Escuela para electricistas: todo sobre ingeniería eléctrica y electrónica. Métodos de mediciones eléctricas Instrumentos de medición eléctrica: tipos y características.

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Métodos de medición eléctrica.

Dependiendo de los métodos generales de obtención del resultado, las mediciones se dividen en los siguientes tipos: directa, indirecta y conjunta.

Las mediciones directas incluyen aquellas cuyos resultados se obtienen directamente a partir de datos experimentales. La medición directa se puede expresar convencionalmente mediante la fórmula Y = X, donde Y es el valor deseado de la cantidad medida; X es un valor obtenido directamente de datos experimentales. Este tipo de medición incluye mediciones de diversas cantidades físicas utilizando instrumentos calibrados en unidades establecidas. Por ejemplo, medir corriente con un amperímetro, temperatura con un termómetro, etc. Este tipo de medición también incluye mediciones en las que el valor deseado de una cantidad se determina comparándolo directamente con la medida. Los medios utilizados y la simplicidad (o complejidad) del experimento no se tienen en cuenta al clasificar una medición como directa.

La medición indirecta es una medición en la que el valor deseado de una cantidad se encuentra sobre la base de una relación conocida entre esta cantidad y las cantidades sujetas a mediciones directas. En mediciones indirectas, el valor numérico de la cantidad medida se determina mediante cálculo utilizando la fórmula

Y = F (Xl, X2...Xn),

donde Y es el valor deseado de la cantidad medida; X1, X2, Xn son los valores de las cantidades medidas. Como ejemplo de medidas indirectas podemos señalar la medida de potencia en circuitos CC con un amperímetro y un voltímetro.

Las mediciones conjuntas son aquellas en las que los valores deseados de cantidades opuestas se determinan resolviendo un sistema de ecuaciones que conecta los valores de las cantidades buscadas con cantidades medidas directamente. Un ejemplo de medidas conjuntas es la determinación de los coeficientes en la fórmula que relaciona la resistencia de una resistencia con su temperatura:

Rt = R20 (1+b (T1-20)+c(T1-20)).

Dependiendo del conjunto de técnicas para utilizar los principios y medios de medición, todos los métodos se dividen en método de evaluación directa y métodos de comparación.

La esencia del método de evaluación directa es que el valor de la cantidad medida se juzga mediante las lecturas de uno (mediciones directas) o varios instrumentos (mediciones indirectas), precalibrados en unidades de la cantidad medida o en unidades de otras cantidades en del cual depende la cantidad medida. El ejemplo más sencillo de método de evaluación directa es la medición de una magnitud con un dispositivo cuya escala está graduada en las unidades apropiadas.

El segundo gran grupo de métodos de medición eléctrica se reúne bajo el nombre general de métodos de comparación. Estos incluyen todos aquellos métodos de mediciones eléctricas en los que el valor medido se compara con el valor reproducido por la medida. Por tanto, una característica distintiva de los métodos de comparación es la participación directa de las medidas en el proceso de medición.

El método de comparación se divide en: cero, diferencial, sustitución y coincidencia.

El método cero es un método para comparar un valor medido con una medida, en el que el efecto resultante de la influencia de los valores sobre el indicador se reduce a cero. Así, cuando se alcanza el equilibrio, se observa la desaparición de un determinado fenómeno, por ejemplo, la corriente en una sección del circuito o el voltaje en ella, que se puede registrar utilizando dispositivos que sirven para este propósito: indicadores nulos. Debido a la alta sensibilidad de los indicadores nulos, y también a que las medidas se pueden realizar con gran precisión, se obtiene una mayor precisión en las mediciones.

Un ejemplo de la aplicación del método cero sería medir la resistencia eléctrica de un puente con su completo equilibrio.

Con el método diferencial, así como con el método cero, la cantidad medida se compara directa o indirectamente con la medida, y el valor de la cantidad medida como resultado de la comparación se juzga por la diferencia en los efectos producidos simultáneamente por estos cantidades y por el valor conocido reproducido por la medida. Por tanto, en el método diferencial se produce un equilibrio incompleto del valor medido, y esta es la diferencia entre el método diferencial y el método cero.

El método diferencial combina algunas de las características del método de evaluación directa y algunas de las características del método cero. Puede dar un resultado de medición muy preciso, siempre que la cantidad medida y la medida difieran poco entre sí. Por ejemplo, si la diferencia entre estas dos cantidades es del 1% y se mide con un error de hasta el 1%, entonces el error al medir la cantidad deseada se reduce al 0,01%, si no se tiene en cuenta el error de la medida. .

Un ejemplo de la aplicación del método diferencial es la medición con un voltímetro de la diferencia entre dos voltajes, de los cuales uno se conoce con gran precisión y el otro es el valor deseado.

El método de sustitución consiste en medir alternativamente la cantidad deseada con un dispositivo y medir con el mismo dispositivo una medida que reproduzca una cantidad homogénea con la cantidad medida. Según los resultados de dos mediciones, se puede calcular el valor deseado. Debido al hecho de que ambas mediciones se realizan con el mismo instrumento en las mismas condiciones externas y el valor deseado está determinado por la relación de las lecturas del instrumento, el error en el resultado de la medición se reduce significativamente. Dado que el error del instrumento no suele ser el mismo en diferentes puntos de la escala, la mayor precisión de medición se obtiene con las mismas lecturas del instrumento.

Un ejemplo de la aplicación del método de sustitución puede ser la medición de una resistencia eléctrica relativamente grande en corriente continua midiendo alternativamente la corriente que fluye a través de una resistencia controlada y una de referencia. El circuito durante las mediciones debe alimentarse de la misma fuente de corriente.

