Основные понятия и определения


НазваниеОсновные понятия и определения
страница9/10
Дата публикации05.04.2013
Размер1.09 Mb.
ТипДокументы
userdocs.ru > Физика > Документы
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10

^ Измерение реактивной мощности и энергии в трехфазной цепи. Реактивную мощность трехфазной сети можно представить как сумму реактивных мощностей отдельных фаз. Измерить реактивную мощность (энергию) трехфазной сети можно различными способами: при помощи обычных ваттметров (счетчиков), включаемых по специальным схемам, и при помощи реактивных ваттметров (счетчиков). При полной симметрии трехфазной сети реактивную мощ­ность можно измерить одним ваттметром. Для определения реактивной мощности всей системы показа­ния ваттметра умножают на з. Схема с одним ваттметром даже при незначительной асимметрии системы дает большие погреш­ности. Лучшие результаты получают при измерении реактивной мощности двумя ваттметрами.

При неравномерной нагрузке фаз, но симметричной системе напряжений (частичная асимметрия) реактивная мощность трехфазной сети может быть измерена двумя одинаковыми ватт­метрами активной мощности с искусственной нулевой точкой. Для создания искусственной нулевой точки ис­пользуют резистор, сопротивление которого равно сопротивле­нию параллельной цепи ваттметра. В случае равномер­ной нагрузки фаз, для получения реактивной мощности трехфазной сети сумму показаний ваттметров умножают на 3.

На основе этого метода выпускают реактивные счетчики, пригодные как для трехпроводных, так и четырехпроводных це­пей трехфазного тока.

При косвенных методах измерения электрической энергии, например при поверке счетчиков электрической энергии, исполь­зуют электродинамические ваттметры и секундомеры.

^ Измерение количества электричества. Для измерения количе­ства электричества применяют баллистические галь­ванометры, кулонметры и счетчики ампер-часов. Все эти приборы включают последовательно в цепь измеряемого тока либо непо­средственно, либо с помощью шунта.

Баллистические гальванометры применяют для измерения малых количеств электричества, протекающих в течение корот­ких промежутков времени. Погрешность измерения количества электричества баллистическим гальванометром в значительной мере зависит от соотношения времени прохождения импульса тока через катушку гальванометра и периода свободных колеба­нии его подвижной части и может составлять ± (5—10) %.

Кулонметры служат для измерения количества электричества в импульсах тока, протекающих за время от 0,05 до 2 с при ампли­туде тока от 20 до 200 мА. Приведенная погрешность измерения кулонметром не превышает ±5 %. Особенностью работы кулонметра является необходимость постоянства амплитуды импульса измеряемого тока, т. е. применение его ограничивается измерени­ем количества электричества прямоугольных импульсов.

Счетчики ампер-часов применяют для измерения количества электричества, протекающего в течение длительного времени. Их используют, например, для учета количества электричества, про­текающего в цепи нагрузки аккумуляторных батарей, для учета количества электричества в электролизных цехах и т. п. Приве­денная погрешность магнитоэлектрических счетчиков ампер-ча­сов не превышает ±0,5 %. Приведенная погрешность электрон­ных счетчиков ампер-часов не более ±1 %. Приведенная по­грешность электролитических счетчиков ампер-часов больше и может достигать ± (2—4) %.
^ ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОТЫ, ФАЗЫ, ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ,

Общие сведения. При научных исследованиях и в производ­ственной практике часто встречается необходимость измерения частоты, фазового сдвига между напря­жением и током нагрузки в цепях промышленной частоты и меж­ду периодическими напряжениями одинаковой частоты любой формы.

Диапазон частот периодических сигналов, используемых в различных областях науки и техники, очень широк - от долей герца до десятков гигагерц. Весь спектр частот электромагнитных колебаний делят на два диапазона - низких и высоких частот. К низким частотам относят инфразвуковые (ниже 20 Гц), звуковые (20—20000 Гц) и ультразвуковые (20—200 кГц). Высокочастотный диапазон, в свою очередь, разделяют на высо­кие частоты (200 кГц — 30 МГц), ультравысокие (30—300 МГц) и сверхвысокие (выше 300 МГц). Измерения частоты в высокоча­стотном диапазоне (ультра- и сверхвысокие частоты) относят к радиоизмерениям.

Измерение частоты по сравнению с измерениями других физических величин возможно с очень большой точностью, обуслов­ленной высокой помехозащищенностью частотного сигнала и возможностью преобразования частоты с большой точностью в циф­ровой код. Погрешность измерения частоты зависит от используемых средств и методов измерений и различна для раз­ных диапазонов частот.

