סיווג מכשירי מדידה חשמליים, סמלי סולם מכשירים

על מנת לשלוט בפעולה הנכונה של מתקנים חשמליים, לבדוק אותם, לקבוע את הפרמטרים של מעגלים חשמליים, לרשום את האנרגיה החשמלית הנצרכת וכו', מתבצעות מדידות חשמליות שונות. בטכנולוגיית תקשורת, כמו בטכנולוגיה מודרנית, מדידות חשמל הן חיוניות. המכשירים שבאמצעותם מודדים כמויות חשמל שונות: זרם, מתח, התנגדות, הספק וכו', נקראים מכשירי מדידה חשמליים.

מד זרם של לוח:

ישנם מספר רב של מוני חשמל שונים. לרוב נעשה שימוש בייצור מדידות חשמליות: מדי זרם, מדי מתח, גלוונומטרים, מדי וואט, מכשירי מדידה חשמליים, מדי פאזה, מחווני פאזה, סינכרוסקופים, מדי תדרים, מדי אוהם, מגאומטרים, התנגדויות קרקע, מדי קיבול והשראות, אוסילוסקופים, גשרי מדידה, כלי שילוב וערכות מדידה.

אוֹסְצִילוֹסקוּפּ:

סט מדידה חשמלי K540 (כולל מד מתח, מד זרם ומד וואט):

סיווג כלי עבודה חשמליים לפי עקרון הפעולה

על פי עקרון הפעולה, מכשירי מדידה חשמליים מחולקים לסוגים העיקריים הבאים:

1. התקנים של המערכת המגנטו-אלקטרית המבוססים על עקרון האינטראקציה של הסליל עם זרם ושדה מגנטי חיצוני שנוצר על ידי מגנט קבוע.

2. שרפרפים למערכת אלקטרודינמית המבוססת על עיקרון של אינטראקציה אלקטרודינמית של שני סלילים עם זרמים, אחד מהם נייח והשני נייד.

3. התקנים של המערכת האלקטרומגנטית, שבהם נעשה שימוש בעקרון האינטראקציה של השדה המגנטי של סליל נייח עם זרם ולוח ברזל מתנועע הממוגנט על ידי שדה זה.

4. מכשירי מדידה תרמית המשתמשים בהשפעה התרמית של זרם חשמלי. החוט המחומם על ידי הזרם נמשך, תלוי למטה, וכתוצאה מכך ניתן לסובב את החלק הנייד של המכשיר תחת פעולת הקפיץ, אשר מסיר את הרפיון שנוצר בחוט.

5. התקנים של מערכת האינדוקציה, המבוססים על עקרון האינטראקציה של שדה מגנטי מסתובב עם זרמים המושרים על ידי שדה זה בגליל מתכת נע.

6. התקני מערכת אלקטרוסטטית המבוססים על עקרון האינטראקציה של לוחות מתכת נעים ובלתי ניתנים להזזה הטעונים במטענים חשמליים מנוגדים.

7. התקני מערכת תרמו-אלקטרית שהם שילוב של צמד תרמי עם מכשיר רגיש כלשהו כגון מערכת מגנטו-אלקטרית. הזרם הנמדד העובר דרך הצמד התרמי תורם להופעת זרם תרמי הפועל על המכשיר המגנו-אלקטרי.

8.התקני מערכת רטט המבוססים על העיקרון של תהודה מכנית של גופים רוטטים. בתדר זרם נתון, אחד האבזורים של האלקטרומגנט רוטט בצורה האינטנסיבית ביותר, שתקופת התנודות הטבעיות שלו עולה בקנה אחד עם תקופת התנודות המוטלות.

9. מכשירי מדידה אלקטרוניים - מכשירים שמעגלי המדידה שלהם מכילים רכיבים אלקטרוניים. הם משמשים למדידת כמעט כל כמויות החשמל, כמו גם כמויות לא חשמליות שהומרו לחשמל.

על פי סוג מכשיר הקריאה, מבדילים בין מכשירים אנלוגיים ודיגיטליים. במכשירים אנלוגיים, הערך הנמדד או הפרופורציונלי משפיע ישירות על מיקום החלק הנע עליו נמצא מכשיר הקריאה. במכשירים דיגיטליים, החלק הנע נעדר והערך הנמדד או הפרופורציונלי מומר לשווי ערך מספרי שנרשם עם מחוון דיגיטלי.

