Окончание табл. 10.5

Подгруппа

Наименование подгруппы

К

л

ш

э

Комплексные измерительные установки

Приборы общего применения для измерения параметров электронных ламп и полупроводниковых приборов Приборы для измерения электрических и магнитных свойств материалов Блоки радиоизмерительных приборов Измерительные устройства коаксиальных и волноводных трактов Источники питания для измерений и радиоизмерительных приборов

На электроизмерительных приборах и вспомогательных частях к ним наносят условные обозначения, которые указывают на особенности эксплуатации приборов и их конструкцию. Некоторые из этих обозначений приведены в табл. 10.6.

10.2. ИЗМЕРЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ И ТОКОВ

Общие сведения

Напряжения и токи измеряют в диапазоне от единиц микровольт до сотен киловольт и от долей наноампер до сотен килоампер при частотах от нуля до гигагерц.

Различные методы и средства измерений позволяют получать результаты измерений с погрешностями, составляющими тысячные доли процента, а токов-сотые доли пропента. С наивысшей точностью измеряются постоянные напряжения и токи.

Напряжения и токи измеряют как приборами непосредственной оценки (электромеханической и электронной групп), так и приборами, реализующими методы сравнения. Широко применяются косвенные методы измерения.

Приборы, предназначенные для прямого измерения напряжений, называют вольтметрами.

Таблица 10.6. Условные обозначения, наносимые на электроизмерительные приборы н вспомогательные части (по ГОСТ 23217-78)

№

п/п

по МЭК-51

Наименование

Услов- № Символ ное обо- п/п по значение МЭК-51

Наименование

Условное обозначение

В-1 В-2 В-3

Постоянный ток Переменный ток Постоянный и переменный ток

Измерительная цепь изолирована от корпуса и испыта на напряжением, превышаю щим 500 В, например 2 кВ

Измерительная цепь изолирована от корпуса и испытана напря жением 500 В

1и- /V ,1та- 07 аю-

14 F-5 Электромагнитный прибор

15 F-8 Электродинамический прибор

16 F-9 Ферродинамический прибор

17 F-15 Биметаллический прибор

±

Прибор испытанию прочности' изоляции не подлежит L<S

7 С-7 Прибор или вспомогательная

часть под высоким напряжением (\y\L

8 Д-1 Прибор применять при вер- vi/J

тикальном положении шкалы

9 Д-2 Прибор применять при горизонтальном положении шкалы

10 Д-3 Прибор применять при наклонном положении шкалы (например, под углом 60°) относительно горизонтальной плоскости

И Д-7 Обозначение, указывающее N на ориентирование прибора во внешнем магнитном поле

12 F-1 Магнитоэлектрический прибор

с подвижной рамкой

13 F-3 Магнитоэлектрический прибор

с подвижным магнитом

Q Ф

18 F-16 Электростатический прибор

19 F-20 Электронный преобразователь /фк в измерительной цепи )

О

О

F-33 Внимание! Смотри дополнитель- /1\ ные указания в паспорте и ин-струкции по эксплуатации

F-37 Стальной лист толщиной х (в Fex миллиметрах)

милливольтметрами, киловольтметрами. Их подключают параллельно участку цепи, напряжение на котором нужно измерить.

Приборы, предназначенные для прямого измерения токов, называют амперметрами (миллиамперметрами, микроамперметрами). Их включают в разрыв цепи.

Электромеханические вольтметры и амперметры

Электромеханические вольтметры и амперметры состоят из электрического измерительного механизма той или иной системы и измерительного преобразователя в виде добавочных резисторов или шунтов.

Свойства измерительных механизмов описываются уравнением шкалы, устанавливающим зависимость между линейным (или угловым) перемещением указателя механизма а и измеряемой величиной, воздействующей на механизм. Уравнения шкал измерительных механизмов в сокращенной записи приведены в табл. 10.7. В этих уравнениях: а-линейное или угловое перемещение указателя механизма; S,-коэффициенты чувствительности к току; Sy-коэффициенты чувствительности к напряжению; Iq, Uq-постоянные составляющие тока и напряжения; 1, U.-среднеквадратические значения тока и напряжения; Ijj 1 ,2-среднеквадратические значения токов соответственно в первой и второй катушках механизма; ф-фазовый сдвиг между токами в катушках.

Если катушки механизма типа Д подключены в цепи одного источника, то уравнение его шкалы приводится к виду а = k,S,I , или а =

= k2SuU.2-

в стрелочных (аналоговых) измерительных приборах наибольшее применение находят магнитоэлектрические измерители; характеристики некоторых из них даны в табл. 10.8.

Схемы электромеханических вольтметров приведены на рис. 10.2.

Таблица 10.7. Уравнения шкал измерительных механизмов

РА R1

npZ

Рис. 10.2

и

Таблица 10.8. Измернтелн магннтоэлектричес-кон системы

Сопротивления добавочных резисторов вольтметров, выполненных по схеме на рис. 10.2,а, вычисляют по формуле

Ri = (Unpi - IPA Гра)Дра,

а вольтметров, выполненных по схеме на рис. 10.2,6,-по формулам

Rl = (Unpl - IPA гра)/1РА.

