Лекція 16 Вимірювання струмів та напруг приладами прямої дії

2.2.1 Різновидності приладів. Умовні позначення приладів. Схеми ввімкнення.

2.2.2 Вимірювання струмів та напруг приладами прямої дії та компенсаційним методом.

2.2.3 Електронні аналогові та цифрові прилади для вимірювання напруг

2.2.1 Різновидності приладів. Умовні позначення приладів. Схеми ввімкнення.

Струми і напруги є найбільш поширеними електричними величинами, які необхідно вимірювати в дуже широкому діапазоні значень.

Увесь діапазон вимірюваних струмів і напруг можна умовно поділити на три піддіапазони:

Рисих струмів (до одиниць міліампер) і напруг (до оди­ниць мілівольт);

середніх струмів (від одиниць міліампер до десятків ам­пер) і напруг (від одиниць мілівольт до сотень вольт);

великих струмів (понад десятки ампер) і напруг (понад сотні вольт).

Найбільше засобів вимірювання розроблено і ви­пускається для середнього піддіапазону значень. У цьому піддіапазоні струми і напруги вимірюються вимірюваль­ними приладами безпосередньої оцінки — амперметрами і вольтметрами. За принципом дії ці прилади поділяються на електромеханічні, електромеханічні з вимірювальними перетворювачами, електронні аналогові, цифрові.

У процесі розвитку вимірювальної техніки спочатку було винайдено, розроблено і запроваджено у практику електро­механічні амперметри і вольтметри магнітоелектричної, електромагнітної, електродинамічної та інших систем. Але у зв'язку з бурхливим розвитком електроніки і запроваджен­ням її досягнень у вимірювальну техніку електромеханічні прилади поступово витісняються електронними, а ос­таннім часом цифровими вольтметрами і амперметрами.

Електромеханічні вольтметри і амперметри порівняно з електронними і цифровими мають такі недоліки: невисока точність і швидкодія, незначний діапазон вимірювання, ве­ликі габарити і маса, велике споживання енергії, складна технологія виготовлення, низька надійність. Проте в експлу­атації ще знаходиться велика кількість електромеханічних приладів.

Застосування досягнень електронної техніки для побудо­ви електронних аналогових амперметрів і вольтметрів, зок­рема операційних підсилювачів у вигляді інтегральних мікросхем, дало змогу значно розширити діапазони вимірю­вання і частотний, підвищити точність і чутливість елек­тронних амперметрів і вольтметрів.

Розробка мікросхем аналого-цифрових і цифроаналого- вих перетворювачів і запровадження їх у вимірювальну техніку дало можливість випускати цифрові амперметри і вольтметри, які подають результат вимірювання у цифровій формі, обробляти таку інформацію високопро­дуктивними процесорами цифрових сигналів.

Схеми увімкнення амперметрів і вольтметрів. Ампер­метри вмикають у коло послідовно зі споживачем (рис. 2.2.1.1, а), а вольтметри — паралельно (рис. 2.2.1.1, б).

Вимірювання струмів і напруг амперметрами та вольтмет­рами супроводжуються методичною похибкою, спричиненою взаємодією вимірювального пристрою з об'єктом вимірюван­ня. Абсолютна методична похибка, зумовлена ненульовим значенням опору амперметра, обчислюється за формулою:

де — струм у колі без амперметра; — струм у колі з увімкненим амперметром; — опори навантаження

і амперметра.

Відносна методична похибка дорівнює:

Отже, значення відносної похибки залежить від відно­шення опору навантаження до опору амперметра, тому для зменшення цієї похибки необхідно зменшувати опір амперметра.

Абсолютна методична похибка, зумовлена впливом вольтметра на режим роботи електричного кола, становить:

а відносна похибка:

Таким чином, значення методичної похибки залежить від відношення опору вольтметра R_v до опору навантажен­ня R_н, а також від відношення опору вольтметра R_v до внутрішнього опору R_i джерела ЕРС. Для зменшення мето­дичної похибки впливу вольтметра потрібно збільшувати його опір відносно опору споживача і внутрішнього опору джерела ЕРС.