A economia de energia e a eficiência energética da indústria não podem ser imaginadas sem medições elétricas, pois é impossível salvar o que você não conhece a conta.

As medições elétricas são realizadas em um dos seguintes tipos: direta, indireta, cumulativa e conjunta. Nome visão direta fala por si, o valor do valor desejado é determinado diretamente pelo dispositivo. Um exemplo de tais medições é a determinação de potência com um wattímetro, corrente com um amperímetro, etc.

visão indiretaé encontrar o valor com base na dependência conhecida deste valor e o valor encontrado pelo método direto. Um exemplo é a determinação da potência sem um wattímetro. Pelo método direto, as fases I, U, são encontradas e a potência é calculada pela fórmula.

Visualizações cumulativas e conjuntas as medições consistem na medição simultânea de várias grandezas semelhantes (cumulativas) ou não semelhantes (conjuntas). Encontrar os valores desejados é realizado resolvendo sistemas de equações com coeficientes obtidos como resultado de medições diretas. O número de equações em tal sistema deve ser igual ao número de quantidades procuradas.

Medições diretas como o tipo mais comum de medição pode ser feito por dois métodos principais:

• método de avaliação direta
• método de comparação de medidas.

O primeiro método é o mais simples, pois o valor do valor desejado é determinado na escala do instrumento.

Este método determina a intensidade da corrente com um amperímetro, a tensão de voltímetros, etc. Dignidade este método pode ser chamado de simplicidade, e a falta de baixa precisão.

As medições por comparação com uma medida são realizadas de acordo com um dos os seguintes métodos: substituição, oposição, coincidência, diferencial e zero. Uma medida é uma espécie de valor de referência de uma certa quantidade.

Métodos diferenciais e nulos– são a base para a operação de pontes de medição. Com o método diferencial são feitas pontes indicadoras desbalanceadas, e com o método zero, balanceadas ou zero.

Em pontes balanceadas, a comparação ocorre com o auxílio de duas ou mais resistências auxiliares, selecionadas de tal forma que com as resistências comparadas elas formam um circuito fechado (rede de quatro terminais), alimentados por uma única fonte e com pontos equipotenciais detectados por o indicador de equilíbrio.

A relação entre as resistências auxiliares é uma medida da relação entre os valores comparados. Um indicador de equilíbrio em cadeias corrente direta atua um galvanômetro e, em circuitos de corrente alternada, um milivoltímetro.

O método diferencial também é chamado de método de diferença, pois é a diferença entre a corrente conhecida e a desejada que afeta o instrumento de medição. O método nulo é um caso limite método diferencial. Por exemplo, no circuito de ponte indicado, o galvanômetro mostra zero se a igualdade for observada:

R1*R3 = R2*R4;

Desta expressão segue:

Rx=R1=R2*R4/R3.

Assim, é possível calcular a resistência de qualquer elemento desconhecido, desde que os outros 3 sejam exemplares. Uma fonte exemplar de corrente contínua também deve ser.

Método de contraste- caso contrário, esse método é chamado de compensação e é usado para comparar diretamente tensão ou EMF, corrente e indiretamente para medir outras grandezas que são convertidas em elétricas.

Dois EMFs de direção oposta que não estão interconectados são ligados ao dispositivo, ao longo dos quais os ramos do circuito são balanceados. Na figura: é necessário encontrar Ux. Com a ajuda de uma resistência ajustável exemplar Rk, tal queda de tensão Uk é alcançada de modo que seja numericamente igual a Ux.

Sua igualdade pode ser julgada pelas leituras do galvanômetro. Se Uki Ux for igual, a corrente no circuito do galvanômetro não fluirá, pois elas são direcionadas de forma oposta. Conhecendo a resistência e a magnitude da corrente, determinamos Uх pela fórmula.

método de substituição- um método no qual o valor desejado é substituído ou combinado com um valor exemplar conhecido, igual em valor ao substituído. Este método é usado para determinar a indutância ou capacitância não valores conhecidos s. Uma expressão que determina a dependência da frequência nos parâmetros do circuito:

fo=1/(√LC)

À esquerda, a frequência f0 definida pelo gerador de RF, à direita, os valores da indutância e capacitância do circuito medido. Ao selecionar a ressonância de frequência, pode-se determinar os valores desconhecidos no lado direito da expressão.

O indicador de ressonância é um voltímetro eletrônico com uma grande resistência de entrada, cujas leituras no momento da ressonância serão as maiores. Se o indutor medido estiver conectado em paralelo com o capacitor de referência e a frequência ressonante for medida, o valor de Lx pode ser encontrado a partir da expressão acima. Da mesma forma, a capacidade desconhecida é encontrada.

Primeiro, o circuito ressonante, consistindo de uma indutância L e uma capacitância exemplar Co, é sintonizado para ressonância em uma frequência fo; ao mesmo tempo, os valores de fo e a capacitância do capacitor Co1 são fixos.

Então, paralelamente ao capacitor exemplar Co, um capacitor Cxi é conectado alterando a capacitância do capacitor exemplar para obter ressonância na mesma frequência fo; consequentemente, o valor desejado é igual a Co2.

Método de correspondência- um método no qual a diferença entre o valor desejado e o conhecido é determinada pela coincidência de marcas de escala ou sinais periódicos. Um exemplo primordial aplicação deste método na vida é a medição velocidade angular rotação de várias peças.

Para fazer isso, uma marca é aplicada ao objeto medido, por exemplo, com giz. Quando a peça com a marca gira, um estroboscópio é direcionado a ela, cuja frequência de piscamento é conhecida inicialmente. Ao ajustar a frequência do estroboscópio, a marca é mantida no lugar. Neste caso, a velocidade de rotação da peça é igual à frequência de intermitência do estroboscópio.

