Как классифицируются приборы по принципу действия вольтметры амперметры ваттметры

Для измерения силы постоянного или переменного электрического тока используются амперметры. Графическое обозначение этого прибора на электрических схемах — круг с размещенной внутри буквой «А». Это измерительное устройство определяет силу электрического тока в амперах, миллиамперах или микроамперах. Подключается амперметр последовательно в разрыв цепи.

Применение амперметров:

Амперметры применяются в промышленности, в телекоммуникациях, лабораторных исследованиях и в других сферах деятельности для измерений постоянного или переменного электрического тока в диапазоне от единиц мкА до десятков кА. При этом величина измеряемого тока не должна превышать максимального значения шкалы прибора с учетом схемы подключения. В зависимости от предела измерений современные амперметры подразделяются на:

• микроамперметры;
• миллиамперметры;
• амперметры;
• килоамперметры.

Как классифицируются приборы по принципу действия?

Раздел 1. Государственная система обеспечения единства измерений
Тема 1.1. Общие сведения об электрических измерениях

Название лабораторной работы №1

Характеристики электроизмерительных приборов и их классификация.

Расшифровка условных обозначений на шкалах электроизмерительных приборов

Учебная цель:

— закрепить теоретические знания по теме «Общие сведения об электрических измерениях»

— приобрести практические навыков по расшифровке условных обозначений на шкалах электроизмерительных приборов

Образовательные результаты, заявленные во ФГОС третьего поколения:

— пользоваться контрольно-испытательной и измерительной аппаратурой;

— основные понятия об измерениях методы и приборы электротехнических измерений.

Задачи лабораторной работы:

1. Повторить изученный материал
2. Расшифровать условные обозначения на шкалах измерительных приборов.
3. Оформить отчет по лабораторной работе

Обеспеченность занятия (средства обучения):

— Учебно-методическая литература:

1. Панфилов В.А. Электрические измерения. — М.: Академия, 2012.

2. Малиновский В.Н. Электрические измерения. — Москва: Энергоиздат, 2012.

— Технические средства обучения:

набор измерительных приборов различных систем и классов точности.

Инструкция по выполнению лабораторной работы

1. Ответьте на вопросы для закрепления изученного теоретического материала.

2. Получив у преподавателя три измерительных прибора, сделайте расшифровку условных обозначений на шкале прибора (используйте таблицу1), данные занесите в таблицу 2.

3. Опишите принцип действия различных электроизмерительных механизмов, данные занесите в таблицу 3.

4. Ответьте на вопросы для закрепления теоретического материалак лабораторной работе

5. Оформите отчёт по работе.

Вопросы для закрепления изученного теоретического материала

Где применяются электроизмерительные приборы?

1. Для контроля параметров технологических процессов.

2. Для контроля параметров космических кораблей.

3. Для экспериментальных исследований в физике, химии, био­логии и т.д.

4. Во всех перечисленных ранее областях.

Как классифицируются приборы по принципу действия?

1. Вольтметры, амперметры, ваттметры, счетчики, омметры, частотомеры.

2. Приборы магнитоэлектрической, электромагнитной, элект­родинамической и других систем.

3. Приборы по принципу действия не классифицируются.

Электромеханические приборы применяют для измерения напряжения, тока, мощности и других электрических величин в цепях постоянного и переменного тока низкой частоты. Название электроизмерительного прибора определяется его назначением. Различают вольтметры, амперметры, ваттметры, омметры, фазометры и комбинированные приборы – ампервольтметры, вольтомметры и другие.

По принципу действия электромеханические приборы делятся на приборы магнитоэлектрической, электродинамической, ферродинамической, электромагнитной, электростатической, индукционной и некоторых других систем, используемых реже. Принадлежность прибора к той или иной системе обозначается условным значком на его шкале.

При любых измерениях важно, чтобы приборы как можно меньше оказывали влияние на режим работы тех электрических цепей, в которых производятся измерения.

Наиболее часто используются стрелочные электроизмерительные приборы. Значительно реже назначение указателя в приборе выполняет световое пятно («зайчик»). Часто для повышения точности отсчета по шкале под стрелкой- указателя помещают зеркальную полоску вдоль всей шкалы. Это позволяет избежать ошибки параллакса (отсчет производят тогда, когда стрелка и ее изображение в зеркале совмещаются).

Шкала прибора может быть разделена на различное число делений. При этом говорят о цене деления шкалы. Для расчета цены деления можно использовать формулу:

, т.е. отношение верхнего предела измеряемой величины по данной шкале к числу делений шкалы. Любой электроизмерительный прибор характеризуется также чувствительностью, т.е отношением перемещения указателя (в линейных или угловых единицах, или в числе делений шкалы) к измерения значения измеряемой величины, вызвавшей это перемещение. Чувствительность прибора численно равна величине, обратной значению цены деления шкалы.