El método de coincidencia es un método en el que la diferencia entre la cantidad medida y el valor reproducido por la medida se mide mediante la coincidencia de marcas de escala o señales periódicas. Este método se utiliza ampliamente en la práctica de mediciones no eléctricas. Un ejemplo sería medir la longitud con un pie de rey. En mediciones eléctricas, un ejemplo es medir la velocidad de rotación de un cuerpo con una luz estroboscópica. Indiquemos también la clasificación de las mediciones en función de los cambios en el tiempo del valor medido. Dependiendo de si la cantidad medida cambia con el tiempo o permanece sin cambios durante el proceso de medición, se distinguen mediciones estáticas y dinámicas. Las mediciones estáticas son mediciones de valores constantes o estables. Estos incluyen mediciones de valores efectivos y de amplitud de cantidades, pero en estado estable.

Si se miden valores instantáneos de cantidades que varían en el tiempo, entonces las mediciones se denominan dinámicas. Si, durante las mediciones dinámicas, los instrumentos de medición le permiten monitorear continuamente los valores de la cantidad medida, dichas mediciones se denominan continuas. Es posible medir una cantidad midiendo sus valores en ciertos momentos t1, t2, etc. Como resultado, no se conocerán todos los valores de la cantidad medida, sino solo los valores en momentos seleccionados. Estas medidas se denominan discretas.

medición eléctrica ingeniería eléctrica

La estandarización de métodos e instrumentos de medición juega un papel importante en la ciencia y la tecnología porque es imposible imaginar nuestra vida en el siglo XXI sin los objetos y cosas que nos rodean, y después de todo, cuando fueron creados, todos fueron medidos por alguien. y de alguna manera. Para que cualquiera pueda realizar estas mediciones y métodos, es, por supuesto, necesario estandarizarlos.

La esencia de la medición es determinar el valor numérico de una cantidad física. Este proceso se llama conversión de medidas y enfatiza la conexión de la cantidad física medida con el número resultante.

Lista de fuentes utilizadas

1. “Ingeniería eléctrica y electrónica”, ed. profe. BI. Petlenko M. 2003

2. “Metrología, normalización, certificación y equipos de medición eléctrica, editado por K.K. Kima 2006

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Las mediciones, como procedimientos experimentales para determinar los valores de las cantidades medidas, son muy diversas, lo que se explica por la gran diversidad de la naturaleza física de las cantidades medidas, la diferente naturaleza de sus cambios a lo largo del tiempo, los diferentes requisitos de precisión de las mediciones. etc.

Por tanto, existen diferentes tipos y métodos de medición.

Dependiendo del método para comparar el valor medido y con la medida y procesar datos experimentales para encontrar el resultado, se distinguen los siguientes tipos de mediciones: directa, indirecta y conjunta (agregada).

Medidas directas– se trata de mediciones en las que el resultado de la medición se obtiene directamente a partir de datos experimentales, sin realizar procesamiento lógico y computacional adicional.

Ejemplos de mediciones directas incluyen medir la potencia eléctrica usando un vatímetro o medir la resistencia eléctrica de una resistencia usando un óhmetro. El resultado de la medición se lee directamente en la escala del dispositivo de medición.

Medidas indirectas– se trata de una medición en la que el resultado de la medición se obtiene sobre la base de una relación conocida entre la cantidad medida y otras cantidades físicas, que están sujetas a mediciones directas, después de lo cual el resultado de la medición se calcula utilizando esta relación.

Ejemplos de mediciones indirectas son las mediciones de potencia eléctrica y resistencia utilizando el método del amperímetro y el voltímetro. Al medir el método directo, es decir, usando un amperímetro y un voltímetro, respectivamente, la corriente que fluye a través de alguna carga y la caída de voltaje a través de esta carga (a la misma corriente) se pueden calcular fácilmente usando relaciones conocidas. P = U I Y R=U/I, Dónde: PAG - energia electrica, R - resistencia eléctrica, Ud. - caída de voltaje a través de la carga, I - la corriente que fluye a través de esta carga, la potencia eléctrica liberada por esta carga y su resistencia eléctrica.

Articulación(o acumulativo) las mediciones son mediciones en las que el resultado se obtiene a partir de un conjunto de mediciones directas de varias cantidades heterogéneas para encontrar la relación entre ellas resolviendo el sistema de ecuaciones resultante.

Un ejemplo de mediciones conjuntas es la medición de los coeficientes de dependencia de la temperatura de la resistencia eléctrica de un conductor. En un rango de temperatura bastante amplio, esta dependencia se expresa mediante la ecuación

R T = R 20,(2.1)

Dónde: RT - Resistencia eléctrica de un conductor medida a una temperatura arbitraria. t;

20 rands - Resistencia eléctrica del mismo conductor medida a temperatura. t= 20ºC;

A Y EN - coeficientes constantes, cuyos valores deben determinarse como resultado de mediciones conjuntas.

Para poder calcular estos coeficientes mediante esta ecuación es necesario, como mínimo, medir esta resistencia a tres temperaturas diferentes: 20 rands - a una temperatura t = 20ºC, RT 1 – a una temperatura T 1 Y RT 2- a una temperatura T 2. Teniendo los resultados de estas mediciones, podemos crear dos ecuaciones de la forma (1.2) para temperaturas T 1 Y T 2(también se deben medir las temperaturas) y resolver el sistema resultante de dos ecuaciones para obtener coeficientes desconocidos A Y EN.

Dependiendo de la naturaleza y el método de participación, se distinguen medidas en el proceso de medición. método de evaluación directa Y método de comparación.

Método de evaluación directaradica en el hecho de que todo el valor medido se evalúa directamente según las lecturas de un dispositivo de medición precalibrado, y la medida no participa directamente en este experimento.

Aquí sólo hay una participación indirecta de la medida, porque Utilizando la medida se calibró la escala de este dispositivo.

Método de comparaciónSe caracteriza por el hecho de que en el proceso de medición interviene directamente una medida regulada (multivalorada) o no regulada con la que se compara el valor medido.

Según la metodología para realizar el proceso de comparación, existen tres tipos principales de método de comparación:

método nuloel cual se caracteriza porque se compara el valor medido con la medida controlada y en el proceso de comparación se regula la medida hasta que sea completamente igual al valor medido.

