Презентация Измерение - нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств онлайн

Содержание слайда:

Содержание слайда: Лекция №1

Содержание слайда: Измерение – нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств. Признаки измерения: Измерять можно свойства только реально существующих объектов (т.е. физические величины); Измерения требуют проведения опытов (экспериментов); Для проведения опытов (измерений) требуются специальные технические средства – средства измерений; Результатом измерений является нахождение значений физической величины.

Содержание слайда: Значение физической величины – это ее количественная оценка. Эта физическая величина должна быть представлена именованным числом. Значение физической величины – это ее количественная оценка. Эта физическая величина должна быть представлена именованным числом. Развитие науки неразрывно связано с прогрессом в области измерений. Измерение – один из способов познания. Поэтому большинство научных исследований сопровождаются измерением.

Содержание слайда: Основоположник отечественной метрологии – Д.И. Менделеев. Он выразил значение измерения следующим образом: «Наука начинается с тех пор, как начинают измерять», «Точная наука немыслима без меры». А известный английский физик Уильям Кельвин указывал на то, что «каждая вещь известна лишь в той степени, в какой ее можно измерить» Основоположник отечественной метрологии – Д.И. Менделеев. Он выразил значение измерения следующим образом: «Наука начинается с тех пор, как начинают измерять», «Точная наука немыслима без меры». А известный английский физик Уильям Кельвин указывал на то, что «каждая вещь известна лишь в той степени, в какой ее можно измерить»

Содержание слайда: В 1932 г. повышение точности измерений плотности воды привело к открытию дейтерия. В 1932 г. повышение точности измерений плотности воды привело к открытию дейтерия. В 1745 г. российский физик Г.В. Рихман создал первый измерительный прибор.

Содержание слайда: Понятие физической величины дается в документе РМГ-29-99 – рекомендация по межгосударственной стандартизации. Понятие физической величины дается в документе РМГ-29-99 – рекомендация по межгосударственной стандартизации. Физическая величина (ФВ) – одно из свойств физического объекта. Физическая величина – это измеренное свойство физических объектов и процессов, с помощью которых они могут быть изучены.

Содержание слайда: Системы физических величин Совокупность физических величин, образованных в связи с принятыми принципами, когда одни величины принимаются за независимые, а другие являются их функциями, называются системой ФВ. Системой ФВ в РФ является система СИ (SI – Systeme International). Она принята в 1960 г. Одиннадцатой генеральной конференцией по мерам и весам. ГОСТ 8.417-2002 ввел использование в РФ системы СИ. ГСИ (государственная система измерений) – совокупность нормативных документов, устанавливающих правила, нормы, требования, направленные на достижение и поддержание единиц измерений в РФ при требуемой точности. Главный законодательный акт о системе физических величин – закон РФ «об обеспечении единства измерений» (102-ФЗ от 26.06.2008 г., редакция от 30.11.2011 г.)

Содержание слайда: Система СИ Состоит из 7 основных и 2 дополнительных единиц физических величин. Основные единицы ФВ: Длина [м]; Масса [кг]; Время [с]; Сила электрического тока [А]; Термодинамическая температура [К]; Количество вещества [моль]; Сила света [Кд] (Канделла). Дополнительные единицы ФВ: Плоский угол [рад]; Телесный угол [ср] (стерадиан).

Содержание слайда: Некоторые единицы физических величин Метр – расстояние, которое проходит свет за 1/299792458 секунды в вакууме. Килограмм – масса цилиндра из сплава платины и иридия высотой 39,17 мм. Частота измеряется в Гц (); Сила (вес) измеряется в Н (м*кг*); Мощность измеряется в Вт (м*кг*); Электрическое напряжение измеряется в В (*кг*).

Содержание слайда: Средство измерения – техническое устройство, используемое в измерительном эксперименте и имеющее нормированные характеристики точности. Средство измерения – техническое устройство, используемое в измерительном эксперименте и имеющее нормированные характеристики точности.

Содержание слайда: Погрешности Результат измерений всегда отличается от истинной величины. При измерении возникает погрешность из-за ряда факторов: Несовершенство способов измерения средств; Несовершенство измерительных средств; Влияние окружающей среды; Несовершенство самого человека.