Метрологические свойства прибора характеризуют его класс точности. Он обозначается числом на шкале прибора и указывает предел приведенной погрешности прибора, выраженный в процентах. Государственным стандартом (ГОСТом) установлены восемь классов точности : 0.05; 0.1; 0.2; 0.5; 1.0; 1.5; 2.5; и 4.0. Класс точности числено равен величине максимальной погрешности при отклонении стрелки прибора на всю шкалу.

Электроизмерительные приборы необходимо выбирать, исходя из заданной величины относительной погрешности. Если измеряемая величина должна быть определена с точностью

2%, то могут быть использованы для измерений приборы с классом точности 1.5 и выше, но не 2.5 и ниже

Какие бывают амперметры?

В зависимости от типа амперметры делятся на устройства для измерения:

• постоянного тока;
• переменного тока.

Существуют следующие типы амперметров:

• магнитоэлектрические — служат для измерения малых величин постоянного электрического тока;
• электромагнитные — обеспечивают измерение переменного (частота 50 Гц) и постоянного тока;
• электродинамические — выполняют измерение переменного (частота до 200 Гц) и постоянного тока;
• термоэлектрические — предназначены для измерения величины переменного электрического тока высокой частоты;
• ферродинамические — представляют собой самопишущие приборы и применяются в автоматических системах измерения.

В зависимости от вида используемой шкалы эти приборы бывают:

• стрелочные;
• электронные (цифровые).

Разновидности электроизмерительных приборов

Классификация электроизмерительных приборов:

1. переменного;
2. постоянного;
3. комбинированные устройства.

По уровню точности:

Каждая цифровое обозначение указывает на процентный показатель допустимой погрешности.

По сущности работы:

1. электромагнитные;
2. индукционные;
3. магнитоэлектрические;
4. ферромагнитные.

При проведении измерительных испытаний необходимо правильно выбрать соответствующее измерительное устройство.

1. Амперметры – устройства для измерения величин тока. Единица измерения – Ампер (А).
2. Вольтметр – измеряет напряжение электрической сети. Единица измерения – Вольт (В).
3. Омметр – вспомогательное приспособление, измеряющее сопротивление в электроцепи. Измеряется в Оммах (Ом).
4. Ваттметр – элемент, измеряющий мощность сети. Измеряемая единица – Ватт (Вт).
5. Частотомер – измеритель частоты значений переменного импульса. Измеряется в Герцах (Гц).

Принцип действия амперметра

В основе работы различных типов амперметров лежат разные принципы действия. Используемые методы измерения электрического тока в основном зависят от сферы применения прибора.

Принцип действия магнитоэлектрического амперметра основан на том, что постоянное магнитное поле и протекающий через обмотки рамки электрический ток вызывают возникновение крутящего момента. Протекание электротока через прибор вызывает движение стрелки. Последняя непосредственно связана с рамкой. Поэтому угол поворота стрелки прямо пропорционален амплитуде измеряемого электрического тока.

Конструкция электродинамического амперметра включает в себя неподвижную и подвижную катушки. Для измерения токов малой величины они соединяются последовательно, большой величины — параллельно. Стрелка крепится к подвижной катушке и двигается в результате взаимодействия между токами, протекающими в неподвижной и подвижной катушке.

В основе конструкции термоэлектрического амперметра лежит магнитоэлектрическое устройство с контактным или бесконтактным преобразователем. Последний представляет собой проводник с приваренной к нему термопарой. Проходя по преобразователю, электроток вызывает его нагревание, которое регистрируется термопарой. Возникающее при этом термическое излучение воздействует на магнитоэлектрическое устройство. Его рамка отклоняется на пропорциональный значению протекающего электрического тока угол.

Работа цифрового амперметра основана на аналого-цифровом преобразовании амплитуды измеряемого тока. Проходя через аналогово-цифровой преобразователь (АЦП), сигнал квантуется по времени, а потом по уровню. Полученная информация преобразуется в цифровой вид и индицируется на табло.

Как выбрать

При выборе электроизмерительных приборов нужно обязательно помнить о том, что для официальных исследований, контроля качества, гарантийного обслуживания, проверки устройств безопасности могут быть использованы только модели, который включены в Государственный реестр средств измерений.

Также имеет смысл выбирать “интеллектуальные” электроизмерительные приборы, преимуществом которых является то, что с их помощью можно не только собирать, но и анализировать измерения. Такие устройства обладают наибольшей производительностью и функциональностью.

Как рассчитать шунт для амперметра?