ELÉTRICO
MEDIDAS EM
SISTEMAS
FONTE DE ENERGIA
Docente: Ph.D., Professor Associado do Departamento de EPP
Buyakova Natalya Vasilievna

As medições elétricas são
um conjunto de medições elétricas e eletrônicas,
que pode ser considerado como uma das seções
metrologia. O nome "metrologia" é derivado de dois
Palavras gregas: metron - medida e logos - palavra, doutrina;
literalmente: a doutrina da medida.
NO compreensão moderna a ciência chama-se metrologia
sobre medições, métodos e meios de garantir sua
unidade e formas de alcançar a precisão necessária.
NO Vida real metrologia não é apenas uma ciência, mas também
região atividades práticas associado com
o estudo das grandezas físicas.
Sujeito
metrologia
é
recebendo
informações quantitativas sobre as propriedades dos objetos e
processos, ou seja, medição de propriedades de objetos e processos com
precisão e confiabilidade exigidas.

As medidas são uma das as formas mais importantes conhecimento
natureza pelo homem.
Eles dão característica quantitativa em torno da
do mundo, revelando ao homem o agir na natureza
padrões.
A medição é entendida como um conjunto de operações,
realizado com a ajuda de técnicos especiais
significa que armazena a unidade do valor medido,
permitindo comparar o valor medido com o seu
unidade e obter o valor desta quantidade.
O resultado da medição de X é escrito como
X=A[X],
onde A é um número adimensional, chamado de numérico
o valor de uma quantidade física; [X] - unidade
quantidade física.

MEDIÇÕES ELÉTRICAS

Medição grandezas elétricas como tensão,
resistência, corrente, potência são produzidos com
ajuda vários meios - medindo instrumentos,
circuitos e dispositivos especiais.
O tipo de dispositivo de medição depende do tipo e tamanho
(faixa de valores) do valor medido, bem como de
precisão de medição necessária.
As medições elétricas usam o básico
Unidades SI: volt (V), ohm (Ohm), farad (F),
Henry (G), ampere (A) e segundo (s).

PADRÕES DE UNIDADES DE VALORES ELÉTRICOS

Elétrico
dimensão
isto é
encontrar
(por métodos experimentais) os valores do físico
quantidade expressa em unidades apropriadas
(por exemplo, 3A, 4B).
Os valores das unidades de grandezas elétricas são determinados
acordo internacional de acordo com as leis
física e unidades de grandezas mecânicas.
Desde a "manutenção" de unidades de grandezas elétricas,
definiram
internacional
acordos
associado
Com
dificuldades
eles
presente
"prático"
padrões
unidades
elétrico
quantidades.
Tal
padrões
suportado
Estado
laboratórios metrológicos de diversos países.

Todas as unidades elétricas e magnéticas comuns
as medidas são baseadas no sistema métrico.
NO
consentimento
Com
moderno
definições
elétrica e unidades magnéticas estão todas
unidades derivadas derivadas de certos
fórmulas físicas de unidades métricas comprimento,
massa e tempo.
Uma vez que a maioria dos componentes elétricos e magnéticos
quantidades
não
de modo a
simplesmente
medir,
usando
normas mencionadas, considerou-se que é mais conveniente
instalar
Através dos
relevante
experimentos
padrões derivados para alguns dos
quantidades, enquanto outros são medidos usando tais padrões.

unidades SI

Ampere, unidade de força corrente elétrica, - um de
seis unidades básicas Sistemas SI.
Ampere (A) - a força de uma corrente constante, que, quando
passando por duas retas paralelas
condutores de comprimento infinito com
área de seção transversal circular,
localizado no vácuo a uma distância de 1 m um do
outro, chamaria cada seção do maestro
1 m de comprimento, uma força de interação igual a 2 ∗ 10−7 N.
Volt, unidade de diferença de potencial e eletromotriz
força.
Volt (V) - tensão elétrica Localização ativada
circuito elétrico com uma corrente contínua de 1 A em
consumo de energia 1 W.

Coulomb, unidade de quantidade de eletricidade
(carga elétrica).
Coulomb (C) - a quantidade de eletricidade que passa
Através dos secção transversal condutor em
corrente contínua com potência de 1 A por um tempo de 1 s.
Farad, unidade de capacitância elétrica.
Farad (F) - capacitância do capacitor, nas placas
que, com uma carga de 1 C, um
tensão 1 V.
Henry, unidade de indutância.
Henry é igual à indutância do circuito no qual
surge Auto-indução EMF a 1 V com uniforme
mudança na intensidade da corrente neste circuito em 1 A em 1 s.

Weber, unidade de fluxo magnético.
Weber (WB) - fluxo magnético, enquanto diminui
que a zero no circuito acoplado a ele,
com uma resistência de 1 ohm, flui
carga elétrica igual a 1 C.
Tesla, unidade de indução magnética.
Tesla (Tl) - indução magnética de um
campo magnético no qual o fluxo magnético
por uma área plana de 1 m2,
perpendicular às linhas de indução é igual a 1 Wb.

10. INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO

Os instrumentos elétricos de medição são mais frequentemente usados ​​para medir
valores instantâneos de grandezas elétricas, ou
não elétrico, convertido em elétrico.
Todos os dispositivos são divididos em analógicos e digitais.
Os primeiros geralmente mostram o valor da medida
valores por meio de uma seta movendo-se
escala de graduação.
Estes últimos estão equipados com um display digital, que
mostra o valor medido como um número.
Instrumentos digitais na maioria das medições são mais
preferidos, pois são mais precisos, mais convenientes
ao fazer leituras e, em geral, são mais versáteis.

11.

Multímetros digitais
("multímetros") e voltímetros digitais são usados
para medições de média a alta precisão
resistência DC, bem como tensão e
alimentação CA.
Analógico
eletrodomésticos
gradualmente
são forçados a sair
digital, embora ainda encontrem aplicação onde
baixo custo é importante e alta precisão não é necessária.
Para as medições de resistência e impedância mais precisas
resistência (impedância) estão medindo
pontes e outros medidores especializados.
Para registrar o curso da mudança do valor medido
com o tempo, dispositivos de gravação são usados ​​- gravadores de gráfico de tiras e osciloscópios eletrônicos,
analógico e digital.