Para implementar el método cero, obviamente es necesario contar con un indicador de igualdad entre la medida y la cantidad medida, que suele ser un dispositivo de evaluación directa de alta sensibilidad, al que se le suministra una señal proporcional a la diferencia entre la medida y la cantidad medida. cantidad. Las medidas de ajuste continúan hasta alcanzar lecturas cero de este indicador. El valor medido se cuenta de acuerdo con las lecturas de la medida controlada en el momento de igualdad de la medida y la cantidad medida. La precisión de las mediciones con el método cero está determinada por la precisión de la medida y la sensibilidad del indicador. En este caso, no se requiere una alta precisión del indicador, ya que no cuenta el valor medido, sino que solo determina la presencia o ausencia de una diferencia entre el valor medido y la medida. Esto permite lograr una alta precisión de medición, que está limitada principalmente únicamente por el error de medición.

Método diferencial (diferencia), en el que, según las lecturas de un dispositivo de medición de evaluación directa, no se evalúa todo el valor medido, sino la diferencia entre este valor y la medida no regulada.

El resultado de la medición se obtiene sumando algebraicamente el valor de la medida utilizada y las lecturas de un dispositivo de evaluación directa, que mide la diferencia entre el valor medido y la medida. Dado que esta diferencia puede tener signo tanto positivo como negativo, el dispositivo de evaluación directa debe responder al signo de esta diferencia (si el signo es positivo, las lecturas del instrumento se suman al valor de la medida, si son negativas, se restan).

La ventaja del método diferencial es que para pequeñas diferencias (es decir, cuando el valor medido fluctúa dentro de pequeños límites alrededor de su valor nominal), la precisión de la medición se puede aumentar significativamente, incluso cuando se utiliza un dispositivo de medición de baja precisión para medir esta diferencia. Esto se explica por el hecho de que este dispositivo no evalúa todo el valor medido, sino sólo una pequeña fracción del mismo, determinada por la desviación del valor nominal (este último corresponde al valor de la medida constante). Por lo tanto, incluso si esta desviación se mide con baja precisión, esto tendrá poco efecto en el error del resultado de la medición, que estará determinado principalmente por el error de la medida. Por ejemplo, si las desviaciones del valor medido del valor nominal no superan el 5%, entonces, utilizando un dispositivo con un error máximo permitido del 1% para medir estas desviaciones, obtendremos un error en el resultado debido al error de este dispositivo, sin exceder el 0,05% (es decir, el 1% del 5%).

Método de sustituciónconsiste en que la cantidad medida y la medida controlada se conectan alternativamente al dispositivo de medición, y el proceso de comparación consiste en que al ajustar la medida se logra la misma lectura del dispositivo que estaba cuando se conectó la cantidad medida lo.

Cuando se utiliza este método, no se realiza una comparación simultánea, como en los métodos anteriores, sino multitemporal con la medida. Este método es muy preciso, ya que al sustituir el valor medido por una medida no se producen cambios en el estado y funcionamiento de la instalación de medición, por lo que la inexactitud en sus lecturas, provocada por factores internos y externos, no afecta. el resultado de la medición.

Dependiendo de la naturaleza del cambio en el valor medido durante el proceso de medición, se distinguen mediciones estáticas y dinámicas.

EstáticoSon mediciones en las que la cantidad medida permanece sin cambios durante el proceso de medición.

DinámicaSon mediciones en las que la cantidad medida cambia durante el proceso de medición.

TUTORIAL ELECTRÓNICO

EN LA DISCIPLINA "INGENIERÍA ELÉCTRICA"

MEDICIONES"

Realizado:

profesora de CST Arkhipova N.A.

Kstovo 2015

Revisado en el PCC

disciplinas de ingeniería eléctrica

"___"_________20___

Protocolo No._________

Presidente del PCCN.I. Fomochkina

Aprobado

sobre metodologico

concejo

"___"_________20___

Presidente del Consejo MetodológicoE.A. Kostina

El libro de texto está destinado a estudiantes de la especialidad 220703 Automatización de procesos tecnológicos y producción (por industria) a tiempo completo.

CONTENIDO

INTRODUCCIÓN 4

Sección 1. Sistema estatal para garantizar la uniformidad de las mediciones 5

Tema 1.1 Principales tipos y métodos de medición, su clasificación 5

Tema 1.2.Indicadores metrológicos de instrumentos de medida 7.

Sección 2 Instrumentos y métodos de medidas eléctricas 9

Tema 2.1 Mecanismos y circuitos de medida de aparatos electromecánicos.

dispositivos 9

Tema 2.2 Instrumentos y métodos para medir la corriente 14.

Tema 2.3 Instrumentos y métodos para medir la tensión 18.

Tema 2.4 Instrumentos y métodos para medir potencia y energía 21

Tema 2.5 Instrumentos y métodos para medir parámetros de circuitos eléctricos 24

dispositivos 28

Sección 3 Estudio de forma de onda 31

Tema 3.1 Osciloscopios 31

Tema 3.2 Instrumentos y métodos para medir la frecuencia y el intervalo de tiempo 32

Tema 3.3 Instrumentos y métodos para medir el cambio de fase 35

INTRODUCCIÓN

El propósito y objetivos de la disciplina académica. Breve información de la historia del desarrollo de las mediciones eléctricas. La conexión de esta disciplina académica con otras disciplinas.

La realización de mediciones es uno de los principales medios para obtener conocimiento objetivo sobre el mundo, y el material experimental acumulado esuna base para generalizaciones y el establecimiento de las leyes de su existencia ydesarrollo. Al mismo tiempo, la realización de mediciones tiene un valor práctico incondicional.El valor se basa en gran medida en los resultados de las mediciones y en los aspectos técnicos.desarrollo e interacción entre entidades económicas individualesactividades. Entre todas las mediciones, las mediciones eléctricas ocupan un lugar especial debido a la universalidad de las señales eléctricas y disponibles.posibilidades para su procesamiento y almacenamiento, a menudo cuando se miden campos magnéticos ycantidades no eléctricas, la señal de salida del convertidor eses decir, una señal eléctrica.