Содержание слайда: Абсолютная погрешность Абсолютная погрешность – разность между измеренной и истинной величиной. ∆x = x - Где х – измеренная величина; - истинная величина.

Содержание слайда: При определении погрешности находится не сама погрешность, а ее границы. Границы можно оценить, зная класс точности прибора. При определении погрешности находится не сама погрешность, а ее границы. Границы можно оценить, зная класс точности прибора. Класс точности – обобщенная характеристика средств измерений, определяющая пределы основных и дополнительных погрешностей. Класс точности не является непосредственным показателем точности измерений. Точность прибора – понятие, обратное погрешности.

Содержание слайда: Метрологические характеристики (МХ) Метрологические характеристики – те характеристики средств измерений, которые определяют точность замеров с помощью средств измерений. Они обязательно нормированы для обеспечения единства измерений. Отличительной особенностью МХ является наличие нормирующих величин. Обычно под нормирующей величиной понимается предел измерения прибора.

Содержание слайда: Относительная погрешность Относительная погрешность = Рассмотрим пример: = 1,1 А; = 1 А; ∆I = 1,1А – 1А = 0,1 A (абсолютная); δI = 0,1А/1А = 0,1 о.е (относительная). Обычно под нормирующей величиной понимается предел измерений прибора.

Содержание слайда: Лекция №2

Содержание слайда: Перечислим основные метрологические характеристики: 1) Функция преобразования - зависимость выходного параметра от входного параметра средств измерений. Пвых= f(Пвх) 2) Чувствительность – отношение приращения выходного сигнала к приращению входного сигнала. S = = Чувствительность показывает на сколько будет отклоняться стрелка прибора при изменении входного сигнала.

Содержание слайда: Если функция преобразования линейна, то чувствительность постоянна (S = const). При нелинейной функции преобразования чувствительность меняется при изменении входной величины. Если функция преобразования линейна, то чувствительность постоянна (S = const). При нелинейной функции преобразования чувствительность меняется при изменении входной величины. Линейная Нелинейная Приборы, имеющие линейную функцию преобразования, имеют линейную шкалу. Линейная шкала – шкала, в которой длина делений одинакова в начальной и конечной части. Она характерна для магнито-электрических приборов, у электромагнитных шкала нелинейная.

Содержание слайда: 3) Постоянная прибора (С) – величина, обратная чувствительности. 3) Постоянная прибора (С) – величина, обратная чувствительности. С = 4) Деления шкалы – участки шкалы, на которые она делится с помощью меток. 5) Порог чувствительности прибора – минимальное значение входной величины, которое можно обнаружить с помощью данного средства измерения. 6) Диапазон измерений – область значений измеряемой величины, для которой нормированы допустимые погрешности измерений. Он имеет минимальное и максимальное значения. У линейной шкалы минимальное значение 0, у нелинейной может быть и не 0. Для снижения погрешностей вводятся поддиапазоны измерений. При переходе от одного поддиапазона к другому могут меняться погрешности.

Содержание слайда: 7) Полное входное сопротивление 7) Полное входное сопротивление = ∆U = - = 1 – 50 = 49 В δ = = 4900% Чем больше вольтметра, тем больше вольтметр приближается к идеальному. Входное сопротивление идеального вольтметра стремится к бесконечности.

Содержание слайда: 8) Выходное сопротивление 8) Выходное сопротивление Представляет интерес для измерительных преобразований. Рассмотрим пример: При холостом ходе Нагрузочный режим: * Чем меньше

Содержание слайда: 9) Погрешность 9) Погрешность Отражается в трех основных видах (типах): а) абсолютная ∆x = - Измеряется в единицах измеряемой величины. б) приведенная При этом абсолютная погрешность приводится к нормирующей величине. γ = в) относительная δ =

Содержание слайда: Поверка означает, что показания опытов должны сравниваться с показаниями идеальных приборов. Поверка означает, что показания опытов должны сравниваться с показаниями идеальных приборов. Класс точности образцового прибора может отличаться от класса точности рабочего не более чем на 4 ступени шкалы. 1*1,5*; 2,5*; 4*; 5*; 6* (n = 0,±1,-2). Для большинства приборов класс точности задается в виде приведенной погрешности. Также он может быть задан в виде допустимой абсолютной погрешности ∆х = ± (а + bх).