Временной интервал отличается многообразием форм пред­ставления. Так, временной интервал может быть в виде периода синусоидальных колебаний, периода следования импульсов, ин­тервала между двумя импульсами, в виде длительности импульса и т. п. Диапазон измеряемых временных интервалов очень широк: от долей микросекунды до десятков часов и более.

В некоторых случаях частота и время связаны между собой обратно пропорциональной зависимостью и могут быть измерены с одинаковой точностью. Предельная точность измерений времен­ных интервалов и частоты определяется точностью государствен­ного первичного эталона, обеспечивающего воспроизведение еди­ниц времени и частоты со средним квадратическим отклонением результата измерения, Государственный первичный эталон передает размер единиц вре­мени и частоты через вторичные эталоны, эталоны-копии, рабо­чие эталоны образцовым средствам измерений времени и часто­ты. Диапазон измерения угла фазового сдвига составляет 0 360°. Некоторые средства измерений градуируют не в еди­ницах угла сдвига, а в безразмерных единицах коэффициента мощности. Точность измерения угла фазового сдвига зависит от частоты напряжений (токов), фазовый сдвиг между которыми измеряет­ся, а также от применяемых средств и методов измерений.

Предельная точность измерений угла фазового сдвига опре­деляется государственным специальным эталоном угла фазового сдвига между двумя электрическими напряжениями. Для рабочих средств измерений пределы допускаемых абсолютных погрешностей составляют от 0,03 до 5°.

^ Измерение частоты. В зависимости от диапазона измерений и требуемой точности используют различные средства и методы измерений.

Для измерения частоты в узком диапазоне (45—55; 450— 550 Гц и т. д.) при наибольшей частоте 2500 Гц применяют электродинамические и электромагнитные частотомеры. Классы точ­ности электродинамических частотомеров 1; 1,5; электромагнит­ных частотомеров — 1,5; 2,5.

Для измерения низкой частоты в узком диапазоне (48—52; 45—55 Гц и т. д.) могут применяться резонансные частотомеры. Класс точности таких частотомеров 1—2,5.

В диапазоне высоких и сверхвысоких частот частота может измеряться высокочастотными резонансными частотомерами, в которых, в отличие от электромеханических резонансных частотомеров, используется колебательный контур из катушки индук­тивности и конденсатора. Погрешность измерения частоты в этом случае составляет ± (0,05—0,1) %.

Для измерения частоты электрических сигналов получил рас­пространение метод сравнения, отличающийся относительной простотой, сравнительно высокой точностью и пригодностью для использования в широком диапазоне частот. Измеряемая частота определяется по равенству или кратности известной частоте. Индикатором равенства или кратности частот может служить электронный осциллограф. Этот способ измерения частоты приго­ден для измерения частот в пределах полосы пропускания элек­тронно-лучевой трубки. Измерение частоты можно производить при линейной, синусоидальной и круговой развертках.

При линейной развертке период сигнала измеряемой частоты сравнивается с периодом развертки, либо с периодом меток времени калибратора длительности. В первом случае учитыва­ется коэффициент развертки, а результат измере­ния частоты определяется по формуле. При измерении частоты с помощью меток времени калибратора длительности устанавливают на экране несколько периодов измеряемой частоты и регулируют период меток так, чтобы их изображение попадало в одну и ту же точку каждого периода. Преимуществом этих спосо­бов является возможность исследования колебаний любой фор­мы, недостатком — низкая точность: погрешность может дости­гать ±(5—10) %.

Более точные результаты могут быть получены при сравнении двух колебаний синусоидальной формы методом фигур Лиссажу. На одну из пар отклоняющих пластин осциллографа подают. синусоидальное напряжение известной частоты, а на другую - исследуемое напряжение. Изменяя известную частоту, добивают­ся получения кривой на экране в виде неподвижной или медленно перемещающейся фигуры Лиссажу. По виду фигуры Лиссажу судят о частоте и фазовом сдвиге исследуемого напряжения.

Кратность частот при любой форме неподвижного изображения фигуры определя­ют по числу пересечений изображения фигуры горизонтальной и вертикальной линиями. Этот метод применяют лишь при относительно небольшой кратности частот, обычно не превышающей 10, так как в против­ном случае фигуры Лиссажу становятся запутанными и с трудом поддаются расшифровке.