Sección 1. Sistema estatal para garantizar la unidad.

mediciones

Tema 1.1 Tipos y métodos básicos de medición, sus

clasificación

El papel y la importancia de los equipos de medición eléctrica. Definición del concepto "medición". Unidades de cantidades físicas. Clasificación de métodos de medición y sus breves características. Métodos directos e indirectos. Métodos de evaluación directa y métodos de comparación (diferencial, cero, sustitución). El concepto de instrumentos de medida: medidas de magnitudes eléctricas básicas, instrumentos de medida eléctricos, instalaciones de medida eléctricas, transductores de medida, sistemas de información. Clasificación y marcado de instrumentos de medida eléctricos.

Los instrumentos técnicos de medición incluyen medidas, transductores de medición, instrumentos de medición y sistemas de medición. Un transductor de medición es un dispositivo diseñado para convertir un parámetro medido en una señal conveniente para su posterior transmisión a distancia o al circuito de un dispositivo de control.

Los convertidores se dividen en primarios (sensores), intermedios, transmisores y de escala. La cantidad medida se llama entrada y el resultado de la transformación se llama señal de salida.

Los convertidores primarios están diseñados para convertir cantidades físicas en señales, y los convertidores transmisores e intermedios generan señales que son convenientes para la transmisión a distancia y la grabación.

Los convertidores de escala incluyen convertidores con cuya ayuda la cantidad medida cambia un número determinado de veces, es decir, no convierten una cantidad física en otra.

Un instrumento de medición es un dispositivo diseñado para generar información de medición en una forma accesible a la percepción directa por parte de un observador (operador). Los instrumentos de medición se dividen en dos grupos.

El primer grupo incluye instrumentos analógicos cuyas lecturas son una función continua del parámetro que se está midiendo.

El segundo grupo incluye dispositivos digitales. Producen señales discretas de información medida en forma digital.

El sistema de medición combina transductores e instrumentos de medición, proporcionando mediciones de parámetros sin intervención humana.

La norma estatal establece la aplicación del Sistema Internacional de Unidades (SI) en todos los campos de la ciencia y la tecnología.

El SI consta de siete unidades básicas, dos unidades suplementarias y veintisiete unidades derivadas principales. Las unidades básicas incluyen: metro (m), kilogramo (kg), segundo (s), amperio (A), kelvin (K), mol (mol), candela (cd).

Las unidades suplementarias del SI incluyen el radian y el estereorradián, y todas las demás unidades son derivadas. Por ejemplo, la unidad de fuerza, newton (N), imparte una aceleración de 1 m/s2 a un cuerpo que pesa 1 kg; La unidad de presión es el pascal (Pa), la unidad de presión es una presión distribuida uniformemente a la que una fuerza igual a 1 N actúa sobre 1 m2 normal a la superficie.

Todas las medidas se dividen en directas e indirectas. En las mediciones directas, el valor numérico del parámetro medido lo determina directamente el dispositivo de medición: por ejemplo, medir la temperatura con un termómetro o las dimensiones lineales de una pieza con una herramienta de medición.

Las mediciones indirectas implican determinar el parámetro deseado basándose en la medición directa de una cantidad auxiliar asociada con el parámetro medido mediante una determinada relación funcional. Por ejemplo, determinar el volumen de un cuerpo por su largo, ancho y alto, o medir la temperatura cambiando la conductividad eléctrica de un termómetro de resistencia.

Preguntas de autoevaluación

¿Qué es la medición?

¿Cuál es la clasificación de tipos de medidas?

¿Cuál es la diferencia entre instrumentos de medición ejemplares y de trabajo?

¿Cómo se clasifican y designan los instrumentos de medida eléctricos y radioeléctricos?

Tema 1.2. Indicadores metrológicos de instrumentos de medida.

Tipos de errores, su clasificación según la forma de la expresión numérica, según el patrón de ocurrencia, según la probabilidad de implementación.

Errores sistemáticos, su asignación y valoración. Errores aleatorios, fuentes de su aparición. Leyes de distribución de errores. Características de la distribución normal. Identificando errores.

Errores como características de los instrumentos de medida. Tipos de errores y principales motivos de su aparición. Determinación del error del instrumento en función de la clase de precisión del dispositivo. Límite, valor de división, sensibilidad de un dispositivo de medición eléctrica. Metodología típica para probar instrumentos de medida eléctricos. Información general sobre el procesamiento de resultados de medición.

Cualquier medición debe realizarse según un sistema: planificación, realización de mediciones, procesamiento matemático de los resultados de las mediciones. Al procesar, preste atención a identificar errores. Es muy importante aprender a calcular el error resultante, saber cómo se resumen los errores sistemáticos y aleatorios y cómo se determina el error resultante con un nivel de probabilidad determinado.

Según los motivos, los errores se dividen en cinco grupos: errores del método de medición, instrumentales, de configuración del dispositivo y su interacción con el objeto de medición, errores dinámicos y subjetivos.

Los errores en un método de medición son el resultado de un diseño de medición elegido que no elimina las fuentes de errores conocidos.

Los errores instrumentales dependen de las imperfecciones de los dispositivos de medición, es decir, de los errores de fabricación de las piezas del dispositivo de medición.

Los errores de ajuste de los instrumentos de medición están determinados por las condiciones de funcionamiento. Pueden surgir errores durante la interacción del dispositivo con el objeto que se está midiendo; por ejemplo, errores causados ​​por la influencia de la fuerza de medición en la deformación de la pieza que se está midiendo.

Los errores dinámicos surgen al convertir la cantidad medida. Los errores dinámicos aparecen como resultado de la inercia de los cambios en el parámetro medido.

Los errores subjetivos aparecen debido a las capacidades físicas limitadas del operador.

Dependiendo de las condiciones de funcionamiento se distinguen dos tipos de errores: básicos y adicionales.

Los principales errores ocurren en condiciones normales de funcionamiento del dispositivo de medición, cuando la influencia de factores externos es mínima.

Los errores adicionales son causados ​​por factores externos que alteran las condiciones normales de funcionamiento del dispositivo, por ejemplo, cambios en la temperatura o presión ambiente.