R2 = [(U p2 - IPA Гра)Дра] - R.,

R3 = [(U p3 - IpA Гра)Дра] - (Rl + R2) И Т.Д.,

где U pi-рассчитываемый i-й верхний предел измерения вольтметра; Rj-сопротивление добавочного резистора соответствующего предела измерения; 1рд-ток предельного (или полного) отклонения указателя микроамперметра (милли-

X X X

0-I КЗ 3 кг г! ю I Н=1>-Н==1-Ч=>

Рис. 10.3

амперметра); Гр-сопротивление рамки микроамперметра (все величины-в единицах СИ).

Схемы электромеханических амперметров приведены на рис. 10.3. В амперметрах для расширения пределов измерения используют шунты резисторы, подключаемые параллельно рамке (катушке) измерителя РА. Сопротивления шунтов, включаемых по схеме на рис. 10.3,а, вычисляют по формуле

Ri = ГрА [1ра/(1пр, - 1ра)] = >pa/(ni - 1),

где рассчитываемый i-й верхний предел измерения амперметра; П; = 1 р;/1рд-коэффициент расширения i-ro предела измерения.

Сопротивления многопредельного универсального шунта (рис. 10.3,6) рассчитывают на основании формулы

Hi = 1орЛа = (Ri + грА + R i)/Rш = R/R,>

где -суммарное сопротивление резисторов, включенных непосредственно между входными зажимами амперметра на i-м верхнем пределе измерения; Кд;-суммарное сопротивление резисторов, включенных последовательно с рамкой (катушкой) измерителя РА на i-м пределе измерения; R-общее сопротивление контура из-мфитель - резисторы .

Для рис. 10.3,6: на первом пределе измерения Rmi = R, -I- Rj + R3, Rai = 0; на втором R = = Rj + R3, Ra2 = Ri; на третьем Rj = R3, Кдз = Rj -I- Rl-

При наличии многопредельного универсального шунта пределы измерения тока можно изменять без высключения тока в контролируемой цепи. Пределы измерения амперметров с простыми шунтами (рис. 10.3,а) можно изменять лишь после выключения тока в измеряемой цепи (или при наличии безобрывного переключателя пределов), так как в противном случае возможны многократная перегрузка измерителя и перегорание его рамки (катушки) или токоподводящих пружин.

Рассмотренные шунты называют индивидуальными, поскольку они рассчитаны на применение с конкретными измерителями. Они могут быть внутренними (помещаемыми внутри корпуса прибора) и наружными, монтируемыми вне корпуса прибора.

Промышленные приборы с индивидуальными шунтами не изготовляются, а выпускаются с взаимозаменяемыми калиброванными шунтами, пригодными для подключания к любому измерителю с номинальным падением напряжения на его зажимах, при котором указатель отклоняется до конечного значения шкалы. Калиброванные шунты изготовляются с номинальным паде-

ув2\7

Рис. 10.4

нием напряжения 60 или 75 мВ, которое указывается на шунте или в его паспорте, например 75 mV 500А .

Для измерения переменных напряжений и токов с частотами до нескольких десятков килогерц широко применяют приборы выпрямительной системы, состоящие из измерительного механизма магнитоэлектрической системы, диодного выпрямителя, добавочных резисторов и шунтов.

Сопротивления добавочных резисторов вольтметров выпрямительной системы, вьшолненных по схеме на рис. 10.4,а, вычисляют по формуле

В; = (0,45и,... рЛрА)-(ГрА + Гд).

а вольтметров, вьшолненных по схеме на 10.4,6, по формуле

Ri = (0,9 и .. рЛрА) - (грА + 2гд),

где K.npi i-й верхний предел измерения вольтметра (среднеквадратическое значение синусоидального напряжения); 1рд-ток предельного отклонения указателя измерителя; Гд-сопротивление диода в прямом направлении.

Амперметры выпрямительной системы выполняют по схемам, аналогичным схеме на рис. 10.3, с включением соответствующим образом выпрямляющих диодов.

Показания приборов выпрямительной системы пропорциональны средневьшрямленному значению измеряемых напряжений или токов. Шкалы же их градуируют в среднеквадратичес-ких значениях синусоидального напряжения. Поэтому показания приборов выпрямительной системы равны среднеквадратическому значению напряжения или тока лишь при измерении напряжений и токов синусоидальной формы.

Аналоговые электронные вольтметры

Аналоговые электронные вольтметры применяют для измерения постоянных напряжений (вольтметры вида В2), переменных (вида ВЗ) и импульсных напряжений (вида В4). Электронные универсальные вольтметры (вид В7) могут измерять и постоянные, и переменные напряжения.

Электронные вольтметры постоянного тока имеют усилитель постоянного тока (УПТ), к выходу которого подключается стрелочный из-