При большей кратности сравниваемых частот предпочтитель­ным оказывается метод круговой развертки. В этом случае два равных напряжения низкой частоты fx с фазовым сдвигом 90° подают на оба входа осциллографа. Под действием этих напряжений луч на экране описывает окружность с частотой напряжений. Напряжение измеряемой частоты подают к электроду, модулирующему яркость элек­тронного луча (канал Z). При кратности частот на экране будет изображение окружности в виде штриховой линии. Число темных или светлых штрихов равно кратности частот При круговой развертке сравнивать частоты можно до кратности 50, а при фотографировании осциллограммы — до нескольких сотен.

Погрешность осциллографических методов измерения часто­ты определяется главным образом погрешностью определения эталонной частоты и может быть доведена до 10-4-10-6.

В последнее время перечисленные методы и средства измере­нии частоты все более вытесняются измерением с по­мощью цифровых частотомеров.

^ Измерение временных интервалов. Для измерения временных интервалов применяют электронно-лучевые осциллографы и циф­ровые измерители временных интервалов.

При применении электронно-лучевого осциллографа времен­ной интервал измеряют, используя метки времени калибратора с известным периодом длительности, либо учитывая коэффициент разверт­ки. Погрешность измерения временных интервалов в этом случае достигает 5— 10 %.

Для измерения временных интервалов однократно протека­ющих импульсных процессов необходимо применять осцилло­графы с достаточным послесвечением.

Для измерения временных интервалов очень малой длитель­ности импульсов (10-9 -10-10 с) используют стробоскопические осциллографы, принцип действия которых состоит в измерении мгновенных значений повторяющихся сигналов с помощью ко­ротких так называемых стробирующих импульсов напряжения.

^ Измерение фазового сдвига. Для измерения фазового сдвига между напряжением и током нагрузки в цепях промышленной частоты применяют электродинамические фазометры классов точности 0,2; 0,5.

В симметричных трёхфазных цепях коэффициент мощности может измеряться специальными трехфазными фазометрами, классы точности которых 1,5; 2,5.

В несимметричной трехфазной цепи измеряют фазовые сдви­ги между напряжением и током в каждой фазе отдельно. При этом токовые зажимы фазометра включают последовательно в фазу трехфазной цепи, а потенциальные — между фазой и ну­левой точкой трехфазной цепи. Если нулевая точка недоступна, то ее создают искусственно.

Большое распространение получили цифровые фазометры, имеющие частотный диапазон входных напряжений до 150 МГц. Приведенная погрешность цифровых фазометров ±(0,1— 0,5) %.

Для измерения фазового сдвига применяют электронно-луче­вые осциллографы. Проще всего измерения фазового сдвига выполняют с помощью двухлучевых или двухканальных осцил­лографов. В этом случае на экране получают изображение двух напряжений, что дает возможность измерить временной сдвиг между напряжениями и период и оценить фазовый сдвиг. Погрешность измерения может дости­гать ±(5—10) %.

Фазовый сдвиг может быть измерен также с использованием фигур Лиссажу. Значение фазового сдвига определяют отрезки осей координат, определенные по изображению. Погреш­ность определения фазового сдвига составляет (5—10) %.

Более высокую точность измерения можно получить, исполь­зуя электронно-лучевой осциллограф как нуль-индикатор. В этом случае между источником одного напряжения и соответствующим входом осциллографа включается фазовращающее устройство. Фазовый сдвиг регулируется фазовращающим устройством до тех пор, пока фигура Лиссажу на экра­не осциллографа не превратится в прямую линию. Измеряемый фазовый сдвиг в этом случае отсчитывается по шкале фазовращателя.

Для измерения фазового сдвига, а также коэффициента мощ­ности (или косинуса угла сдвига) можно воспользоваться также косвенным методом трех приборов: амперметра, вольтметра и ваттметра. Недостатком этого метода является суммирование погрешностей отдельных средств измерений и необходимость од­новременного отсчета показаний трех приборов и вычисления значения искомой величины.
^ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН МЕТОДАМИ СРАВНЕНИЯ С МЕРОЙ

Общие сведения. Сравнение измеряемой величины с мерой происходит при любом измерении. Во многих случаях мера заменяется некоторым ее эквивалентом и непосредственно в процессе измерения не исполь­зуется. Например, в электромеханических приборах отсчет измеренного значения производится по шкале, которая заранее градуируется с помощью меры. В большой группе средств измерений реализуется метод сравне­ния измеряемой величины с мерой, и измерения заключаются в уста­новлении равенства или определенного соотношения между значе­нием измеряемой величины и значением меры.