Si el valor de error absoluto atribuido al valor verdadero A0 del parámetro medido, obtenemos el error relativo , es decir.

= / A0.

Tasa de error absoluta al rango de escala del instrumentonortese llama error relativo reducido.

Preguntas de autoevaluación

¿Con qué criterios se clasifican los errores?

¿En qué se diferencia el error relativo del dado?

¿Qué indicadores se utilizan para caracterizar el error aleatorio?

¿Cómo se puede identificar un "error" en una serie de resultados de medición obtenidos?

¿Cuál es la diferencia entre mediciones de igual precisión y de precisión desigual?

¿Cuál es la metodología para procesar los resultados de las mediciones indirectas?

Cómo calcular el error resultante?

OPCIÓN 1

Preguntas

1. ¿Cuál es el error absoluto?

diferencia entre los valores medidos y reales de una cantidad

2 . ¿Cuál es la sensibilidad del dispositivo?

cambio de actitud

este es el número de unidades del valor medido por una división de la escala del instrumento

3 . El rango de lectura es

rango de valores de escala, limitado por los valores finales e iniciales de la escala

que normaliza los errores permitidos del instrumento de medida

4 . ¿Qué es la calibración SI?

un conjunto de operaciones realizadas para determinar los valores reales de las características metrológicas

un conjunto de operaciones y tipos de trabajos destinados a asegurar la uniformidad de las medidas.

5 . Error reducido

la relación entre el error absoluto y el valor real, expresada como porcentaje

la relación entre el error absoluto y el valor estándar, expresada como porcentaje

diferencia entre el valor medido y el real de una cantidad

OPCION 2

Preguntas

1 . ¿Cuál es el error relativo?

la relación entre el error absoluto y el valor estándar, expresada como porcentaje

diferencia entre el valor medido y el real de una cantidad

la relación entre el error absoluto y el valor real, expresada como porcentaje

2. ¿Cuál es el precio de división del dispositivo?

el número de unidades del valor medido por una división de la escala del instrumento

cambio de actitud

señal de salida al cambio en el valor medido que lo causó

rango de valores de escala, limitado por los valores finales e iniciales de la escala

3 . La variación en las lecturas del instrumento es

diferencia entre el valor medido y el real de una cantidad

la mayor diferencia en las lecturas para el mismo valor de la cantidad medida

4 . El rango de medición es

rango de valores del valor medido, paraque normaliza los errores permitidos del dispositivo

diferencia entre el valor medido y el real de una cantidad

rango de valores de escala del instrumento, limitado por los valores de escala final e inicial

5 . ¿Qué es la verificación SI?

un conjunto de operaciones realizadas para determinar los valores reales de MX.

un conjunto de operaciones y tipos de trabajo destinados a garantizar la uniformidad de las mediciones.

un conjunto de operaciones realizadas para confirmar el cumplimiento de los instrumentos de medición con los requisitos metrológicos.

Sección 2 Instrumentos y métodos de medidas eléctricas.

Tema 2.1 Mecanismos y circuitos de medida.

dispositivos electromecánicos

Mecanismos de medida de sistemas magnetoeléctricos, electromagnéticos, electrodinámicos, ferrodinámicos, electrostáticos, de inducción. Principio general para la creación de diversos mecanismos de medición eléctrica. El principio de funcionamiento de los dispositivos electromecánicos. El concepto de circuitos de medida. Circuito de medida de instrumentos de medida eléctricos: voltímetros, amperímetros, vatímetros. Símbolos aplicados a los dispositivos.

La principal parte funcional de un dispositivo magnetoeléctrico es el mecanismo de medición. estructuralmentemagnetoeléctricomecanismorealizadooConmóvilbobina (marco),ya sea conmóvilimán.El primero de estos grupos es el más utilizado.

El principio de funcionamiento del mecanismo magnetoeléctrico se basa en la interacción de los campos magnéticos de un imán permanente y una bobina (marco) a través de la cual fluye la corriente. El momento de contrapeso puede crearse mecánica y electromagnéticamente.

Los dispositivos magnetoeléctricos se utilizan como: 1) amperímetros y voltímetros para medir corrientes y voltajes en circuitos de CC (para estos fines, en casos excepcionales, se utilizan dispositivos de otros grupos); 2) óhmetros; 3) galvanómetros de corriente continua, utilizados como indicadores de cero, así como para medir pequeñas corrientes y voltajes; 4) galvanómetros balísticos utilizados para medir pequeñas cantidades de electricidad; 5) instrumentos para mediciones en circuitos de corriente alterna: a) galvanómetros oscilográficos utilizados para observar y registrar procesos rápidos; b) galvanómetros de vibración, utilizados principalmente como indicadores cero de corriente alterna; c) dispositivos rectificadores, termoeléctricos y electrónicos que contengan un convertidor CA a CC.

Ventajas Los dispositivos magnetoeléctricos son: 1) alta sensibilidad; 2) alta precisión; 3) bajo consumo de energía propia; 4) escala uniforme; 5) baja influencia de campos magnéticos externos.

A deficiencias Los dispositivos magnetoeléctricos incluyen: 1) baja capacidad de sobrecarga; 2) diseño relativamente complejo; 3) aplicación, en ausencia de convertidores, únicamente en circuitos de corriente continua.

La parte principal de un dispositivo electromagnético es el IM electromagnético. PrincipioEl funcionamiento del mecanismo de medición electromagnético se basa en la interacción del campo magnético creado por el conductor portador de corriente y el núcleo ferromagnético.

Actualmente se utilizan una gran cantidad de diferentes tipos de dispositivos electromagnéticos, que se diferencian en su finalidad, diseño del IM, forma de bobinas y núcleos, etc.

Dependiendo de la inercia de la parte móvil o de la frecuencia de sus oscilaciones naturales, todos los dispositivos electromagnéticos se dividen en dos grupos: resonantes y no resonantes. Los resonantes funcionan sólo con corriente alterna.En dispositivos no resonantes, el momento de inercia de la parte móvil es significativo y el desplazamiento de la parte móvil es proporcional al cuadrado del valor de la corriente efectiva.