Содержание слайда: Для приборов с равномерной и степенной шкалой, когда нулевая отметка находится по краю диапазона, за нормирующую величину принимается предел измерений используемого диапазона. Для приборов с равномерной и степенной шкалой, когда нулевая отметка находится по краю диапазона, за нормирующую величину принимается предел измерений используемого диапазона.

Содержание слайда: Если шкала неравномерная, под нормирующей величиной принимается длина шкалы в мм ( [мм]). Обозначается . Если шкала неравномерная, под нормирующей величиной принимается длина шкалы в мм ( [мм]). Обозначается . Пример: омметр. 2 означает, что класс точности задаётся в виде относительной погрешности. ∆x = [c + d*( - 1)] означает, что класс точности задается в виде абсолютной погрешности, если она зависит от измеряемой величины. - конечное значение измеряемого диапазона. Пример: отечественные цифровые измерительные приборы (с/d).

Содержание слайда: Лекция №3

Содержание слайда: Классификация погрешностей Методическая погрешность Возникает из-за недостаточных знаний об объекте измерений, допущений при выводе применяемых формул, влияния измерительного прибора на объект измерений. Инструментальная погрешность Возникает из-за несовершенства средств измерений. Субъективная погрешность Возникает из-за индивидуальных свойств человека. Погрешность вычислений Возникает из-за неточностей вычислений при косвенных, совместных и совокупных измерениях.

Содержание слайда: В целом погрешности можно сгруппировать на систематические и случайные. В целом погрешности можно сгруппировать на систематические и случайные. Систематические постоянны от измерения к измерению (пример: методические и инструментальные). Случайные возникают случайным образом из-за влияния внешней среды. Также погрешности можно сгруппировать на основные и дополнительные. Основная погрешность возникает под влиянием окружающей среды, а дополнительная возникает из-за нарушения нормальных условий. Может выражаться следующим образом: 2 . Например, для приборов, имеющих неравномерную шкалу. При этом за нормирующую величину принимается длина шкалы в мм.

Содержание слайда: Рассмотрим пример: Рассмотрим пример: Омметр с неравномерной шкалой показывает измеренное значение сопротивления, равное 5 Ом. Длина шкалы 100 мм. Найти значение абсолютной погрешности прибора. Решение: Найдем абсолютную погрешность в мм: Зная абсолютную погрешность, можно вычислить относительную погрешность: Находим значение абсолютной погрешности в Омах:

Содержание слайда: Виды и методы измерений Прямые измерения При прямых измерениях искомое значение величины находят непосредственно из опытных данных. Прямые измерения наиболее точные, так как объект и средство измерения контактируют непосредственно. Прямые измерения не всегда можно осуществить по двум причинам: 1) прибора, который измеряет искомую величину, может не оказаться в наличии; 2) иногда при условиях режима невозможно провести измерения.

Содержание слайда: Косвенные измерения Косвенные измерения При косвенных измерениях искомую величину получают на основании известной зависимости между этим значением и величинами, полученными в результате прямых измерений. Пример: С помощью прямых измерений находятся значения тока и напряжения, на основании этих измерений и известной зависимости (закон Ома) вычисляется значение сопротивления. Недостатком косвенных измерений обычно является меньшая точность по сравнению с прямыми измерениями.

Содержание слайда: Совместные измерения – это определение нескольких неодноименных величин для определения зависимости. Совместные измерения – это определение нескольких неодноименных величин для определения зависимости. Совместное измерение проводится, когда какой-либо параметр можно определить только по нескольким измерениям неодноименных величин. В результате получается система из нескольких уравнений, которые решаются совместно, и находится неизвестный параметр.

Содержание слайда: Совокупные измерения. Совокупные измерения. Производятся измерений нескольких одноименных величин, при которых искомая величина также находится из системы уравнений.

Содержание слайда: При оценке величины измеряемого параметра могут быть использованы несколько методов. Они отличаются способом использования меры. При оценке величины измеряемого параметра могут быть использованы несколько методов. Они отличаются способом использования меры. Мера – средство измерения, предназначенное для воспроизведения физической величины заданного размера. Любое измерение – это сопоставление измеряемой величины и меры.