В устройствах сравнения может быть использована мера однородная с измеряемой величиной или неоднородная. Напри­мер, при измерении индуктивности с помощью моста переменного тока в качестве меры можно использовать емкость конденсатора. В этих случаях определение значения измеряемой величины произ­водится на основании известной математической зависимости изме­ряемой величины от меры, реализуемой в средстве измерения.

Методы сравнения известны следующие: дифференциальный, нулевой, замещения, совпадения.

При дифференциальном методе измеряемая величина сравнивается с ме­рой, а значение измеряемой величины равно сумме показания прибора и известной величины - меры. Дифференциальный метод дает точный результат измерения, если измеряемая величина и мера мало отличаются друг от друга. Например, если разность их равна 1 % и измеряется с погрешностью до 1 %, то погрешность измерения уменьшается до 0,01 %. Примером дифференциального метода служит измерение вольтметром разности двух напряже­ний, из которых одно является мерой, а другое - искомой величиной.

Нулевой метод это метод сравнения измеряемой величины с мерой, при котором результирующий эффект от воздействия на индикатор меры и измеряемой величины равен нулю. При равенстве напряжений измеряемого и меры исчезает ток в участке цепи или напряжение на нем, что может быть зафиксировано специальным прибором - нуль индикатором. Вследствие высокой чувствительности нуль индикаторов и большой точности меры получается большая точность измерений. Пример нулевого метода - измерение электрического сопротивления мостом. На основе нуле­вого метода действуют потенциометры (компенсаторы) постоянного и переменного тока.

Метод замещения заключается в поочередном измерении искомой величины и измерении этим же прибором меры, воспроизводящей измеряемую величину. По результатам двух измерений может быть вычислена искомая величина. Вследствие того, что оба измерения делаются одним и тем же прибором в одинаковых внешних условиях, а искомая величина определяется по отношению показаний прибора, в значительной мере уменьшается погрешность результата измерения. Пример метода замещения - измерение сопротивления путем поочередного измерения силы тока, протекающего через искомое сопротивление и образцовое.

Метод совпадения это такой, при котором для измерения используют совпадение отметок шкал или периодических сигна­лов. Пример - измерение скорости вращения тела стробо­скопом. Если питать неинерционную осветительную лампу от источ­ника кратковременных импульсов известной частоты и осве­щать ею метку на вращающемся теле, то по положе­нию меток можно определить скорость вращения тела. Если метка кажется неподвижной, то время целого числа оборотов тела равно одному пе­риоду вспышки лампы. Погрешность измерения равна по­грешности периода источни­ка, питающего лампу. Эта погрешность может быть незначительна.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10

Похожие:

Основные понятия и определения icon1. основные понятия в области метрологии
Основные термины и определения в области метрологии регламентируются рекомендациями по межгосударственной стандартизации рмг 29 –...
Основные понятия и определения icon1 Предмет теории вероятностей
Случайные события, виды случайных событий, основные понятия и определения
Основные понятия и определения iconЭкзаменационные вопросы по курсу “Теория вероятностей и математическая статистика”
Предмет теории вероятностей, элементарные исходы, случайные события, виды случайных событий, основные понятия и определения, вероятность...
Основные понятия и определения iconВопросы к экзамену по курсу “Информационные системы маркетинга” Основные...
Локальная сеть. Основные понятия локальных сетей. Отличительные особенности локальных сетей
Основные понятия и определения iconВопросы к экзамену по Электрической части гэс для студентов дфо, 4 курс, 7 семестр
Электрическое оборудование распределительных устройств: основные понятия и определения
Основные понятия и определения iconОсновные понятия и определения
Ос – организованный набор программ и данных, обеспечивающий управление всеми ресурсами вычислительной системы (ВС) и предоставляющий...
Основные понятия и определения iconОсновные понятия и определения
Ос – организованный набор программ и данных, обеспечивающий управление всеми ресурсами вычислительной системы (ВС) и предоставляющий...
Основные понятия и определения iconОсновные понятия и определения
Ос – организованный набор программ и данных, обеспечивающий управление всеми ресурсами вычислительной системы (ВС) и предоставляющий...
Основные понятия и определения iconИзмерение давления краткие теоретические сведения
Основные понятия и определения. Давлением p называется отношение нормальной составляющей силы Fn к единице площади S, на которую...
Основные понятия и определения iconОсновные понятия и определения
Туристская деятельность туроператорская и турагентская деятельность, а также иная деятельность по организации путешествий
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2014
контакты
userdocs.ru
Главная страница