Электрлік өлшеулер және аспаптар

Электрлік өлшеулер және аспаптар

Электр өлшеуіш аспаптардың классификациясы .

Электр аппараттарын пайдаланғанда токты, кернеуді, кедергіні, қуатты, жиілікті, электр энергиясының шығымын өлшеуге тура келеді, Ол үшін әртүрлі электр өлшеуіш аспаптарын қолданады.

Өлшеу дегеніміз - арнайы техникалық құралдар көмегімен физикалық шамалардың мәнін анықтау.

Өлщеуіш аспаптардың жұмыс істеу принциптерін, олардың атқаратын міндетіне байланыссыз, былай түсіндіруге болады: электр тогы аспап аркылы жүріп айналдыру моментін туғызады, айналдыру моментінің әсерімен спираль серіппесінің 2 қарсы әрекетін жеңеді, қозғалатын бөлік  бұрьшына бұрылады (4.1 - сурет). Бұл жерде нұсқама тіл 3 шкала 4 бойы мен қозғала отырып өлшенетін шаманы көрсетеді. Аспапты ажыратқаннан соң айналдыру моменті жоғалады, қозғалатын бөлік серіппенің серпімділігінің салдарынан алғашқы орнына қайта оралады.

Пайдалану жағдайына байланысты аспаптың қозғалатын бөлігі тез тынышталуы керек. Бұл ауалы немесе магниттік тыныштандырғышымен іске асырылады. Ауалы тыныштандырғышта (4.2,а- сурет) қозғалатын бөлігін тежеу үшін тыныштаңдырғыш камерасындағы ауаны сығу немесе сирету салдарын пайдаланса, магниттік тыныштандырғышында магниттік тежеу принципін пайдаланады (4.2, б-сурет).

                        

4.1-сурет Электр өлшеуіш аспаптың           4.2-сурет. Тыныштандырғыш құрылысы:

қозғалмайтын бөлігінің құрылысы           1-ауалы тыныштандырғыш камерасы,

                                                                         2-поршень, 3-тұрақты магнит

Физикалық шаманың мәні - физикалық шаманың мәнін қабылданған өлшем бірлігі түріндегі сан түрінде бағалау.

Тікелей өлшеу - тікелей тәжірибе барысында физикалық шаманың мәнін өлшеу.

Жанама өлшеу - тікелей өлшенетін физикалың шама мен қажетті өлшенетін шаманың өзара тәуелділігін қолдана отырып өлшеу тәсілі.

Өлшеу қцралдары - өлшеуге арналған нормаланған метрологиялық қасиеттері бар техникалық құралдар.

Өлшеу аспабы - өлшеу ақпарат сигналын қабылдауға ыңғайлы пішінге түрлендіретін өлшеу құралы.

Абсолют дәл аспаптар болмайтындыктаң, аспап көрсетулерінін. нағыз өлшенетін шамадан айырмашылығы болады. Аспаптардын көрсетуі мен өлшенетін параметрдің нақты мәнінің айырмашылығы абсолют кателігі деп аталады.

Абсолют қателігінің өлшенетін параметрдің нақты мөлшеріне қатынасы аспаптың салыстырмалы қателігі деп аталады ү_сал = == ().

Ток пен кернеуді өлшеу

Ток пен кернеуді өлшеу үшін әртүрлі жүйелі өлшеуіш аспаптар – амперметрлер мен вольтметрлер қолданылады. Мөлшері кіші токтарды өлшеу үшін гальванометрлер, микроамперметрлер, миллиамперметрлер, ал мөлшері аз кернеулерді өлшеу үшін милливольтметрлер, микровольтметрлер қолданылады. Амперметрді жүктемеге тізбектеп қосқанда ол өлшенетін тізбектегі токқа әсерін тигізбеуі керек. Сондықтан оның кедергісі энергия қабылдағышының кедергісінен аз болуы тиісті. Амперметрдің кедергісі аз болса, ол тұтынатын қуат та аз болады. Тізбекке қосылған вольтметр өлшенетін кернеуге әсерін тигізбеуі керек, сондықтан қабылдағыштар кедергісіне параллель қосылған вольтметр кедергісі, қабылдағыштар кедергісінен үлкен болуы керек. Үлкен мәнді вольтметр кедергісінде ток мөлшерлі болады, сондықтан ол тұтынатын қуат та аз. 

