Измерение тока и напряжения

Измерения в цепях промышленной частоты

Для измерения тока и напряжения промышленной частоты наиболее часто используют приборы электромагнитной и электродинамической систем.

Для измерения в диапазоне частот 40 500 Гц используются электромагнитные амперметры и вольтметры в виде стационарных или переносных приборов. Стационарные (щитовые) приборы изготавливают однопредельными, чаще всего на 5 А и 100 В, а переносные – многопредельными.

Амперметры представляют собой непосредственно измерительный механизм электромагнитной системы. Число витков катушки и толщина провода выбираются в зависимости от значения измеряемого тока таким образом, чтобы образующееся магнитное поле в месте расположения ферромагнитного сердечника обеспечило полное отклонение подвижной части измерителя при номинальном значении тока.

Электромагнитные амперметры способны выдерживать большие перегрузки по току; мощность, потребляемая амперметрами на 5 - 10 А, примерно равна 0,5 - 2,0 Вт.

В электромагнитных вольтметрах последовательно с катушкой измерительного механизма включено безреактивное добавочное сопротивление. Катушка изготавливается из большого числа витков тонкого медного провода. Для того чтобы вольтметр имел одну шкалу для измерения на постоянном и переменном токе, его полное сопротивление Z_V должно по возможности иметь активный характер, т.е. . Это достигается ограничением частотного диапазона измеряемых напряжений и таким подбором добавочного сопротивления, при котором реактивностью цепи вольтметра можно пренебречь.

Температурная и частотная погрешности у вольтметров электромагнитной системы больше, чем у амперметров. Это объясняется большим числом витков катушки измерительного механизма.

Мощность, потребляемая вольтметром, в зависимости от его конструкции и пределов измерения колеблется в пределах от 3 до 20 Вт.

Электродинамические приборы используются обычно для измерения тока и напряжения в диапазоне 40 Гц 1 кГц. При более высоких частотах появляется значительные дополнительные (частотные) погрешности.

На рис. 6.3 рис. 6.3 представлены схемы соединения катушек электродинамических механизмов, где 1 и 2 неподвижные и подвижные катушки соответственно, I_X – измеряемое действующее значение переменного или постоянного тока, и – подстроечные сопротивления, служащие для компенсации температурных погрешностей.

Возможно использование одной шкалы вольтметра как на постоянном так и на переменном токе т.к. на низких частотах значения реактивного сопротивления вольтметра незначительны.

Собственное потребление мощности электродинамических приборов велико (2 - 20 Вт). Этот недостаток во многих случаях компенсируется тем, что электродинамические приборы позволяют производить измерения в цепях постоянного и переменного тока с большой точностью (приборы класса 0,1; 0,2).

Рис. 6.3. Схемы соединения катушек электродинамических механизмов: а) амперметр (до 0,5 А), б) амперметр (выше 0,5 А), в) вольтметр