12. INSTRUMENTOS DIGITAIS

Todos os instrumentos de medição digital (exceto
protozoários) amplificadores e outros
blocos para converter o sinal de entrada em um sinal
tensão, que é então digitalizada
conversor analógico-digital (ADC).
Um número que expressa o valor medido é exibido no
diodo emissor de luz (LED), fluorescente a vácuo ou
cristal líquido (LCD) indicador (display).
O instrumento é normalmente operado por um
microprocessador e eletrodomésticos simples microprocessador
combinado com um ADC em um único circuito integrado.
Os instrumentos digitais são adequados para trabalhar com
conexão com um computador externo. Em alguns tipos
medições como um computador muda de medição
funções do dispositivo e dá comandos de transferência de dados para suas
em processamento.

13. Conversores analógico-digitais (ADC)

Existem três tipos principais de ADCs: integrando,
aproximação sucessiva e paralela.
O ADC integrado calcula a média do sinal de entrada
Tempo. Dos três tipos listados, este é o mais preciso,
ainda que o mais lento. Tempo de conversão
integrando ADC está na faixa de 0,001 a 50 s e
mais, o erro é 0,1-0,0003%.
Erro SAR ADC
um pouco mais (0,4-0,002%), mas o tempo
conversão - de 10 ms para 1 ms.
Os ADCs paralelos são os mais rápidos, mas também
o menos preciso: seu tempo de conversão é da ordem de 0,25
ns, erro - de 0,4 a 2%.

14.

15. Métodos de discretização

O sinal é amostrado no tempo por
medindo-o em pontos individuais no tempo e
segurando (armazenando) os valores medidos por um tempo
convertendo-os em formato digital.
A sequência de valores discretos obtidos
pode ser exibido na forma de uma curva com
forma de onda; quadrando esses valores e
resumindo, podemos calcular a raiz quadrada média
valor do sinal; também podem ser usados ​​para
cálculos
Tempo
subir,
máximo
valor, média de tempo, espectro de frequência, etc.
A discretização temporal pode ser feita tanto para
um período de sinal ("tempo real"), ou (com
amostragem sequencial ou aleatória) por linha
períodos recorrentes.

16. Voltímetros e multímetros digitais

Digital
voltímetros
e
multímetros
a medida
valor quase estático da quantidade e indique-o em
forma digital.
Voltímetros medem diretamente a tensão,
geralmente DC, enquanto os multímetros podem medir
Tensão AC e DC, intensidade da corrente,
Resistência DC e às vezes temperatura.
Estes testes e medições mais comuns
eletrodomésticos propósito geral com erro de medição de 0,2
até 0,001% pode ter um display digital de 3,5 ou 4,5 dígitos.
O sinal de "meio inteiro" (dígito) é uma indicação condicional de que
o visor pode mostrar números que estão fora do alcance
número nominal de caracteres. Por exemplo, um display de 3,5 dígitos (3,5 dígitos) na faixa de 1-2V pode mostrar
tensão de até 1.999 V.

17.

18. Medidores de impedância

São instrumentos especializados que medem e exibem
capacitância do capacitor, resistência do resistor, indutância
indutores ou resistência total (impedância)
conectar um capacitor ou indutor a um resistor.
Existem dispositivos deste tipo para medir capacitância de 0,00001 pF
até 99,999 uF, resistências de 0,00001 ohm a 99,999 k ohm e
indutância de 0,0001mH a 99,999G.
As medições podem ser feitas em frequências de 5 Hz a 100 MHz, embora nem
um dispositivo não cobre toda a faixa de frequência. Nas frequências
próximo de 1 kHz, o erro pode ser de apenas 0,02%, mas
precisão diminui perto dos limites das faixas de frequência e medida
valores.
A maioria dos instrumentos também pode mostrar derivativos
quantidades como o fator de qualidade de uma bobina ou o fator de perda
capacitor, calculado a partir dos principais valores medidos.

19.

20. INSTRUMENTOS ANALÓGICOS

Para medir tensão, corrente e resistência em
permanente
atual
Aplique
analógico
dispositivos magnetoelétricos com ímã permanente e
parte móvel multi-voltas.
Tais dispositivos do tipo ponteiro são caracterizados
erro de 0,5 a 5%.
Eles são simples e baratos (por exemplo, automóveis
instrumentos mostrando corrente e temperatura), mas não
usado onde há necessidade de
precisão significativa.

21. Dispositivos magnetoelétricos

Em tais dispositivos, a força de interação é usada
campo magnético com corrente nas espiras do enrolamento móvel
parte, tendendo a virar a última.
O momento desta força é equilibrado pelo momento
gerado pela contramola, de modo que
cada valor de corrente corresponde a um determinado
posição do ponteiro na escala. A parte móvel tem
a forma de uma armação de arame multi-voltas com dimensões de
3-5 a 25-35 mm e o mais leve possível.
Móvel
papel,
estabelecido
no
pedra
rolamentos ou suspenso em um metal
fita, colocada entre os pólos de um forte
ímã permanente.

22.

Duas molas helicoidais que equilibram o torque
momento, também servem como condutores do enrolamento do móvel
partes.
Magnetoelétrico
dispositivo
reage
no
atual,
passando pelo enrolamento de sua parte móvel e, portanto,
representa
você mesma
amperímetro
ou,
mais precisamente,
miliamperímetro (porque o limite superior da faixa
medição não exceda aproximadamente 50 mA).
Pode ser adaptado para medir correntes de maior
força conectando paralelamente ao enrolamento da parte móvel
resistor de derivação com baixa resistência a
o enrolamento da parte móvel ramificou-se apenas uma pequena fração
corrente total medida.
Tal dispositivo é adequado para correntes medidas
muitos milhares de amperes. Se em série com
conecte um resistor adicional com um enrolamento, então o dispositivo
transformar em um voltímetro.

23.

