Измерение тока и напряжения

Измерение и контроль тока и напряжения в условиях агропромышленного производства – наиболее распространенный вид измерений электрических величин. В зависимости от рода, частоты и формы кривой тока применяют те или иные методы и средства измерений и контроля тока и напряжения. Ток и напряжение непосредственно измеряют электромеханическими и цифровыми амперметрами и вольтметрами со стрелочными или цифровыми отсчетными устройствами. Применение метода сравнения с мерой позволяет измерять величины с меньшими погрешностями, чем непосредственно.

Измерения в цепяхпостоянноготока. В условиях производства и при научных исследованиях возникает необходимость в измерении и контроле в установках постоянного тока от 10^–17 до 10⁶ А и напряжений от 10^–7 до 10⁸ В. Для этого используют различные средства.

Малые токи и напряжения измеряют непосредственно приборами высокой чувствительности - магнитоэлектрическими гальванометрами.

Постоянные токи не более 200 мА измеряют магнитоэлектрическими миллиамперметрами.

Непосредственное измерение и контроль напряжений (до 600 В) в установках постоянного тока осуществляют магнитоэлектрическими вольтметрами.

Для регистрации токов и напряжений в цепях постоянного тока используют самопишущие приборы.

Измерения в цепях синусоидальноготока связаны с определением среднего (средневыпрямленного), действующего (среднего квадратичного) и амплитудного (максимального) значений тока и напряжения. Поскольку все эти значения связаны между собой коэффициентами формы или и амплитуды или , можно измерив одно из них, определить другие. Для измерения средних значений применяют электронные и цифровые приборы. Для измерения действующих значений тока (до 100 А) и напряжения (до 600 В) в цепях синусоидального тока промышленной частоты применяют в основном электромагнитные приборы. Для измерения тока и напряжения в установках с повышенными частотами (например, в установках с ручным инструментом) электромагнитные приборы не используют из-за больших погрешностей измерений. Для этого применяют тепловые, электронные и цифровые приборы. Мгновенные значения токов и напряжений различной формы и частоты регистрируют с помощью самопишущих приборов и электронно-лучевых осциллографов.

В трехфазных системах токи и напряжения измеряют теми же приборами, что и в однофазных цепях. В симметричной трехфазной системе для контроля линейных токов и напряжений можно использовать один амперметр или вольтметр. В несимметричных системах для контроля линейных напряжений часто применяют один вольтметр с переключателем.

Независимо от способа и применяемого средства измерений и контроля тока и напряжения результаты измерений содержат погрешности, одна из составляющих которых обусловлена потреблением мощности измерительными приборами. Так, при включении амперметра с сопротивлением в цепь с напряжением U по цепи протекает ток меньший, чем до включения прибора. Если ток в цепи до включения амперметра (здесь – сопротивление цепи без прибора), а после его включения , то относительная погрешность измерения тока

. (20.1)

Поэтому для измерения тока следует выбирать амперметр с возможно меньшим сопротивлением, а для измерения напряжения – вольтметр с возможно большим сопротивлением. В этом случае погрешности измерений будут минимальными.

О влиянии метрологических свойств вольтметров на оценку качества напряжения можно судить по следующему примеру. Действующими для сельских электрических сетей нормами допускаются колебания напряжения на входе потребителя до ±5 % от номинального. Если для измерения напряжения в сети 220 ± 11 В (с учетом колебания) использовать вольтметр класса точности 1,5 с диапазоном измерений 0...250 В, то он может показать
220 ± 14,75 В, что превышает нормируемое колебание на ± 1,7%.