Содержание слайда: При этом методе измеряемая величина определяется непосредственно по отсчетному механизму. Это наиболее распространенный метод. При этом методе измеряемая величина определяется непосредственно по отсчетному механизму. Это наиболее распространенный метод. Недостаток: малая чувствительность. Пример: Требуется измерить напряжение в пределах 100 В с точностью 0.1. Тогда потребуется шкала с 1000 делениями. Создать такой прибор практически невозможно, поэтому существуют методы сравнения, когда измеряемая величина сравнивается с мерой

Содержание слайда: Нулевой метод сравнения Нулевой метод сравнения

Содержание слайда: Дифференциальный метод сравнения Дифференциальный метод сравнения Схож с нулевым методом сравнения. Отличием дифференциального метода сравнения от нулевого является то, что вместо нуль-индикатора используется прибор соответствующего класса точности. При дифференциальном методе сравнения измеряется разность: Uизм.приб. = Ex - E. При этом прибор может иметь низкий предел измерения, обеспечивающий хорошую точность.

Содержание слайда: Метод замещения. Метод замещения. При этом методе на вход прибора поочередно подаются измеряемая величина и известная величина. Они фиксируются. Известная величина изменяется, пока величины не совпадут. Пример: старый осциллограф без оцифрованной шкалы.

Содержание слайда: Метод совпадения Метод совпадения Измеряется разность между измеряемой величиной и воспроизводимой мерой, используя совпадения периодических сигналов или совпадения отметок шкал. Используется обычно для оценки временных интервалов, а также в стробоскопах.

Содержание слайда:

Содержание слайда: Рассмотрим пример: P = = , ΔP = + δP = .

Содержание слайда: Лекция №4

Содержание слайда: измерительные преобразователи 1) Шунт Шунт применяется для уменьшения силы тока в n раз. Как правило шунт представляет собой манганиновое сопротивление (Cu, Mn – 11,5 , Ni – 2,5 3,5%). Этот сплав имеет малый температурный коэффициент сопротивления (ТКС), т.е. мало зависит от температуры. Используется для измерения больших токов (100 200А) или для расширения диапазона измерений. Прибор на 200А имел бы катушку с большим сечением, был бы габаритный. ( = = Шунт обычно используется в цепях постоянного тока, т.к. при переменном токе появляется дополнительная погрешность из-за того, что при изменении частоты изменяются непропорционально, т.к. - чисто активное, а

Содержание слайда: 2) Делитель напряжения (ДН) ДН применяется для уменьшения напряжения в n раз. и - в общем случае комплексные I = = = ) * Для постоянного тока используют ДН на активное сопротивление. Для переменного тока возможен ДН на емкость или индуктивность. Недостаток активного сопротивления – необходимость рассеивать мощность. На емкостном сопротивлении происходит незначительное выделение мощности. Если использовать активно-емкостные сопротивления, то рассеиваемая активная мощность в значительной степени снижается. На 500 кВ используют емкостные ДН. Он снижает класс изоляции для ТН. ТН становится дешевле.

Содержание слайда: 3) Добавочное сопротивление (ДС) Используется с вольтметром для расширения диапазона измерений. I = = =

Содержание слайда: Электромеханические измерительные механизмы (ИМ) Электрическая энергия входного сигнала преобразуется в механическую энергию. Под действием механической энергии начинает двигаться подвижный элемент. Типы электромеханических ИМ: Магнитоэлектрический Электромагнитный Электродинамический Ферродинамический Электростатический Индукционный

Содержание слайда: Эти же 6 типов ИМ заложены в конструкцию электромеханических реле. В устройствах релейной защиты и автоматики используют электромагнитные и индукционные реле тока. Эти же 6 типов ИМ заложены в конструкцию электромеханических реле. В устройствах релейной защиты и автоматики используют электромагнитные и индукционные реле тока. На любой ИМ действует противодействующий (тормозной) момент, который формируется чаще всего механическим (пружина), а иногда электрическим способом (в логометрических ИМ).