A queda de tensão em tal série
conexão
é igual a
trabalhar
resistência
resistor para a corrente mostrada pelo dispositivo, de modo que
a escala pode ser graduada em volts.
Para
Faz
a partir de
magnetoelétrico
ohmímetro de miliamperímetro, você precisa conectar a ele
resistores medidos em série e se aplicam a
isto é
consistente
composto
permanente
tensão, como de uma bateria.
A corrente em tal circuito não será proporcional
resistência e, portanto, é necessária uma escala especial,
não linearidade corretiva. Então será possível
fazer uma leitura direta da resistência em uma escala, embora
e com precisão não muito alta.

24. Galvanômetros

Para
magnetoelétrico
eletrodomésticos
relacionar
e
galvanômetros são instrumentos altamente sensíveis para
medições de correntes extremamente baixas.
Não há rolamentos em galvanômetros, sua parte móvel
pendurado em uma fita ou fio fino, usado
campo magnético mais forte, e a seta é substituída
um espelho colado ao fio de suspensão (Fig. 1).
O espelho gira junto com a parte móvel, e
canto
seu
virar
avaliado
sobre
deslocamento
o ponto de luz que ele lança na balança,
instalado a uma distância de cerca de 1 m.
Os galvanômetros mais sensíveis são capazes de fornecer
desvio na escala, igual a 1 mm, com uma mudança na corrente
apenas 0,00001 uA.

25.

Figura 1. UM GALVANÔMETRO ESPELHO mede a corrente
passando pelo enrolamento de sua parte móvel, colocado em
campo magnético, de acordo com o desvio do ponto de luz.
1 - suspensão;
2 - espelho;
3 - lacuna;
4 - permanente
magnético;
5 - enrolamento
parte móvel;
6 - mola
suspensão.

26. DISPOSITIVOS DE GRAVAÇÃO

Dispositivos de gravação registram o "histórico" de mudança
valor medido.
Os tipos mais comuns desses dispositivos são
registradores de tiras que registram a curva de mudança com uma caneta
valores em fita de papel gráfico, analógico
osciloscópios eletrônicos varrendo a curva do processo
no
tela
feixe de elétrons
tubos,
e
digital
osciloscópios que armazenam uma vez ou raramente
sinais repetitivos.
A principal diferença entre esses dispositivos é a velocidade.
registros.
Fita
gravadores
Com
eles
em movimento
peças mecânicas são mais adequadas para registro
sinais que mudam em segundos, minutos e até mais lentos.
Os osciloscópios eletrônicos são capazes de registrar
sinais que mudam ao longo do tempo de partes por milhão
segundos a vários segundos.

27. PONTES DE MEDIÇÃO

Medindo
ponte
isto é
usualmente
quatro ombros
elétrico
corrente,
elaborado
a partir de
resistores,
capacitores e indutores, projetados para
determinar a razão dos parâmetros desses componentes.
A um par de pólos opostos do circuito está conectado
fonte de alimentação, e para o outro - um detector nulo.
As pontes de medição são usadas apenas nos casos em que
a mais alta precisão de medição é necessária. (Para medições com
meio
precisão
Melhor
desfrutar
digital
aparelhos, pois são mais fáceis de manusear.)
Melhor
transformador
medindo
pontes
corrente alternada são caracterizadas por um erro (medidas
razão) da ordem de 0,0000001%.
A ponte mais simples para medir resistência tem o nome de
seu inventor C. Wheatstone

28. Ponte de medição DC dupla

Figura 2. PONTE DE MEDIÇÃO DUPLA (ponte Thomson) mais variante exata Ponte de Wheatstone adequada para medição
resistência de resistores de referência de quatro pólos na área
microohm.

29.

É difícil conectar fios de cobre a um resistor sem introduzir
enquanto a resistência dos contatos é da ordem de 0,0001 Ohm ou mais.
No caso de uma resistência de 1 ohm, tal condutor de corrente introduz um erro
da ordem de apenas 0,01%, mas para uma resistência de 0,001 ohm
o erro será de 10%.
Ponte de medição dupla (ponte Thomson), cujo esquema
mostrado na fig. 2, projetado para medir
resistência de resistores de referência de pequena denominação.
A resistência de tais resistores de referência de quatro pólos
definida como a razão entre a tensão e seu potencial
terminais (p1, p2 do resistor Rs e p3, p4 do resistor Rx na Fig. 2) para
corrente através de seus terminais de corrente (c1, c2 e c3, c4).
Com esta técnica, a resistência do conector
fios não introduz erros no resultado da medição do
resistência.
Dois braços adicionais m e n eliminam a influência
fio de conexão 1 entre os terminais c2 e c3.
As resistências m e n desses braços são selecionadas de modo que
a igualdade M/m = N/n foi satisfeita. Então, mudando
resistência Rs, reduza o desequilíbrio a zero e encontre Rx =
Rs(N/M).

30. Medindo pontes CA

As pontes de medição mais comuns
corrente alternada são projetados para medições tanto em
frequência de rede 50-60 Hz, ou em frequências de áudio
(geralmente em torno de 1000 Hz); especializado
pontes de medição operam em frequências de até 100 MHz.
Como regra, na medição de pontes de corrente alternada
em vez de dois ombros que definem precisamente a proporção
tensão, um transformador é usado. Para exceções
esta regra inclui a ponte de medição
Maxwell - Vinho.

31. Ponte de Medição Maxwell - Veena

Figura 3. PONTE DE MEDIÇÃO MAXWELL - VINA para
comparando os parâmetros dos indutores de referência (L) e
capacitores (C).

32.

Essa ponte de medição permite comparar padrões
indutância (L) com padrões de capacitância no desconhecido
exatamente a frequência de operação.
Padrões de capacitância são usados ​​em medições de alta
precisão,
porque o
elas
construtivamente
mais fácil
padrões de precisão de indutância, mais compacto,
são mais fáceis de blindar e praticamente não criam
campos eletromagnéticos externos.
As condições de equilíbrio para esta ponte de medição são:
Lx = R2*R3*C1 e Rx = (R2*R3)/R1 (Fig. 3).
A ponte é equilibrada mesmo no caso de "impuro"
fonte de alimentação (ou seja, uma fonte de sinal contendo
harmônicos da frequência fundamental), se o valor de Lx não for
dependente da frequência.