מד אינדוקציה:

הסטייה של החלק הנע ברוב מנגנוני המדידה החשמליים תלויה בערכי הזרמים בפיתולים שלהם. אך במקרים בהם המנגנון חייב לשמש למדידת כמות שאינה פונקציה ישירה של הזרם (התנגדות, השראות, קיבול, הסטת פאזה, תדר וכו'), יש צורך שהמומנט המתקבל תלוי בכמות הנמדדת בלתי תלוי במתח האספקה.

עבור מדידות כאלה, נעשה שימוש במנגנון, שסטיית החלק הנע שלו נקבעת רק על ידי יחס הזרמים בשתי פיתוליו ואינה תלויה בערכיהם. מכשירים שנבנו על פי העיקרון הכללי הזה נקראים יחסים.אפשר לבנות מנגנון יחס של כל מערכת מדידה חשמלית עם תכונה אופיינית - היעדר מומנט מנוגד מכני שנוצר על ידי פיתול של קפיצים או רצועות.

אגדת מד מתח:

האיורים שלהלן מציגים את הסמלים של מונים חשמליים על פי עקרון הפעולה שלהם.

קביעת עקרון הפעולה של המכשיר

ייעודי סוגים נוכחיים

ייעודים לדרגת דיוק, מיקום המכשיר, חוזק בידוד, כמויות משפיעות

סיווג מכשירי מדידה חשמליים לפי סוג הכמות הנמדדת

מדי חשמל מסווגים גם לפי אופי הכמות שהם מודדים, שכן מכשירים בעלי אותו עיקרון פעולה, אך מיועדים למדידת כמויות שונות, יכולים להיות שונים מאוד זה מזה בבנייתם, שלא לדבר על קנה המידה על המכשיר.

טבלה 1 מציגה רשימה של סמלים עבור מוני החשמל הנפוצים ביותר.

טבלה 1. דוגמאות לייעוד יחידות מדידה, כפולות ותתי קבוצות שלהן

שם ייעוד שם ייעוד Kiloampere kA מקדם הספק cos φ אמפר A מקדם הספק תגובתי sin φ Milliampere mA Theraohm TΩ Microampere μA Megaohm MΩ Kilovolt kV Kilohm kΩ Volt V Ohm Ω Millivolt mV Milliohm mΩ Megawatt MW Micro Kim var MVAR Picofarad pF Kilovar kVAR Henry H Var VAR Milhenry mH Megahertz MHz Microhenry µH KHz kHz סולם טמפרטורה מעלות צלזיוס o° C Hertz Hz

מידת זווית הפאזה φo

סיווג מכשירי מדידה חשמליים לפי מידת הדיוק

השגיאה המוחלטת של המכשיר היא ההפרש בין קריאת המכשיר לבין הערך האמיתי של הערך הנמדד.

לדוגמה, השגיאה המוחלטת של מד זרם היא

δ = I — aiH,

כאשר δ (קרא "דלתא") - שגיאה מוחלטת באמפר, Az - קריאת מטר באמפר, Azd - הערך האמיתי של הזרם הנמדד באמפר.

אם I > Azd, אז השגיאה המוחלטת של המכשיר היא חיובית, ואם אני < I, היא שלילית.

תיקון התקן הוא ערך שיש להוסיף לקריאת המכשיר כדי לקבל את הערך האמיתי של הערך הנמדד.

Aze = I — δ = I + (-δ)

לכן, התיקון של המכשיר הוא ערך השגיאה המוחלטת של המכשיר, אך מנוגד לו בסימן. לדוגמה, אם מד הזרם מראה 1 = 5 A, והשגיאה המוחלטת של המכשיר היא δ= 0.1 a, אז הערך האמיתי של הערך הנמדד הוא I = 5+ (-0.1) = 4.9 א.

השגיאה המופחתת של המכשיר היא היחס בין השגיאה המוחלטת לסטייה הגדולה ביותר האפשרית של מחוון המכשיר (קריאה נומינלית של המכשיר).

לדוגמה, עבור מד זרם

β = (δ / In) 100% = ((I — INS) / In) 100%

כאשר β - טעות מופחתת באחוזים, In היא הקריאה הנומינלית של המכשיר.

הדיוק של המכשיר מאופיין בערך השגיאה המקסימלית המופחתת שלו. על פי GOST 8.401-80, מכשירים מחולקים ל-9 לפי דרגת הדיוק שלהם: 0.02, 0.05, 0.1, 0.2, 0.5, 1.0, 1.5, 2.5 ו-4 ,0. לדוגמה, אם למכשיר הזה יש דרגת דיוק של 1.5, זה אומר שהשגיאה המופחתת המקסימלית שלו היא 1.5%.