Содержание слайда: Индукционный ИМ (прибор индукционной системы) Рассмотрим на базе индукционного счетчика электрической энергии

Содержание слайда: 1 – отсчетный механизм (механический счетчик оборотов дисков); 1 – отсчетный механизм (механический счетчик оборотов дисков); 2 – алюминиевый диск; 3 – ферромагнитный шихтованный (из тонких пластин) стальной магнитопровод с токовой обмоткой; 4 – ферромагнитный шихтованный (из тонких пластин) стальной магнитопровод с обмоткой напряжения; 5 – постоянный магнит. Диск закреплен на оси. Ось закреплена на подшипнике. На оси закреплена шестерня, которая передает вращение отсчетному механизму.

Содержание слайда: Лекция №5

Содержание слайда: Требования к диску: легкость, электропроводность, не магнитный. Требования к диску: легкость, электропроводность, не магнитный. Диск выполняется из алюминия. В сердечниках применяется шихтованная электротехническая сталь. Толщина пластин – 0,5 мм. Шихтованные сердечники применяются для уменьшения вихревых токов. Обмотка тока имеет малое число витков проводов относительно небольшого диаметра, чтобы обмотка тока имела малое сопротивление. Обмотка напряжения имеет большое число витков относительно малого диаметра, поэтому обмотка напряжения имеет большое сопротивление. Если бы было малое сопротивление, она бы шунтировала источник питания. Постоянный магнит создает тормозной момент при вращении диска.

Содержание слайда: Принцип действия: При протекании тока нагрузки в сердечнике возникает магнитный поток в токовой обмотке. Так как диск является не магнитным, не замыкается по диску, а пронизывает его в 2 точках и замыкается по воздуху. - магнитный поток в токовой обмотке К обмотке напряжения подводится напряжение сети. Возникает ток . Этот ток в обмотке напряжения создает магнитный поток - магнитный поток в обмотке напряжения пронизывает диск в 1 точке. индуцируют в диске вихревые токи (токи Фуко). - вихревой ток от магнитного потока токовой обмотки, - вихревой ток от магнитного потока обмотки напряжения.

Содержание слайда: Вид сверху: Вихревой ток обмотки тока находится по правилу Буравчика и замыкается в виде концентрических окружностей, часть диска которых можно представить элементарным проводником.

Содержание слайда: Деревянный диск не будет вращаться, т.к. нет вихревых токов. Нет взаимодействия вихревых токов и магнитных потоков. Деревянный диск не будет вращаться, т.к. нет вихревых токов. Нет взаимодействия вихревых токов и магнитных потоков. Вращающий момент: = k*, – угол между магнитными потоками. Векторная диаграмма: = k* = k*cosφ = =

Содержание слайда: Постоянный магнит создает магнитный поток , который пронизывает диск. Диск вращается в элементарных проводниках, при пересечении магнитных потоков постоянного магнита возникает и создается тормозной момент Когда диск стоит, не оказывает влияния на диск. Постоянный магнит создает магнитный поток , который пронизывает диск. Диск вращается в элементарных проводниках, при пересечении магнитных потоков постоянного магнита возникает и создается тормозной момент Когда диск стоит, не оказывает влияния на диск. = = , - скорость вращения диска, α – угол поворота диска. Если момент вращения = , диск вращается равномерно (без ускорений). Тогда = k* Отсюда = (1)

Содержание слайда: При трогании и торможении диска возникает момент инерции: При трогании и торможении диска возникает момент инерции: , - ускорение, д – постоянная инерции. Чем больше масса диска, тем больше . U*I*cosφ активной мощности. Потребленная энергия = P*t. Если бы нагрузка была постоянной, то, чтобы знать потребленную энергию, нужно было бы произвести такие вычисления, но вследствие непостоянной нагрузки, чтобы получить энергию, нужно постоянно производить интегрирование активной мощности за малые моменты времени. Счетчик активной энергии – диск – интегрирующий элемент.

Содержание слайда: Число оборотов диска: Число оборотов диска: N = (*), k – коэффициент пропорциональности, Т – период – время, за которое потребляется энергия. В (*) подставим (1): N = = с – постоянная диска, с = c = , S – чувствительность, W – электроэнергия, не постоянны, - коэффициент пропорциональности постоянного магнита (изменяется при размагничивании постоянного магнита), определяет пропорциональность всего механизма (изменяется при изменении состояния смазки в подшипниках), В итоге постоянная счетчика с изменяется со временем и под действием внешних факторов.