33. Ponte de medição do transformador

Figura 4. PONTE DE MEDIÇÃO DO TRANSFORMADOR
corrente alternada para comparação do mesmo tipo de
resistência

34.

Uma das vantagens das pontes de medição AC
- facilidade de definir a proporção exata de tensões por meio de
transformador.
Ao contrário dos divisores de tensão construídos a partir de
resistores, capacitores ou indutores,
transformadores por um longo tempo reter
relação de tensão constante e raramente
requerem recalibração.
No
arroz.
4
apresentado
esquema
transformador
ponte de medição para comparar dois semelhantes completos
resistência.
Para as desvantagens da ponte de medição do transformador
posso
atribuído
então,
o que
atitude,
dado
transformador, até certo ponto depende da frequência
sinal.
isto
conduz
para
precisar
Projeto
transformador
medindo
pontes
só
por
faixas de frequência limitadas nas quais garantia
precisão do passaporte.

35. MEDIÇÃO DE SINAL AC

No caso de sinais AC variantes no tempo
geralmente é necessário medir algumas de suas características,
relacionado aos valores instantâneos do sinal.
Mais frequentemente
Total
desejável
conhecer
rms
(efetivos) valores das grandezas elétricas da variável
corrente, uma vez que a potência de aquecimento a uma tensão de 1V
corrente contínua corresponde à potência de aquecimento em
tensão 1 V CA.
Além disso, outras quantidades podem ser de interesse,
por exemplo, máximo ou médio valor absoluto.
Valor de tensão RMS (efetivo)
(ou força AC) é definida como a raiz
quadrado da tensão quadrática média no tempo
(ou força atual):

36.

onde T é o período do sinal Y(t).
O valor máximo Ymax é o valor instantâneo mais alto
sinal, e o valor absoluto médio de YAA é o valor absoluto,
tempo médio.
Com uma forma senoidal de oscilação Yeff = 0,707Ymax e
YAA = 0,637Ymáx.

37. Medição de tensão e corrente CA

Quase todos os instrumentos de medição de tensão e força
corrente alternada mostra o valor que
propõe-se considerar como valor efetivo
sinal de entrada.
No entanto, em dispositivos baratos, muitas vezes de fato
a média absoluta ou máxima é medida
valor do sinal, e a escala é graduada de modo que
indicação
correspondia
equivalente
valor efetivo sob a suposição de que a entrada
o sinal é senoidal.
Não se deve esquecer que a precisão de tais instrumentos
extremamente baixo se o sinal não for senoidal.

38.

Instrumentos capazes de medir a verdadeira eficácia
valor dos sinais AC, pode ser
baseado em um dos três princípios:
multiplicação, amostragem de sinal ou térmica
transformações.
Dispositivos baseados nos dois primeiros princípios, como
geralmente respondem à tensão, e
instrumentos de medição elétricos - para corrente.
Ao usar resistores adicionais e shunt
todos os dispositivos podem medir corrente e
Voltagem.

39. Instrumentos de medição elétrica térmica

A mais alta precisão de medição valores efetivos
Voltagem
e
atual
providenciar
térmico
instrumentos elétricos de medição. Eles usam
conversor de corrente térmica na forma de um pequeno
cartucho de vidro evacuado com aquecimento
fio (0,5-1 cm de comprimento), cuja parte central
um pequeno cordão preso à junção quente do termopar.
O cordão fornece contato térmico e ao mesmo tempo
isolamento elétrico.
Com o aumento da temperatura, diretamente relacionado
eficaz
valor
atual
dentro
aquecimento
fio, na saída do termopar há um termo-EMF
(Voltagem de corrente contínua).
Esses transdutores são adequados para medir força
corrente alternada com uma frequência de 20 Hz a 10 MHz.

40.

Na fig. 5 mostra um diagrama esquemático de um
instrumento de medição elétrico com dois combinados
de acordo com os parâmetros dos conversores térmicos de corrente.
Quando uma tensão CA é aplicada ao circuito de entrada
Vac na saída do termopar do conversor TC1 ocorre
Tensão DC, o amplificador A cria
constante
atual
dentro
aquecimento
Procrastinação
conversor TC2, no qual o termopar do último
fornece a mesma tensão CC que o convencional
Um instrumento DC mede a corrente de saída.

41.

Figura 5. MEDIDOR ELÉTRICO TÉRMICO para
medição de valores efetivos de tensão e energia CA
atual.
Com a ajuda de um resistor adicional, o medidor de corrente descrito pode ser
transformá-lo em um voltímetro. Como os medidores elétricos térmicos
dispositivos medem diretamente correntes apenas de 2 a 500 mA, para
medições atuais maior força shunts de resistores são necessários.

42. Medição de potência e energia AC

Potência consumida pela carga no circuito AC
atual, é igual ao produto médio do tempo
valores instantâneos de tensão e corrente de carga.
Se a tensão e a corrente variam senoidalmente (como
isso geralmente acontece), então a potência P pode ser representada em
P = EI cosj, onde E e I são os valores efetivos
tensão e corrente, e j é o ângulo de fase (ângulo de deslocamento)
senoides de tensão e corrente.
Se a tensão for expressa em volts e a corrente em amperes,
a potência será expressa em watts.
O fator cosj, chamado de fator de potência,
caracteriza
grau
Sincronia
hesitação
tensão e corrente.

43.

A PARTIR DE
econômico
pontos
visão,
a maioria
importante
quantidade elétrica - energia.
A energia W é determinada pelo produto da potência e
tempo de consumo. NO forma matemática isto é
está escrito assim:
Se o tempo (t1 - t2) for medido em segundos, a tensão e estiver em volts e a corrente i estiver em amperes, então a energia W será
expressa em watts-segundos, ou seja, joules (1 J = 1 W*s).
Se o tempo é medido em horas, então a energia é medida em watts-hora. Na prática, é mais conveniente expressar a eletricidade em termos de
quilowatt-hora (1 kWh = 1000 Wh).