В случаях, когда требуется измерить электрический ток, превышающий максимальное значение шкалы амперметра, необходимо использовать шунт. Его сопротивление рассчитывается по следующей формуле:

Rш=(Rа*Iа)/(Iш-Iа)

При этом:

• Rш — искомое сопротивление шунта (в Омах);
• Rа – внутреннее сопротивление амперметра (в Омах);
• Iа — максимальная величина тока, измеряемая амперметром (в Амперах);
• Iш — ориентировочная величина измеряемого тока (в Амперах).

Класс точности электроизмерительных устройств

Помимо иных характеристик, важное значение имеет и класс точности, который отражает особенности прибора. Точность зависит от допустимой предельной погрешности, которая может возникнуть в результате конструктивных особенностей конкретного оборудования. Выделяют по ГОСТу такие классы точности, как: 4,0 и 0,05; 0,1 и 0,2, а также 0,5 и 1,0, 1,5 и 2,5. Класс не превышает относительной погрешности устройства, определяющейся по формуле: — ɣ = ∆x / xпр * 100%. При этом ɣ — приведённая погрешность, ∆x — абсолютная погрешность, а xпр является измеряемым параметром.

Внутреннее сопротивление амперметра

Для корректной работы величина внутреннего сопротивления амперметра должна быть на порядок меньше значения сопротивления цепи. В некоторых случаях такая информация отсутствует. Тогда следует измерить внутреннее сопротивление используемого амперметра. Для этого к источнику питания последовательно подключаются нагрузочное сопротивление и амперметр, а параллельно последнему включается чувствительный вольтметр. После включения схемы снимаются показания приборов. Величина внутреннего сопротивления амперметра определяется, как отношение показаний чувствительного вольтметра и амперметра.

Измерение напряжения.

Прибор, предназначенный для измерения напряжения называется вольтметр, и, в отличие от амперметра, в цепь он включается параллельно участку цепи, напряжение на котором необходимо определить. И, опять же, в противоположность идеальному амперметру, имеющему нулевое сопротивление, сопротивление идеального вольтметра должно быть равно бесконечности. Давай разберемся с чем это связано:

Итак, величина тока составила бы 1 А, а соответственно напряжение на резисторе 2 было бы равно 20 В. С этим все понятно, а теперь мы хотим измерить это напряжение вольтметром и включаем его параллельно с

. Если бы сопротивление вольтметра было бы бесконечно большим, то через него просто не потек бы ток (), и прибор не оказал бы никакого воздействия на исходную цепь. Но поскольку имеет конечную величину и не равно бесконечности, то через вольтметр потечет ток и, в связи с этим напряжение на резисторе уже не будет таким, каким бы оно было при отсутствии измерительного прибора. Вот поэтому идеальным был бы такой вольтметр, через который не проходил бы ток.

Как и в случае с амперметром, есть специальный метод, который позволяет увеличить пределы измерения напряжения для вольтметра. Для осуществления этого необходимо включить последовательно с прибором добавочное сопротивление, величина которого определяется по формуле:

Это приведет к тому, что показания вольтметра будут в n раз меньше, чем значение измеряемого напряжения. По традиции давайте рассмотрим небольшой практический пример

Амперметр. Измерение силы тока видео

Водители легковых и грузовых автомобилей интересуются, как подключить амперметр и вольтметр в машине. Необходимость установки этих индикаторов объясняется желанием иметь полный контроль над состоянием аккумуляторной батареи и генераторной установки. Большинство современных машин и ранее выпущенных не имеют таких индикаторов установленных заводом изготовителем. Правда, в автомобилях с бортовыми компьютерами, имеется возможность контроля напряжения в цепях машины, в остальных моделях установкой приборов занимаются владельцы.

Как подключить амперметр и вольтметр в машине

особенно интересен для владельцев авто с пробегом, так как многие узлы и агрегаты, в том числе и генераторная установка, уже порядком поизносились, поэтому могут работать с нарушениями. Контрольная лампа сигнализирует только об отсутствии бортового напряжения, а этого явно недостаточно. Так, например, если вовремя не заметить повышенное напряжение зарядки аккумулятора, это может привести к выходу его из строя.

О выполняемых функциях этих указателей

Амперметр, установленный в электрическую цепь, будет показывать потребляемый системой электрический ток. По этим данным можно судить о процессе зарядки аккумулятора и своевременно выявить и устранить возникшие проблемы. Вольтметр также позволяет держать этот процесс под контролем водителя, чем повышается срок службы электрооборудования. Вот основные причины установки этих приборов на автомобиль.

Какие изделия используют?

измерительные приборы

Сегодня такой проблемы не существует, так как имеется большой выбор таких изделий в торговых сетях. Можно установить в панель электронные часы, которые одновременно с текущим временем показывают напряжение бортовой сети. Встречаются электронные тахометры, которые после нажатия нужной кнопки выполняют функции вольтметра. Такие устройства особых проблем не вызывают у владельцев.