Содержание слайда: С определяет погрешность счетчика. С определяет погрешность счетчика. Относительная погрешность счетчика: задается в виде класса точности (число) в паспорте прибора. Например: Порог чувствительности счетчика: При диск устойчиво вращается. Порог чувствительности – важная величина, т.к. при малом токе потребитель может потреблять энергию бесплатно. Этого быть не должно. Порог чувствительности стараются сделать меньше. Счетчики не должны иметь самоход (вращение диска при отсутствии входных величин). Счетчики подлежат поверке. Во время неё счетчики проверяются на соответствие класса точности, порога чувствительности и самоход. Не соответствующие требованиям счетчики подлежат ремонту или отбраковке.

Содержание слайда: Электромагнитный измерительный механизм Состоит из неподвижной катушки с токовой обмоткой и подвижного ферромагнитного сердечника. Вращающий момент на ферромагнитном сердечнике возникает из-за взаимодействия электромагнитного поля катушки и ферромагнитного сердечника.

Содержание слайда: Конструктивная схема: 1 – катушка (течек измеряемый ток), 2 – ферромагнитный сердечник (соединен с осью), 3 – пружина (создает тормозной момент), 4 – стрелка, 5 – демпфер (успокоитель) – поршень с калиброванным отверстием (может быть индукционного типа).

Содержание слайда: = При повороте стрелки будет меняться L, I = const. - в цепях постоянного тока. i = *sin(wt) – переменный ток, = , - мгновенное значение в цепях переменного тока.

Содержание слайда: Лекция №6

Содержание слайда: эпюры

Содержание слайда: Результирующий имеет постоянный знак, но меняет свое значение в каждый момент времени. Результирующий имеет постоянный знак, но меняет свое значение в каждый момент времени. Если стрелка легкая, то в соответствии с законом она будет двигаться по шкале от 0 до max. Для предотвращения этого ставят демпфер (интегрирующий элемент), который сглаживает колебания стрелки. Из-за этого стрелка показывает постоянное среднее значение. Среднее значение: = = = = = =

Содержание слайда: Шкала градуируется в действующих значениях. Повороту стрелки препятствует пружина. Шкала градуируется в действующих значениях. Повороту стрелки препятствует пружина. , k – коэффициент упругости, – угол поворота стрелки, - момент пружины. Если стрелка остановилась: = , = , = , , поэтому шкала будет неравномерной. Но при определенной неправильной форме сердечника шкалу можно сделать частично равномерной.

Содержание слайда: Преимущества электромагнитного ИМ: простой, дешевый, надежный. Преимущества электромагнитного ИМ: простой, дешевый, надежный. Недостатки: низкая чувствительность, подверженность влиянию внешних электромагнитных полей, относительно большая погрешность. Причины повышенной погрешности: 1) влияние температуры При изменении температуры меняется коэффициент упругости пружины. 2) влияние гистерезиса сердечника Гистерезис явным образом проявляется при измерении постоянных токов и напряжений. 3) влияние вихревых токов в ферромагнитном сердечнике

Содержание слайда: Проявляется на больших частотах, т.к. при увеличении частоты увеличиваются вихревые токи. Проявляется на больших частотах, т.к. при увеличении частоты увеличиваются вихревые токи. При . E = 4,44*B*f*S*. Частотный диапазон ограничен. Верхняя граница от 8 до 10 кГц ( кГц).

Содержание слайда: Логометрический электромагнитный ИМ (логометр) Роль пружины выполняет вторая катушка с током. При отсутствии и сердечники и стрелка находятся в безразличном состоянии. от и направлены противоположно. Если одинаковы, стрелка находится в среднем положении.

Содержание слайда: Обозначение: Обозначение: При - стрелка влево, При - стрелка вправо. = - стрелка в середине шкалы. => Приборы на базе электромагнитного ИМ: амперметр, вольтметр, частотомер.

Содержание слайда: При использовании амперметра катушка включается непосредственно в токовую цепь. Изменение диапазона измерений выполняется с помощью последовательного или параллельного включения катушек. При использовании амперметра катушка включается непосредственно в токовую цепь. Изменение диапазона измерений выполняется с помощью последовательного или параллельного включения катушек. При использовании вольтметра используется добавочное сопротивление . =, .

