Напряжения и токи, которые необходимо измерить, весьма разнообразны по величине, роду тока и частоте, а также условиям проведения этих измерений и требованиям к их точности.
Каждый измерительный прибор для исследуемой цепи является дополнительной нагрузкой, так как в этом случае и вольтметр и амперметр являются дополнительными потребителями энергии. То есть всегда будет появляться некоторая систематическая методическая погрешность измерения, определяемая конечными значениями проходного сопротивления амперметра или входного сопротивления вольтметра.
Пример 4.1. При заданном значении сопротивления нагрузки Rн ток в цепи определяется по уравнению Ix=U/(Rн+Ri) (рис. 4.1).
Включение в цепь амперметра с сопротивлением Rа изменит ток до нового значения: Iх=U/(Rн+Ri+Ra) < Ix.
Погрешность определяется отношением Ra/(Rн+Ri), где Ri - внутреннее сопротивление источника питания.
Таким образом, внутреннее сопротивление амперметра должно быть как можно меньше.
Подобная картина получается и при измерении напряжений.
Пример 4.2. Действительное значение напряжения на нагрузке составит Ux=U/(l+Ri/Rн) (рис. 4.2). Однако при измерении Ux с помощью вольтметра с входным сопротивлением Rвx это напряжение примет следующее значение:
Ux' = U/(1+Ri/Rн+Ri/Rвx) < Ux.
Таким образом, при измерении напряжений появляется дополнительная погрешность δ=(Ux-Ux')/Ux · 100 %.
Для уменьшения относительной погрешности δ внутреннее сопротивление вольтметра должно быть большим.
При измерении переменного тока и напряжения на значение погрешности будет влиять и часть измеряемого тока, которая в свою очередь влияет на реактивные сопротивления приборов.
Измеряют ток и напряжение в цепях постоянного тока, в основном, приборами магнитоэлектрической системы, обладающими высокими точностью, чувствительностью и перегрузочной способностью. В отдельных случаях используют приборы электромагнитной, электродинамической систем и электронные (аналоговые и цифровые).
В цепях переменного тока промышленной частоты ток и напряжение измеряют с помощью приборов электромагнитной, электродинамической и выпрямительной систем.
Если форма кривой напряжения и тока отличается от синусоиды, и в ней имеются высшие гармоники, а частота тока выше промышленной, то наилучшими приборами для измерения действующих значений токов и напряжений следует считать приборы термоэлектрической системы. Показания их не зависят от частоты.
Если через преобразователь 2 (рис. 4.3) пропустить измеряемый ток I, то в следствие нагрева спая в цепи термопары 1 и прибора И будет протекать термоток постоянного напряжения.
Так как термо-ЭДС пропорциональна количеству тепла, выделенному в нагревателе, то прибор измеряет действующее значение переменного тока любой формы.
Приборы электронно-аналоговые и цифровые применяются в основном в электронных цепях, В других случаях они используются, например, когда требуется очень высокое входное сопротивление прибора.
Для измерения высоких напряжений постоянного и переменного тока при испытаниях оборудования повышенным напряжением находят применение приборы электростатической системы. Также для расширения пределов измерения приборов применяют шунты, добавочные сопротивления, трансформаторы тока и напряжения (см. гл. 3).
| 4. Измерение электрических величин< Предыдущая | Следующая >4.2. Измерение мощности |
|---|