44. Medidores de eletricidade por indução

O medidor de indução nada mais é do que
como um motor CA de baixa potência com
dois enrolamentos - enrolamento de corrente e tensão.
Um disco condutor colocado entre os enrolamentos
gira
debaixo
ação
torque
momento,
proporcional ao consumo de energia.
Este momento é equilibrado pelas correntes induzidas
disco com um ímã permanente, de modo que a velocidade de rotação
unidade é proporcional ao consumo de energia.

45.

O número de revoluções do disco em um determinado tempo
proporcionalmente à eletricidade total recebida para
é hora do consumidor.
O número de rotações do disco é contado por um contador mecânico,
que mostra a eletricidade em quilowatts-hora.
Dispositivos deste tipo são amplamente utilizados como
medidores de eletricidade residencial.
Seu erro, via de regra, é de 0,5%; elas
têm uma longa vida útil sob qualquer
níveis de corrente permitidos.

SOBRE O ASSUNTO:

"MEDIDAS ELÉTRICAS"

Introdução

O desenvolvimento da ciência e da tecnologia sempre esteve intimamente ligado ao progresso no campo das medições. Grande importância medidas para a ciência foram enfatizadas por alguns cientistas.

G. Galileu: "Medir tudo o que está disponível para medição e tornar acessível tudo o que lhe é inacessível."

DI. Mendeleev: "A ciência começa assim que eles começam a medir, Ciências Exatas impensável sem medida.

Kelvin: "Tudo é conhecido apenas na medida em que pode ser medido."

As medições são uma das principais formas de entender a natureza, seus fenômenos e leis. Cada nova descoberta no campo dos recursos naturais e ciências técnicas precedido grande número várias medições. (G. Ohm - lei de Ohm; P. Lebedev - pressão leve).

Um papel importante é desempenhado pelas medições na criação de novas máquinas, estruturas e na melhoria da qualidade do produto. Por exemplo, durante o teste do maior gerador de turbina de bancada do mundo 1200 MW, criado na Associação de Leningrado "Elektrosila", as medições foram feitas em 1500 de seus vários pontos.

Especialmente papel importante reproduzir medições elétricas de grandezas elétricas e não elétricas.

O primeiro instrumento de medição elétrica do mundo força elétrica"foi criado em 1745 pelo acadêmico G.V. Rokhman, associado de M.V. Lomonossov.

Era um eletrômetro - um dispositivo para medir a diferença de potencial. No entanto, somente a partir do segundo metade do século XIX século em conexão com a criação de geradores energia elétrica a questão do desenvolvimento de vários instrumentos de medição elétrica surgiu acentuadamente.

A segunda metade do século 19, início do século 20, - engenheiro elétrico russo M.O. Dolivo-Dobrovolsky desenvolveu um amperímetro e um voltímetro, um sistema eletromagnético; mecanismo de medição por indução; Fundamentos de dispositivos ferrodinâmicos.

Ao mesmo tempo, o físico russo A.G. Stoletov - a lei da mudança na permeabilidade magnética, sua medição.

Ao mesmo tempo, o acadêmico B.S. Jacobi - dispositivos para medir a resistência de um circuito elétrico.

Então - D.I. Mendeleev - a teoria exata dos pesos, uma introdução à Rússia sistema métrico medidas, organização de um departamento de verificação de instrumentos elétricos de medição.

1927 - Leningrado construiu a primeira fábrica doméstica de fabricação de instrumentos "Elektropribor" (agora - Vibrador - produção de contadores).

30 anos - fábricas de instrumentos foram construídas em Kharkov, Leningrado, Moscou, Kyiv e outras cidades.

De 1948 a 1967, o volume de produção de instrumentos aumentou 200 vezes.

Nos planos quinquenais subsequentes, o desenvolvimento da fabricação de instrumentos prossegue em um ritmo invariavelmente superior.

Principais conquistas:

– Dispositivos analógicos para avaliação direta de propriedades melhoradas;

– Dispositivos de controle de sinalização analógica de perfil estreito;

– Capacitores semiautomáticos de precisão, pontes, divisores de tensão, outras instalações;

– Instrumentos de medição digitais;

– Aplicação de microprocessadores;

– Computador de medição.

A produção moderna é impensável sem meios modernos Medidas. Os equipamentos de medição elétrica estão sendo constantemente aprimorados.

Na instrumentação, as realizações da eletrônica de rádio são amplamente utilizadas, Ciência da Computação, e outras conquistas da ciência e tecnologia. Cada vez mais, microprocessadores e microcomputadores estão sendo usados.

O estudo da unidade curricular "Medições eléctricas" visa:

– Estudo do dispositivo e do princípio de funcionamento dos instrumentos elétricos de medição;

– Classificação de instrumentos de medição, familiaridade com símbolos em escalas de instrumentos;

– Técnicas básicas de medição, seleção de certos instrumentos de medição dependendo do valor medido e dos requisitos de medição;

– Conhecimento das principais direções da instrumentação moderna.

1 . Conceitos básicos, métodos de medição e erros

por mediçãoé chamado de encontrar os valores de uma quantidade física empiricamente com a ajuda de meios técnicos especiais.

As medições devem ser realizadas em geral unidades aceitas.

Meios de medições elétricas chamado meios técnicos usado em medições elétricas.

Distinguir os seguintes tipos instrumentos de medição elétrica:

– Instrumentos elétricos de medição;

– Transdutores de medição;

– Instalações elétricas de medição;

- Medindo Sistemas de informação.

a medida chamado de instrumento de medição projetado para reproduzir uma quantidade física de um determinado tamanho.

instrumento de medição elétrica é um meio de medições elétricas, projetado para gerar sinais de informações de medição na forma de um percepção direta observador.

transdutor de medição chamado de meio de medições elétricas, projetado para gerar sinais de medição de informações em uma forma conveniente para transmissão, transformação posterior, armazenamento, mas não passível de percepção direta.