Содержание слайда: Схема частотомера на базе электромагнитного ИМ Электромагнитный логометрический частотомер , - катушки, z в цепи 1 катушки: R, L, C, z в цепи 2катушки: R, L. При . В итоге .

Содержание слайда: Электростатический ИМ (прибор электростатической системы) Обозначение: Предназначен для измерения постоянных или переменных напряжений. Представляет из себя воздушный трансформатор. Одна обкладка подвижна, другая нет.

Содержание слайда: Зеркало освещается лампой, зайчик движется по шкале. Зеркало освещается лампой, зайчик движется по шкале. Энергия электрического поля: W = , = * - при измерении постоянного напряжения При измерении переменного напряжения: u = , = Также имеется интегрирующий демпфер. Среднее значение под влиянием интегрирующего демпфера: , - при измерении переменного напряжения

Содержание слайда: Приборами электромагнитной и электростатической системы описывают одни и те же выражения, только в электромагнитной через токи, в электростатической через напряжения. Приборами электромагнитной и электростатической системы описывают одни и те же выражения, только в электромагнитной через токи, в электростатической через напряжения. Преимущества: высокое входное сопротивление, малая потребляемая мощность. Недостатки: низкая чувствительность, подверженность влиянию внешних электрических полей.

Содержание слайда: Пример (контрольная работа №2) , , - , = .

Содержание слайда: Лекция №7

Содержание слайда: Электродинамический (ферродинамический) ИМ Принцип действия основан на взаимодействии полей подвижной и неподвижной катушки. Обозначение:

Содержание слайда: , , - для постоянного тока. Если и переменные: , = = *. = = … = . - для переменного тока

Содержание слайда: Конструктивная схема: Есть демпфер. Конструкция может быть воздушная (с поршнем) или магнитная.

Содержание слайда: Если противодействующий момент создается пружиной: Если противодействующий момент создается пружиной: Если : Т.к. есть произведение двух токов, то шкала неравномерная. Т.к. есть зависимость , можно сделать шкалу частично равномерной засчет применения особой формы подвижной катушки. Т.к. есть произведение двух электрических величин, то на базе электродинамического ИМ можно сделать ваттметр. На базе электродинамического ИМ можно выполнить приборы: амперметр, вольтметр, ваттметр, частотомер, фазометр.

Содержание слайда: Амперметр Подвижная и неподвижная обмотки могут быть соединены последовательно или параллельно. При последовательном соединении При параллельном соединении ,

Содержание слайда: Вольтметр Обмотки соединены последовательно, есть добавочное сопротивление. i = , - комплексное сопротивление двух обмоток. . Ферродинамический ИМ отличается от электродинамического ИМ введением в катушки ферродинамических сердечников. Достоинство: увеличивается чувствительность прибора. Недостаток: дополнительная погрешность из-за гистерезиса и нелинейности кривой намагничивания сердечника.

Содержание слайда: Причины возникновения погрешностей (для электродинамического и ферродинамического ИМ): Причины возникновения погрешностей (для электродинамического и ферродинамического ИМ): 1) влияние температуры Особенно для вольтметров, т.к. при изменении температуры меняется 2) изменение частоты сигнала Т.к. при изменении частоты меняется входное сопротивление прибора. Эти погрешности учитываются в классе точности и оговариваются в требованиях температуры и частоты.

Содержание слайда: Ваттметр 2 обмотки: обмотка тока + обмотка напряжения Векторная диаграмма:

Содержание слайда: Т.к. в обмотке напряжения больше витков, то она будет приближаться к чисто индуктивной. Т.к. в обмотке напряжения больше витков, то она будет приближаться к чисто индуктивной. . Наличие угла мешает в чистом виде измерять активную мощность. Поэтому для компенсации напряжения вводят конденсатор. . Т.к. есть , то при изменении полярности и стрелка зашкаливает влево.

Содержание слайда: Обмотку напряжения ваттметра можно подключить по двум схемам: Обмотку напряжения ваттметра можно подключить по двум схемам:

Содержание слайда: P = P = Если вместо одного напряжения подключили бы двойное (1 схема). Если замер будет отличаться от истинного в 2 раза, т.е. (2 схема).

Содержание слайда: Фазометр Выполняется на базе логометрического электродинамического ИМ.