Ambos grupos de dispositivos se dividen en dos subgrupos: polarizados y no polarizados. En los dispositivos polarizados, además de la bobina magnetizante, hay un imán permanente. Los dispositivos polarizados no resonantes no tienen una alta precisión. De los dispositivos resonantes, se utilizan principalmente hertzímetros de láminas.

Dependiendo de la naturaleza del circuito magnético, los dispositivos no resonantes se dividen en dispositivos con circuito magnético, convencionalmente llamados cerrados, y sin circuito magnético. Los dispositivos con núcleo magnético tienen un menor consumo de energía inherente, pero al mismo tiempo errores significativos debido a pérdidas en el núcleo magnético debido a corrientes parásitas e histéresis.Los dispositivos sin núcleo magnético tienen un pequeño campo magnético intrínseco y una mayor dependencia de las lecturas de la influencia de campos magnéticos externos yle permiten crear dispositivos de alta precisión para funcionar con corriente continua y alterna. Estos dispositivos se dividen en dispositivos repulsivos y retráctiles. En los dispositivos del primer tipo, los núcleos ferromagnéticos ubicados dentro de la bobina con corriente se magnetizan de la misma manera y se repelen entre sí.

MI electrodinámicocomprendesistemas de bobinas fijas y móviles (marcos), soportes, elementos elásticos, amortiguadores, dispositivo de lectura, medios de protección magnética. Las bobinas se hacen redondas o rectangulares. Las bobinas redondas proporcionan, en comparación con las rectangulares,aumentarsensibilidad en un 15-20%. Dispositivos con bobinas rectangulares.tener más pequeñoDimensiones verticales del dispositivo.

Los dispositivos ferrodinámicos se basan en un mecanismo de medición ferrodinámico. El principio de funcionamiento del mecanismo de medición ferrodinámico eseninteracciónmagnéticocampos de dos sistemas de conductores con corrientes, y es esencialmente un tipo de mecanismo electrodinámico. Diferenciaesen el sentido de que, para aumentar la sensibilidad, el MI contiene un núcleo magnético hecho de material magnético blando.Disponibilidadcircuito magnéticomuchoaumentamagnéticocampo en el espacio de trabajo y al mismo tiempo aumenta el par.

Los instrumentos electrostáticos se construyen sobre la base de un mecanismo de medición electrostático, que representaes un sistema de movilYestacionarioelectrodos.Bajoacciónvoltaje aplicado a los electrodos,Los electrodos móviles se desvían con respecto a los estacionarios. En los IM electrostáticos, la desviación de la parte móvil está asociada con un cambio en la capacitancia.

Los dispositivos electrostáticos se caracterizan por: 1) muy pequeñosConsumo propio de energía en corriente continua y bajas frecuencias. Esto se explica por el hecho de que es causado únicamente por una corriente de carga de corta duración y el paso de corrientes de fuga muy pequeñas a través del aislamiento. En corriente alterna, el consumo de energía también es bajo debido a la pequeña capacitancia del IM y al pequeño dieléctrico.pérdidasVaislamiento;2) anchofrecuenciarango(de 20 Hz a 35 MHz); 3) baja dependencia de las lecturas de los cambios en la forma de la curva de voltaje medida; 4) la posibilidad de utilizarlos en circuitos de corriente continua y alterna para medición directa de altas tensiones (hasta 300 kV) sin el uso de transformadores de tensión de medición. Junto a esto, los dispositivos electrostáticos también tienen desventajas: están fuertemente influenciados por campos electrostáticos externos, tienen baja sensibilidad al voltaje, tienen una escala desigual que debe nivelarse eligiendo la forma de los electrodos, etc.

La precisión de los dispositivos electrostáticos se puede lograr mediante el uso de medidas tecnológicas y de diseño especiales para reducir los errores. Actualmente, se han desarrollado dispositivos portátiles con clases de precisión 0,2; 0,1 y 0,05.

Mecanismo de medición estructuralmente por inducción.Consta de uno o más electroimanes estacionarios y una parte móvil, que generalmente tiene la forma de un disco de aluminio montado sobre un eje. Flujos magnéticos variables dirigidosperpendicular al plano del disco, perforando este último,inducir corrientes parásitas en él. La interacción de los flujos con las corrientes en el disco provoca el movimiento de la parte móvil.

Según el número de flujos magnéticos,cruzando la parte móvil, pueden ser de un solo hilo o de varios hilos. Los mecanismos de inducción de flujo único no se utilizan actualmente en la tecnología de medición.

Al estudiar dispositivos de sistemas electromagnéticos, electrodinámicos y ferrodinámicos, es necesario prestar atención al hecho de que, según el principio de funcionamiento, estos dispositivos son adecuados para mediciones tanto en circuitos de corriente continua como de corriente alterna.

Preguntas de autoevaluación

1. Escribe y explica la condición de equilibrio estático de la parte móvil del dispositivo indicador y la ecuación de su escala.

2. ¿Cómo se crean los momentos de contrapeso en los instrumentos indicadores?

3. ¿Cuál es el consumo de energía propio del dispositivo y qué impacto puede tener en los resultados de la medición?

4. ¿Cuáles son los principios operativos y el diseño del dispositivo del sistema magnetoeléctrico?

5. ¿Cuáles son los principios de funcionamiento y diseño de dispositivos de sistemas electromagnéticos, electrodinámicos y electrostáticos?

6. ¿Cómo se construyen los logometros de un sistema magnetoeléctrico y cuál es el principio de funcionamiento?

7. ¿Qué métodos se utilizan para ampliar los límites de medición de instrumentos de varios sistemas?

Tema 2.2 Instrumentos y métodos para medir la corriente.

Métodos de medición actuales. Diseño, principio de funcionamiento, características técnicas, variedades, ámbito de aplicación de los principales tipos de amperímetros, pinzas amperimétricas. Ampliación de los límites de medida mediante transformadores de corriente y shunts. Aplicación de instrumentos combinados para la medida de corriente. Seleccionar un dispositivo para medir corriente, conectarlo a un circuito, medir, procesar el resultado de la medición.