Instalação de medição elétrica consiste em uma série de instrumentos de medição e dispositivos auxiliares. Ele pode ser usado para produzir mais precisos e medições complexas, verificação e calibração de instrumentos, etc.

Medindo sistemas de informação são um conjunto de instrumentos de medição e dispositivos auxiliares. Projetado para receber automaticamente informações de medição de várias de suas fontes, para sua transmissão e processamento.

Classificação de medição :

uma). Dependendo do método de obtenção do resultado, direto e indireto :

Direto chamadas medições, cujo resultado é obtido diretamente de dados experimentais (medição de corrente com um amperímetro).

Indireto são chamadas de medições nas quais o valor desejado não é medido diretamente, mas é encontrado como resultado do cálculo por fórmulas conhecidas. Por exemplo: P=U·I, onde U e I são medidos por instrumentos.

b). Dependendo da totalidade dos métodos de uso dos princípios e meios de medição todos os métodos são divididos em métodos métodos de avaliação e comparação direta .

Método de avaliação direta– o valor medido é determinado diretamente do dispositivo de leitura do dispositivo de medição ação direta(medição de corrente com um amperímetro). Este método é simples, mas tem baixa precisão.

Método de comparação- o valor medido é comparado com o conhecido (por exemplo: medir a resistência comparando-a com uma medida de resistência - uma bobina de resistência exemplar). O método de comparação é dividido em zero, diferencial e substituição .

Nulo- o valor medido e conhecido atuam simultaneamente no dispositivo de comparação, zerando suas leituras (por exemplo: medição resistência elétrica ponte equilibrada).

Diferencial- um comparador mede a diferença entre o valor medido e o valor conhecido.

método de substituição– o valor medido é substituído na configuração de medição por um valor conhecido.

Este método é o mais preciso.

Erros de medição

Os resultados da medição de uma quantidade física fornecem apenas seu valor aproximado devido a várias razões. O desvio do resultado da medição do valor real da quantidade medida é chamado de erro de medição.

Distinguir absoluto e relativo erro.

Erro absoluto medição é igual à diferença entre o resultado da medição Au e o valor real da grandeza medida A:

Correção: sim=A-Ai

Assim, o verdadeiro valor da quantidade é: A=Au+dA.

Você pode descobrir o erro comparando as leituras do dispositivo com as leituras do dispositivo exemplar.

Erro relativo medida g A é a razão erro absoluto medidas para valor real valor medido, expresso em %:

%

Exemplo: O dispositivo mostra U=9,7 V. O valor real de U=10 V determina DU e g U:

ÄU=9,7–10=–0,3 V g U =

%=3%.

Os erros de medição têm sistemático e aleatório componentes. Primeiro permanecem constantes durante medições repetidas, eles são determinados, e sua influência no resultado da medição é eliminada através da introdução de uma correção . Segundo mudar aleatoriamente e não podem ser identificados ou eliminados .

Na prática de medições elétricas, o conceito é mais frequentemente usado erro reduzido rp:

Esta é a razão do erro absoluto para o valor nominal da quantidade medida ou para último dígito de acordo com a escala do instrumento:

%

Exemplo: DU = 0,3 V. O voltímetro é projetado para 100 V. g p \u003d?

g p \u003d 0,3 / 100 100% \u003d 0,3%

Os erros de medição podem ser devidos a :

uma). Instalação incorreta do dispositivo (horizontal, em vez de vertical);

b). Contabilidade incorreta do ambiente (umidade externa, tє).

dentro). Influência de campos eletromagnéticos externos.

G). Leituras imprecisas, etc.

Na fabricação de instrumentos elétricos de medição, são utilizados determinados meios técnicos que proporcionam um ou outro nível de precisão.

O erro devido à qualidade da fabricação do dispositivo é chamado - erro básico .

De acordo com a qualidade de fabricação, todos os dispositivos são divididos em classes de precisão : 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0.

A classe de precisão é indicada nas escalas dos instrumentos de medição. Denota o erro máximo básico permitido reduzido do instrumento:

%.

Com base na classe de precisão ao verificar o dispositivo, é determinado se ele é adequado para operação posterior, ou seja, se corresponde à sua classe de precisão.

Os instrumentos de medição elétrica são projetados para medir parâmetros que caracterizam: 1) processos em sistemas elétricos: correntes, tensões, potências, energia elétrica, frequências, deslocamentos de fase. Para isso, são utilizados amperímetros, voltímetros, wattímetros, medidores de frequência, medidores de fase; medidores elétricos...
()

e método de comparação.
(ENGENHARIA ELÉTRICA GERAL)

Medidas

Informações básicas sobre instrumentos elétricos de medição e instrumentos elétricos de medição

Os meios de medição elétrica incluem: medidas, instrumentos elétricos de medição, transdutores de medição, instalações elétricas de medição e sistemas de informação de medição. Medidas chamados instrumentos de medição projetados para reproduzir uma quantidade física de um determinado tamanho ....
(CONTROLE AUTOMÁTICO DE PROCESSOS TECNOLÓGICOS DE PERFURAÇÃO DE POÇOS DE PETRÓLEO E GÁS)

A. Medições elétricas

O desenvolvimento da ciência e da tecnologia está intrinsecamente ligado às medições. D. I. Mendeleev escreveu: “A ciência começa assim que eles começam a medir, a ciência exata é impensável sem medida”. W. T. Kelvin disse: "Todas as coisas são conhecidas apenas na medida em que podem ser medidas". É bastante natural que a engenharia elétrica ...
(TEORIA DOS CIRCUITOS ELÉTRICOS)