Содержание слайда: - угол между векторами - угол между векторами Если = = , Векторная диаграмма: пропорционален отношению проекций векторов и . Значит при изменении

Содержание слайда: Лекция №8

Содержание слайда: Измерительный трансформатор тока Назначение: для гальванического разделения первичных и вторичных цепей (для обеспечения ТБ) и для унификации измерительных приборов. 1 и 5 А. Соответственно приборы имеют такие номинальные токи. Это сокращает номенклатуру приборов. Схема замещения: ψ = f(

Содержание слайда: Векторная диаграмма: Векторная диаграмма: задается произвольно; - активный (тратится на нагревание сердечника); - реактивный (тратится на создание Ф, совпадает с Ф).

Содержание слайда: Почему угол CBA = α + ψ? Почему угол CBA = α + ψ? Развернем Е по часовой стрелке, чтобы Е совпадал с вертикальной линией, т.е. на угол α по часовой стрелке. Тогда угол СВА стал равен ψ. Значит до поворота он был равен α + ψ.

Содержание слайда: совпадает с Ф, если пренебречь потерями в стали. совпадает с Ф, если пренебречь потерями в стали. опережает Ф. Это связано с потерями в стали. При ≥ 200 А первичная обмотка – часть шины, проходящая через окно магнитопровода. При этом Сердечник из холоднокатаной стали , если сердечник тороидален и распределяется равномерно.

Содержание слайда: При протекании тока наводится и направлены встречно и взаимно уничтожаются. При протекании тока наводится и направлены встречно и взаимно уничтожаются. При других конструкциях и не равны 0.

Содержание слайда: Погрешности ТТ Обусловлены ответвлением из и определяются ИМ. При , При , При (для создания того же Ф), , При I*W = H*l

Содержание слайда: Токовая погрешность = = = ОА на векторной диаграмме = γ – угловая погрешность ПХН – аппроксимация При этом погрешность до 10% по сравнению с реальной.

Содержание слайда: Схема замещения изменяется: Схема замещения изменяется: Пока ТТ не вошел в насыщение, и совпадают, т.к. ключ разомкнут. Пусть при t = сердечник насытился. будет определяться моментом 0 < t <(ключ разомкнут) , = 0, 0 < t <π(ключ замкнут) , = 0.

Содержание слайда:

Содержание слайда: Если правильно выбраны , ТТ не насыщается и очень мала. Если параметры ТТ выбраны неправильно, то ТТ насытится, будет велика и устройства, подключенные к ТТ, будут работать неправильно. Если правильно выбраны , ТТ не насыщается и очень мала. Если параметры ТТ выбраны неправильно, то ТТ насытится, будет велика и устройства, подключенные к ТТ, будут работать неправильно. Если и не синусоидальны, значит есть высшие гармоники и формула для погрешности не совсем справедлива, т.к. учитывает действующие значения синусоидальных токов.

Содержание слайда: Полная погрешность ТТ учитывает мгновенные значения токов: Полная погрешность ТТ учитывает мгновенные значения токов: , - действующее значение приведенного первичного тока, = , ε – отрезок АВ на векторной диаграмме. Эта формула позволяет анализировать влияние высших гармоник на погрешность, т.к. под знаком интеграла расположены мгновенные значения токов.

Содержание слайда: ТТ имеют разные классы точности: ТТ имеют разные классы точности: Для измерительных приборов 0,2 0,5 1,0 3,0 5,0 10 Для РЗ класс точности Р или Д. Класс точности соответствует предельной токовой погрешности при *.

Содержание слайда: Для аварийных режимов ТТ для измерительных приборов не должны обеспечивать класс точности. Для РЗ наоборот. Для аварийных режимов ТТ для измерительных приборов не должны обеспечивать класс точности. Для РЗ наоборот. Обозначение ТТ – ТА На схеме: ТТ работает в режиме КЗ ( очень мало). .

Содержание слайда: В режиме ХХ могут быть неприятности: В режиме ХХ могут быть неприятности: пробой изоляции. в сердечнике нагрев сердечника. e = - , Ψ = W*Ф, Ф = B*S. Перед размыканием вторичной обмотки, чтобы снять прибор, надо закоротить перемычкой.