Antes de medir la corriente, es necesario tener una idea de su frecuencia, forma, valor esperado, precisión de medición requerida y la resistencia del circuito en el que se realiza la medición. Esta información preliminar permitirá

Seleccione el método de medición y el dispositivo de medición más adecuados. Para medir corriente y voltaje se utiliza el método de evaluación directa y el método de comparación. Para medir la corriente en cualquier circuito, se conecta un amperímetro en serie al circuito.

Amperímetro fue diseñado para queLa resistencia interna era lo más pequeña posible. Por lo tanto, si lo enciende no en serie, sino en paralelo con la carga, las circunstancias pueden ser impredecibles.Es precisamente debido a la baja resistencia interna que una gran corriente fluirá a través del amperímetro, lo que provocará que el dispositivo o los cables se quemen.

Amperímetro– un dispositivo de medición para determinar la intensidad de la corriente continua y alterna en un circuito eléctrico. Las lecturas del amperímetro dependen completamente de la cantidad de corriente que fluye a través de él y, por lo tanto, la resistencia del amperímetro, en comparación con la resistencia de la carga, debe ser lo más pequeña posible. Según sus características de diseño, los amperímetros se dividen en magnetoeléctricos, electromagnéticos, termoeléctricos, electrodinámicos, ferrodinámicos y rectificadores.

Los amperímetros magnetoeléctricos se utilizan para medir corrientes bajas en circuitos de CC. Consisten en un mecanismo de medición magnetoeléctrico y una escala con divisiones marcadas correspondientes a diferentes valores de la corriente medida.

Electromagnéticoamperímetrosestán diseñados para medir la intensidad de la corriente que fluye en circuitos de CC y CA. Se utiliza con mayor frecuencia para medir fuerza en circuitos de CA de frecuencia industrial (50 Hz). Consisten en un mecanismo de medición, cuya escala está marcada en unidades de corriente que fluye a través de la bobina del dispositivo. Para hacer una bobina, puede utilizar una sección transversal grande de cable y, por lo tanto, medir una corriente grande (más de 200 A).

TermoelectricoamperímetrosSe utilizan para mediciones en circuitos de corriente alterna de alta frecuencia. Consisten en un dispositivo magnetoeléctrico con un transductor de contacto o sin contacto, que es un conductor (calentador) al que se suelda un termopar (puede estar ubicado a cierta distancia del calentador y no tener contacto directo con él). La corriente que pasa a través del calentador provoca su calentamiento (debido a pérdidas activas), que es registrado por un termopar. La radiación térmica resultante incide sobre el marco del molinete magnetoeléctrico, que se desvía en un ángulo proporcional a la intensidad de la corriente en el circuito.

Los amperímetros electrodinámicos se utilizan para medir corriente en circuitos CC y CA de altas frecuencias (hasta 200 Hz). Los dispositivos son muy sensibles a sobrecargas y campos magnéticos externos. Se utilizan como dispositivos de control para comprobar los medidores de corriente en funcionamiento. Consisten en un mecanismo de medición electrodinámico cuyas bobinas, según el valor de la corriente máxima medida, están conectadas en serie o en paralelo, y una escala graduada. Al medir corrientes bajas, las bobinas se conectan en serie y las corrientes altas, en paralelo.

Los amperímetros ferrodinámicos tienen un diseño duradero y confiable, y son insensibles a los campos magnéticos externos. Consisten en un aparato de medición ferrodinámico y se utilizan principalmente en sistemas de control automático como amperímetros registradores.

Cada amperímetro calculado para un cierto valor máximo del valor medido. Pero a menudo surgen situaciones en las que es necesario medir una determinada cantidad, cuyo valor es mayor que los límites de medición del dispositivo. Sin embargo, siempre es posible ampliar los límites de medición de este dispositivo. Para ello, se conecta un conductor paralelo al amperímetro, a través del cual pasa parte de la corriente medida. El valor de resistencia de este conductor se calcula de modo que la corriente que pasa por el amperímetro no exceda su valor máximo permitido. Esta resistencia se llama resistencia en derivación. El resultado de tales acciones será que si un amperímetro diseñado, por ejemplo, para una corriente de hasta 1 A, necesita medir una corriente 10 veces mayor, entonces la resistencia de la derivación debe ser 9 veces menor que la resistencia del amperímetro. Por supuesto, en este caso el coste de la calibración aumenta 10 veces y la precisión disminuye en la misma cantidad.

Para ampliar el límite de medición del amperímetro (enk veces) en circuitos de CC, se utilizan resistencias en derivación, conectadas en paralelo con el amperímetro.

Las escalas de amperímetro suelen calibrarse directamente en unidades de corriente:

amperios, miliamperios o microamperios. A menudo, en la práctica de laboratorio se utilizan amperímetros de límite múltiple. Dentro de la carcasa de dichos dispositivos se colocan varias derivaciones diferentes, que se conectan en paralelo al indicador mediante un interruptor de límite de medición. En el panel frontal de los instrumentos multilímite se indican los valores de corriente máximos que se pueden medir en una posición particular del interruptor de límite de medición. El precio de división de escala (si el dispositivo tiene una única escala) será diferente para cada límite de medición. A menudo, los instrumentos multirango tienen varias escalas, cada una de las cuales corresponde a un límite de medición específico.

Preguntas de autoevaluación

¿Cómo medir la corriente?

¿Qué es un amperímetro?

Principales tipos de amperímetros.

¿Cómo se conecta el amperímetro?

Propósito de las derivaciones

Resolución de problemas sobre el tema "Instrumentos y métodos para medir la corriente".

OPCIÓN 1

Tarea 1.

Un amperímetro con una resistencia interna de 0,28 ohmios tiene una escala de 50 divisiones. con precio de división 0,01 A/división. Determine el precio de división y el valor máximo de la corriente medida al conectar una derivación con una resistencia de 0,02 ohmios.

Tarea 2.