מונים חשמליים עם דרגות דיוק 0.02, 0.05, 0.1 ו-0.2, כמדויקים ביותר, משמשים כאשר נדרש דיוק מדידה גבוה מאוד. אם במכשיר יש שגיאה מופחתת של יותר מ-4%, הוא נחשב מחוץ לכיתה.

מכשיר מדידת זווית פאזה בדרגת דיוק 2.5:

רגישות וקבוע של מכשיר המדידה

רגישות המכשיר היא היחס בין התנועה הזוויתית או הלינארית של המצביע של המכשיר ליחידה של הערך הנמדד.אם קנה המידה של המכשיר זהה, אז הרגישות שלו על כל הסולם זהה.

לדוגמה, הרגישות של מד זרם עם אותו קנה מידה נקבעת על ידי הנוסחה

S = Δα / ΔI,

כאשר C - רגישות מטר אמפר בחלוקות אמפר, ΔAz - עליית זרם באמפר או מיליאמפר, Δα - עלייה בתזוזה זוויתית של מחוון המכשיר במעלות או מילימטרים.

אם קנה המידה של המכשיר אינו אחיד, אזי הרגישות של המכשיר באזורים שונים בסולם שונה, שכן אותה עלייה (לדוגמה, זרם) תתאים לשלבים שונים של תזוזה זוויתית או לינארית של המחוון של כלי.

הרגישות ההדדית של המכשיר נקראת קבוע המכשיר. קבוע המכשיר הוא אפוא עלות היחידה של המכשיר, או, במילים אחרות, הערך שבו יש להכפיל את קריאת הסולם בחלוקות כדי לקבל את הערך הנמדד.

לדוגמה, אם הקבוע של המכשיר הוא 10 mA / div (עשרה מיליאמפר לחלוקה), אז כאשר המצביע שלו סוטה מ-α = 10 חלוקות, ערך הזרם הנמדד הוא I = 10 · 10 = 100 mA.

מד וואט:

דיאגרמת חיבור מד וואט וייעוד המכשיר (מכשיר פרודינמי למדידת הספק משתנה וקבוע עם מיקום אופקי של הסולם, מעגל המדידה מבודד מהמארז והמתח הנבדק הוא 2 קילו וולט, דרגת דיוק היא 0.5):

כיול מכשירי מדידה - קביעת שגיאות או תיקונים עבור קבוצה של ערכי קנה מידה של מכשיר על ידי השוואת שילובים שונים של ערכי קנה מידה בודדים זה עם זה. ההשוואה מבוססת על אחד מערכי הסולם.כיול נמצא בשימוש נרחב בפרקטיקה של עבודת מטרולוגיה מדויקת.

הדרך הפשוטה ביותר לכייל היא להשוות כל גודל עם גודל שווה באופן נומינלי (נכון באופן סביר). אין לבלבל בין מושג זה (כפי שנעשה לעתים קרובות) עם סיום (כיול) של מכשירי מדידה, שהיא פעולה מטרולוגית שבאמצעותה ניתן לחלוקות הסולם של מכשיר המדידה ערכים המבוטאים ביחידות מידה מסוימות.

אובדן חשמל במכשירים

מכשירי מדידה חשמליים צורכים אנרגיה במהלך הפעולה, המומרת בדרך כלל לאנרגיית חום. אובדן החשמל תלוי במצב במעגל וכן בתכנון המערכת וההתקן.

אם ההספק הנמדד קטן יחסית, ולכן הזרם או המתח במעגל קטן יחסית, אזי אובדן האנרגיה של המכשירים עצמם יכול להשפיע באופן משמעותי על מצב המעגל הנחקר, והקריאות של המכשירים יכולות להיות טעות די גדולה. לצורך מדידות מדויקות במעגלים שבהם ההספקים המפותחים קטנים יחסית, יש צורך לדעת את עוצמת הפסדי האנרגיה במכשירים.

טבלה 2 מציגה את הערכים הממוצעים של הפסדי הספק אנרגיה במערכות מוני חשמל שונות.

מערכת מכשור מדי מתח 100 V, W אמפרמטר 5A, W Magnetoelectric 0.1 — 1.0 0.2 — 0.4 אלקטרומגנטי 2.0 — 5.0 2.0 — 8.0 אינדוקציה 2.0 — 5.0 1 .0 — 4.0 אלקטרודינמית — 5.003 — 5.03 — 5.03. 0 2.0 - 3.0