Также сегодня в продаже имеются автомобильные амперметры и вольтметры, а отдельные водители самостоятельно подгоняют приборы, которые применяют в радиоэлектронных устройствах. Установка таких указателей сопряжена с некоторыми трудностями, так как нужно подбирать шунты к ним, производить калибровку или изготовление новых шкал. Поэтому на этом останавливаться не будем.

Как установить такие индикаторы?

Будем считать, что вам удалось приобрести амперметр или вольтметр предназначенные для применения в автомобилях, теперь рассмотрим процесс их установки. Следует напомнить особенности подключения их в электрические цепи.

Амперметр подключается только последовательно между источником тока и потребителями, при этом обязательно соблюдается полярность подключения, плюс от источника к плюсу прибора и так далее. Вольтметр подключается только параллельно к источнику питания, также при соблюдении полярности.

Подключаем амперметр

После установки проводов следует проверить правильность подключения. Для этого следует включить нагрузку, например ближний или дальний свет. Амперметр должен показать разряд, если он покажет противоположное значение, тогда следует поменять провода подключения местами. Далее следует запустить двигатель и убедиться в том, что происходит зарядка аккумуляторной батареи.

Классификация по другим признакам:

по назначению — измерительные приборы, меры, измерительные преобразователи, измерительные установки и системы, вспомогательные устройства;

по способу представления результатов измерений — показывающие и регистрирующие (в виде графика на бумаге или фотоплёнке, распечатки, либо в электронном виде);

по методу измерения — приборы непосредственной оценки и приборы сравнения;

по способу применения и по конструкции — щитовые (закрепляемые на щите или панели), переносные и стационарные;

по принципу действия:

электромеханические:

магнитоэлектрические; электромагнитные; электродинамические; электростатические;

ферродинамические; индукционные; магнитодинамические; электронные; термоэлектрические;

электрохимические.

Термоэлектрические амперметры и вольтметры

Термоэлектрический амперметр представляет собой сочетание магнитоэлектрического измерительного механизма с термопреобразователем (рис. 7-14), а вольтметр, кроме того, имеет добавочное сопротивление.

Два сваренных конца двух проводов из разных металловназываются термопарой. Несваренные концы термопары называются с в о б о д н ы м и, сваренные — рабочими.

При нагреве рабочих концов термопары на свободных концах появится разность потенциалов называемая термоэлектродвижущей силой — термо-э д. с. Термо-э. д. с. зависит от металлов, образующих термопару, и разности температур между рабочими и свободными концами термопары, а при постоянной температуре свободных концов — от температуры рабочего конца термопары. Приварив к рабочему концу термопары проводник — нагреватель, получим термопреобразователь.

Рис. 7-14.

Термоэлектрический амперметр.

При прохождении переменного тока по нагревателю он нагревается, нагревает рабочий конец термопары и на свободных концах ее появится термо-э. д. с. Если к этим концам присоединен измерительный механизм, то в нем появится ток и подвижная часть повернется на угол зависящий как от термо-э. д. с.,так и от измеряемого переменного тока, проходящего по нагревателю. На шкале амперметра наносятся действующие значения тока.

Вольтметр отличается от амперметра добавочным сопротивлением, соединенным последовательно с нагревателем термопреобразователя. В этом случае угол поворота подвижной части зависит не только от тока, но и от напряжения на зажимах вольтметра. На шкале наносится действующее значение этого напряжения.

Точность термоэлектрических приборов соответствует классам 1,5—2,5.

Термоэлектрические приборы применяются в цепях переменного тока повышенной и высокой частоты (до 10— 50 Мгц).

Разновидности электроизмерительных приборов

Классификация электроизмерительных приборов:

1. переменного;
2. постоянного;
3. комбинированные устройства.

По уровню точности:

Каждая цифровое обозначение указывает на процентный показатель допустимой погрешности.

По сущности работы:

1. электромагнитные;
2. индукционные;
3. магнитоэлектрические;
4. ферромагнитные.

При проведении измерительных испытаний необходимо правильно выбрать соответствующее измерительное устройство.

1. Амперметры – устройства для измерения величин тока. Единица измерения – Ампер (А).
2. Вольтметр – измеряет напряжение электрической сети. Единица измерения – Вольт (В).
3. Омметр – вспомогательное приспособление, измеряющее сопротивление в электроцепи. Измеряется в Оммах (Ом).
4. Ваттметр – элемент, измеряющий мощность сети. Измеряемая единица – Ватт (Вт).
5. Частотомер – измеритель частоты значений переменного импульса. Измеряется в Герцах (Гц).