружной панели. Некоторые модели измеряют Вольты и Амперы без, а Омы — с питанием. Во время измерения можно увидеть динамику.
• Цифровые. Имеют ЖК-экран, на который выводятся показания. Просты в использовании, имеют понятный интерфейс.

В комплекте идут 2 щупа, красный и черный.

Аппарат может показать амплитуду сигнала

Осциллограф

Прибор, измеряющий электрические сигналы и их колебания, будет называться осциллографом. Важен при работе с электроникой. Показывает работу любого, даже минимального импульса. С помощью специального устройства, идущего в комплекте, может соединиться с сетью, сигналом или внешним источником.

Визуально выглядит, как телевизор, позволяющий осуществлять наблюдение в текущем режиме. Если сигнал подается на канал вертикально, отображается на табло полосой вверх. Имеет также модуляционный диапазон, работающий с лучами, лучевую трубку и блок питания. Может быть аналоговым и цифровым. Цифровые приборы имеют встроенную память и могут сохранять определенное количество предыдущих измерений.

Электрический импульс, измеряемый осциллографом, облегчает работу с автомобилем и активно используется в медицинских целях.

Осциллографы наиболее точны из всех остальных

Подразделяются на:

• Специализированные. Предназначены для конкретного устройства.
• Стробоскопические. Наблюдают за кратковременными импульсами, склонными к повторению.
• Скоростные. Измеряют «быстрые» импульсы.
• Запоминающиеся. Имеют небольшую память для сохранения сигнала.
• Универсальные. Своего рода симбиоз — включает несколько различных видов осциллографов.

Самый простой вариант измерителя

Электрометр

Электрометром можно назвать прибор для измерения электрического потенциала и разностей его величин. Является усовершенствованной версией электроскопа. Электрический заряд определяется с помощью стержня — основания конструкции. К основанию подвешиваются 2 бумажки или 2 кусочка фольги, параллельно друг другу. Стержень надежно защищен металлическим корпусом и закрыт стеклянной пробкой. Присутствие заряда запускает реакцию «отталкивания». Сила реакции зависит от его величины. Реакция идет в обе стороны, поэтому притяжение индикаторов дает понять, что заряд отрицателен.

Как правильно эксплуатировать

Инструкция:

1. Собрать информацию по технической неполадке.
2. Проверить отсутствие повреждений на измеряемом субъекте.
3. Подсоединить щупы в гнезда.
4. Включить устройство и выбрать нужный режим. Уточняют, постоянное или переменное напряжение будет измеряться.
5. Измерение производится параллельно сети.
6. Считать результат на шкале или табло.

Подсоединение осуществляется параллельно

Единицы измерения

Величина измеряется в вольтах. Обозначается буквой V, русская В.

Правила безопасности

Стоит обратить внимание:

• Обязательно обеспечение заземления.
• Прибор и цепь не трогаются голыми руками.
• При возникновении непредвиденных ситуаций, немедленно прекратить работу и убедиться, что измерение не несет последствий. Например, не создастся пожар.
• Прибор подсоединяется параллельно к уже собранной цепи.
• Рабочее место должно быть изолировано от посторонних.
• Измеряющий должен иметь представление о технике безопасности, знать устройство прибора и принцип его действия.
• Цепь должна быть правильно собрана.
• По окончании работы устройство отключается и разбирается, укладывается на место хранения в соответствующих чехлах. Рабочий снимает средства защиты и тщательно обрабатывает руки.

Стоит работать в перчатках

Ответ на вопрос, как называется прибор для измерения электрического напряжения, очень прост, как и сама процедура проведения. Главное — действовать аккуратно и бережно относиться к оборудованию. В таком случае аппаратура прослужит века.

rusenergetics.ru