Medições elétricas, classificação de instrumentos de medição

Medição - encontrar os valores de quantidades físicas empiricamente usando meios especiais, chamados instrumentos de medição, e a expressão desses valores em unidades aceitas Fridman A. E. Teoria da confiabilidade metrológica de instrumentos de medição // Questões fundamentais teoria da precisão. São Petersburgo: Ciência,...
(INOVAÇÃO TEÓRICA)

Métodos básicos de medições elétricas. Erros do instrumento

Existem dois métodos principais de medições elétricas: método de avaliação direta e método de comparação. No método de avaliação direta, o valor medido é lido diretamente na escala do instrumento. Neste caso, a escala do dispositivo de medição é pré-calibrada de acordo com o dispositivo de referência ...
(ENGENHARIA ELÉTRICA GERAL)

Objetos medições elétricas são todas as grandezas elétricas e magnéticas: corrente, tensão, potência, energia, fluxo magnético, etc. Determinar os valores dessas grandezas é necessário para avaliar o funcionamento de todos os dispositivos elétricos, o que determina a excepcional importância das medições na engenharia elétrica.

Dispositivos de medição elétrica também são amplamente utilizados para medir grandezas não elétricas (temperatura, pressão, etc.), que para este fim são convertidas em proporcionais. grandezas elétricas. Esses métodos de medição são conhecidos como nome comum medições elétricas de grandezas não elétricas. O uso de métodos de medição elétrica torna possível transmitir de forma relativamente simples as leituras de instrumentos a longas distâncias (telemetria), controlar máquinas e aparelhos (controle automático), realizar automaticamente operações matemáticas em grandezas medidas, simplesmente registrar (por exemplo, em fita) o progresso de processos controlados, etc. Assim, as medições elétricas são necessárias na automação de uma ampla variedade de processos industriais.

Na União Soviética, o desenvolvimento da instrumentação elétrica acompanha o desenvolvimento da eletrificação do país, e especialmente rapidamente após a Grande Guerra Patriótica. A alta qualidade do equipamento e a precisão necessária dos dispositivos de medição em operação são garantidas pela supervisão estatal de todas as medidas e dispositivos de medição.

12.2 Medidas, instrumentos de medição e métodos de medição

A medição de qualquer quantidade física consiste em sua comparação por meio de um experimento físico com o valor da quantidade física correspondente tomada como unidade. NO caso Geral para tal comparação do valor medido com a medida - a reprodução real da unidade de medida - você precisa dispositivo de comparação. Por exemplo, uma bobina de resistência exemplar é usada como medida de resistência em conjunto com um dispositivo de comparação - uma ponte de medição.

A medição é bastante simplificada se houver instrumento de leitura direta(também chamado de instrumento indicador), mostrando o valor numérico da quantidade medida diretamente na escala ou mostrador. Exemplos são amperímetro, voltímetro, wattímetro, medidor de energia elétrica. Ao medir com tal dispositivo, uma medida (por exemplo, uma bobina de resistência exemplar) não é necessária, mas a medida era necessária ao graduar a escala deste dispositivo. Como regra, os dispositivos de comparação têm maior precisão e sensibilidade, mas a medição com dispositivos de leitura direta é mais fácil, rápida e barata.

Dependendo de como os resultados da medição são obtidos, existem medições diretas, indiretas e cumulativas.

Se o resultado da medição fornecer diretamente o valor desejado da quantidade investigada, tal medição pertence ao número de medições diretas, por exemplo, medição de corrente com um amperímetro.

Se a grandeza medida deve ser determinada com base em medições diretas de outras grandezas físicas às quais a grandeza medida está associada a uma certa dependência, então a medição é classificada como indireta. Por exemplo, será indireto medir a resistência de um elemento de circuito elétrico ao medir tensão com um voltímetro e corrente com um amperímetro.

Deve-se ter em mente que com a medição indireta é possível uma diminuição significativa da precisão em comparação com a precisão da medição direta devido à adição de erros nas medições diretas das grandezas incluídas nas equações de cálculo.

Em alguns casos resultado final a medição foi derivada dos resultados de vários grupos de medições diretas ou indiretas de grandezas individuais, e a grandeza em estudo depende das grandezas medidas. Tal medida é chamada cumulativo. Por exemplo, as medições cumulativas incluem a determinação do coeficiente de temperatura da resistência elétrica de um material com base nas medições da resistência do material em várias temperaturas. Medições cumulativas são típicas para estudos de laboratório.

Dependendo do método de uso de instrumentos e medidas, costuma-se distinguir entre os seguintes métodos principais de medição: medição direta, zero e diferencial.

Ao usar por medição direta(ou leitura direta) o valor medido é determinado por

leitura direta da leitura de um instrumento de medição ou comparação direta com uma medida de uma determinada grandeza física (medindo a corrente com um amperímetro, medindo o comprimento com um medidor). Neste caso, o limite superior da precisão da medição é a precisão do instrumento de medição, que não pode ser muito alta.

Ao medir método nulo o valor exemplar (conhecido) (ou o efeito de sua ação) é regulado e seu valor é igualado ao valor do valor medido (ou o efeito de sua ação). Com a ajuda de um dispositivo de medição, neste caso, apenas a igualdade é alcançada. O dispositivo deve ser de alta sensibilidade, e é chamado de instrumento zero ou indicador nulo. Como instrumentos de zero para corrente contínua, normalmente são usados ​​galvanômetros magnetoelétricos (ver § 12.7), e para corrente alternada, indicadores eletrônicos de zero. A precisão da medição pelo método zero é muito alta e é determinada principalmente pela precisão de medidas exemplares e pela sensibilidade dos instrumentos zero. Entre os métodos zero de medições elétricas, os métodos de ponte e compensação são os mais importantes.

Uma precisão ainda maior pode ser alcançada com métodos diferenciais Medidas. Nesses casos, o valor medido é equilibrado por um valor conhecido, mas o circuito de medição não é levado ao equilíbrio total e a diferença entre os valores medidos e conhecidos é medida por leitura direta. Os métodos diferenciais são usados ​​para comparar duas quantidades cujos valores diferem pouco entre si.