Өлшеуіш аспаптардың өлшеу шегінен үлкен мөлшердегі ток пен кернеуді өлшеу үшін тұрақты ток тізбегіндегі шунттар мен қосымша кедергілер қолданылады, ал айнымалы токта – өлшеуіш ток немесе кернеу трансформаторлары қолданылады.

Егер амперметрден шкала шегінен асатын токты өлшеу керек, онда апмертерге параллель шунт қосады. Шунт жүктемемен тізбектеле қосылады да, ал амперметр шунтқа параллель қосылады. Шунт деп отырғанымыз жуан константан немесе манганиннен жасалған жалпақ тілікше.

Шунт кедергісін мынадай формуламен анықтайды: мұндағы – шунт кедергісі, - аспаптың өлшеу шегі неше есе өсетіндікті көрсететін сан. Шунтта төрт түйіспелер болады: оның екеуіне аспап, ал қалған екеуіне – электр тізбегінің жалғаушы сымдары қосылады. Осылай қосқан кезде аспап көрсетімдері түйіспелердің өткелдік кедергілеріне байланысты болмайды.  

Мөлшері шкала шегінен асып түсетін кернеуді өлшеу үшін вольтметрге қосымша кедергіні тізбектеп қосады. Егер қосымша резистордың кедергісі вольтметр орамасы кедергісінен 9 есе көп болса, онда екеуіне ортақ кернеудің 0,9-ы қосымша кедергіге, тек 0,1-і вольтметрдің орамасының кедергісіне түседі. Бұл кезде аспаптың өлшеу шегі 10 есе кеңейтіледі. Қосымша резистордың кедергісі мынадай формуламен анықталады: , бұл жерде – аспаптың өлшеу шегінің неше есе кеңейтілуін көрсететін сан.

Шунттар мен қосымша резисторларды аспаптың ішіне орналастырады, не болмаса өлшеу кезінде аспап қысқыштарына қосатындай етіп бөлек жасайды. 

Кедергілерді өлшеу

Кедергілерді өлшеу үшін амперметрге және вольтметр тәсілін пайдалануға болады. Сыналатын резисторға қосылған вольтметр көрсетімін, сол резисторға тізбектеп қосылған амперметр көрсетіміне бөлінген бөлінді арқылы оның кедергісін анықтайды  R=U/I.  Кедергілерді тікелей өлшеу үшін омметр мен мегаомметр деп аталатын аспаптар қолданылады. Олар схемаға тізбектеп не параллель қосылады.

Омметр – ішкі кедергісі  және қосымша кедергісі  магнит-электрлік жүйедегі өлшеу аспабы болып табылады.  Жұмыс кернеуі қосылмай тұрған желінің оқшауламасының кедергісін мегаомметрмен өлшейді. Оның бір қысқышын тексерілетін өткізгіш сымына қосады, ал екіншісін жерге қосады. Мегаомметр индукторының тұтқасын айналдырып аспап шкаласынан өлшенетін кедергінің мәнін оқиды. Мұндағы индуктор кішкене магнитоэлектрлік генератор болып табылады. 

Қуат пен энергияны өлшеу

Тұрақты ток тізбегіндегі қуатты өлшеу үшін арнаулы аспап керек емес, өйткені қуатты P=UI вольтметр мен амперметр көрсетімдерімен есептеп шығаруға болады. Айнымалы ток тізбегіндегі қуат кернеу мен токқа ғана емес, арасындағы фаза ығысуына да тәуелді:  . Сондықтан айнымалы ток қуатын өлшеу үшін арнаулы аспап – электрдинамикалық немесе ферродинамикалық жүйедегі ваттметр қолданылады. Электродинамикалық ваттметрдің айналдырушы моменті кернеу мен ток көбейтіндісіне пропорционал. Ваттметрдің айнымалы ток тізбегіне қосқан кезде екі орауыштағы ток бағытының бірдей игеруі айналдырушы моментке әсер етпейді. Бірақ ваттметр орауыштағы токтың фазасын 180⁰-қа ал айналдырушы моменттін бағытын өзгертеді.

Ферродинамикалық ваттметрлердің дәлдігі төмен. Оларды гистерезис әсеріне байланысты тұрақты ток тізбегінде қолдануға болмайды.