В зависимости от измеряемого параметра электрической цепи, различают следующие виды электроизмерительных приборов: амперметры, вольтметры, ваттметры, омметры (в т. ч. мегаомметры – для контроля сопротивления изоляции), гальванометры, частотометры и др. Кроме этого электроизмерительные приборы различают по следующим признакам:
по роду тока, по степени точности, по принципу действия, по способу получения отсчета, по характеру применения.
Кроме этих признаков, электроизмерительные приборы можно также отличать: по способу монтирования, по способу защиты от внешних магнитных или электрических полей, по выносливости в отношении перегрузок, по пригодности к применению при различных температурах, по габаритным размерам и другим признакам.
По принципу действия электроизмерительные приборы, применяемые на ТПС (тяговом подвижном составе), в основном различают на приборы магнито-электрической и электромагнитной системы.
Классический способ включения в маломощную цепь амперметра и вольтметра представлен на рис. 1.12. Амперметр имеет малое внутренне сопротивление, поэтому, во избежание его влияния на остальную цепь его включают последовательно с нагрузкой. Вольтметр имеет большое внутреннее сопротивление, поэтому его включают параллельно с нагрузкой.
9.1. Приборы магнито-электрической системы используются в качестве амперметров и вольтметров, в основном, в электрических цепях постоянного тока, для контроля соответственно тока и напряжения.
Устройство:
Включает в себя неподвижную и подвижную часть. Неподвижная часть выполнена в виде подковообразного магнита (1) с полюсными наконечниками (2).
Между ними расположена подвижная часть прибора.
|
|
Подвижная часть представляет собой ось, на которой крепится стрелка прибора и катушка (5) виде рамки. Ось связана с двумя спиральными пружинами, через которые подается напряжение на катушку от клемм прибора.
Работа:
При подаче напряжения на клеммы прибора по катушке будет протекать ток. Так как катушка находится в магнитном поле полюсов, то на ее витки будет действовать выталкивающая сила, под действием которой катушка вместе с осью и стрелкой прибора поворачивается. При этом спиральные пружины закручиваются.
Как только момент сопротивления пружин сравняется с вращающим моментом катушки, стрелка прибора остановится и по шкале, напротив стрелки, можно зафиксировать значение измеряемой величины. Угол отклонения стрелки прямо пропорционален току, протекающему по катушке.
Достоинства:
Шкала прибора равномерная.
Недостатки:
1) Малая перегрузочная способность;
Прибор требует строгого соблюдения полярности при включении в цепь;
Относительно высокая стоимость;
Для расширения пределов измерения приборов параллельно амперметру подключается шунт, а последовательно с вольтметром – добавочное сопротивление.
При этом шкала прибора должна быть отградуирована с учетом сопротивления шунта или добавочного сопротивления. Поэтому, прибор будет показывать истинное значение измеряемой величины.
9.2. Электромагнитная система
Приборы предназначены для измерения тока и напряжения в основном, в электрических цепях переменного тока.
Устройство:
Неподвижная часть выполнена в виде катушки с прорезью в своем каркасе.
|
|
Выводы катушки подключаются к клеммам прибора.
Подвижная часть состоит из оси, на которой закреплен якорь лепестковой формы и стрелка прибора. Ось связана со спиральной пружиной. Имеется также воздушный демпфер - для уменьшения вибрации стрелки.
Работа:
При подаче напряжения на катушку якорь втягивается вовнутрь катушки.
При этом ось со стрелкой поворачивается и спиральная пружина закручивается. Как только электромагнитная сила, действующая на якорь уравновесится силой сопротивления пружины, то стрелка прибора остановится и по шкале напротив стрелки можно зафиксировать значение измеряемой величины.
Угол отклонения стрелки зависит от I2
Достоинства: относительно недорогой прибор, высокая перегрузочная способность, не требует соблюдения полярности при включении в цепи постоянного тока
Недостатки: неравномерная шкала.
Для расширения пределов измерения амперметров требуются трансформаторы тока, а вольтметров – трансформаторы напряжения.
При этом, шкала прибора должна быть отградуирована с учетом коэффициента трансформации трансформатора тока или напряжения. Поэтому, прибор будет показывать истинное значение измеряемой величины.
Измерение мощности. Для измерения мощности на участке цепи используют ваттметр. Ваттметр имеет две обмотки: неподвижную токовую обмотку, которая включается последовательно участку, и подвижную обмотку напряжения, включаемую параллельно участку. В соответствии с этим ваттметр имеет четыре зажима, два из которых обозначены символом I, а два других – символом U. Ваттметр является прибором, требующим при подключении соблюдения правильной полярности, поэтому его генераторные зажимы (один зажим токовой обмотки и один зажим обмотки напряжения, к которым присоединяются проводники, идущие со стороны источника) обозначаются звездочками. Схема включения ваттметра представлена на рис. 1.13.