La escala MI con una resistencia de 5 ohmios se divide en 100 divisiones. Valor de división

0,2 mA/div. A partir de este mecanismo es necesario hacer un amperímetro de 10A. ¿Cómo hacerlo? ¿Qué corriente en el circuito medirá el amperímetro si la aguja se desvía 35 divisiones?

Tarea 3.

Determine el valor de la resistencia en derivación necesaria para ampliar el límite de medición de un amperímetro con una resistencia interna de 5 ohmios, desde su valor nominal de 4 mA hasta un valor de 15 A.

OPCION 2

Tarea 1.

La escala MI con una resistencia interna de 2 ohmios se divide en 150 divisiones. El valor de división es 0,2 mA/div. A partir de este mecanismo es necesario hacer un amperímetro de 15A. ¿Cómo hacerlo?

¿Qué corriente medirá el amperímetro si la aguja se desvía 20 divisiones?

Tarea 2.

Determine el valor de la resistencia en derivación para ampliar el límite de medición de un amperímetro con una resistencia interna de 0,58 Ohm, desde un valor nominal de 5 A hasta un valor de 150 A.

Tarea 3.

A un amperímetro de 5A con una resistencia interna de 0,6 Ohm y una escala de 10 divisiones. Se conecta una derivación con una resistencia de 0,025 ohmios. Al medir la corriente, la aguja se desvió 8 divisiones. Determine la corriente en el circuito medida con un amperímetro.

Tema 2.3 Instrumentos y métodos para medir la tensión.

Métodos de medición de tensión. Dispositivo, principio de funcionamiento, características técnicas, variedades, ámbito de aplicación: voltímetros electromecánicos, voltímetros electrónicos, voltímetros digitales, compensadores. Aplicación de instrumentos combinados para la medida de tensión. Seleccionar un dispositivo para medir voltaje, conectarlo a un circuito, medir, procesar el resultado de la medición.

Los voltímetros se utilizan para medir el voltaje. Los voltímetros se conectan en paralelo a la sección del circuito donde se debe medir el voltaje. Para que el dispositivo no consuma mucha corriente y no afecte el voltaje del circuito, su devanado debe tener una alta resistencia. Cuanto mayor sea la resistencia interna del voltímetro, con mayor precisión medirá el voltaje. Para ello, el devanado del voltímetro está formado por una gran cantidad de vueltas de alambre fino. Para ampliar los límites de medición de los voltímetros, se utilizan resistencias adicionales conectadas en serie con los voltímetros. En este caso, la tensión de la red se distribuye entre el voltímetro y la resistencia adicional. El valor de la resistencia adicional debe seleccionarse de tal manera que en el circuito con mayor voltaje pase por el devanado del voltímetro la misma corriente que a la tensión nominal.

La mayoría de los dispositivos de medición estacionarios que se utilizan actualmente son dispositivos electromecánicos analógicos clásicos. Sus características operativas y metrológicas pueden considerarse suficientes para solucionar los principales problemas de las mediciones técnicas. Las clases de precisión de estos dispositivos oscilan entre el 0,1 y el 4%.

Principio de operacióninstrumentos de medida electromecánicosSe basa en la conversión de la energía eléctrica de la señal de entrada en energía mecánica del movimiento angular de la parte móvil del dispositivo lector. Además, los dispositivos electromecánicos, además de su uso autónomo, también pueden utilizarse como dispositivos de salida para otros dispositivos electrónicos analógicos.

ENLos dispositivos electromecánicos implementan diferentes principios físicos que permiten convertir el valor de la característica medida en una desviación del puntero proporcional a ella. El diseño de un dispositivo electromecánico de cualquier tipo se puede representar como una conexión en serie de un circuito de entrada, un dispositivo de medición y un dispositivo de lectura.

De la variedad de sistemas, diseños y circuitos de instrumentos de medición electromecánicos, se pueden destacar las siguientes clases principales: magnetoeléctrico, rectificador, termoeléctrico, electromagnético, electrodinámico, electrostático, de inducción.

Los voltímetros electrónicos son una combinación de un convertidor electrónico.e instrumento de medida. A diferencia de los voltímetros del grupo electromecánico, los voltímetros electrónicos de corriente continua y alterna tienen alta resistencia y sensibilidad de entrada, amplios límites de medición y rango de frecuencia (de 20 Hz a 1000 MHz) y un bajo consumo de corriente del circuito de medición.

Los voltímetros electrónicos se clasifican según una serie de características:

por finalidad: voltímetros de tensión continua, alterna y pulsada; universal, sensible a fases, selectivo;

por método de medición: dispositivos de evaluación directa y dispositivos de comparación;

por la naturaleza del valor de voltaje medido: amplitud (pico), valor cuadrático medio del valor rectificado promedio;

por rango de frecuencia: baja frecuencia, alta frecuencia, ultraalta frecuencia.

Además, todos los dispositivos electrónicos se pueden dividir en dos grandes grupos: dispositivos electrónicos analógicos con lectura de dial y dispositivos de tipo discreto con lectura digital.

Los medidores de voltaje, independientemente de su propósito, no deben alterar el modo de funcionamiento del circuito del objeto medido cuando se encienden; asegure un pequeño error de medición, al tiempo que elimina la influencia de factores externos en el funcionamiento del dispositivo, alta sensibilidad de medición en el límite óptimo, rápida preparación para el funcionamiento y alta confiabilidad.

La elección de instrumentos que realizan mediciones de voltaje está determinada por una combinación de muchos factores, los más importantes de los cuales son: el tipo de voltaje que se mide; rango de frecuencia aproximado de la cantidad medida y rango de amplitud; forma de la curva de tensión medida; potencia del circuito en el que se realiza la medición; consumo de energía del dispositivo; posible error de medición.

En circuitos de CC y CA de baja potencia, se suelen utilizar voltímetros electrónicos digitales y analógicos para medir el voltaje. Si es necesario medir tensiones con mayor precisión, se deben utilizar instrumentos cuyo funcionamiento se base en métodos de comparación, en particular el método de contraste.

Los voltímetros digitales modernos contienen unidades de microprocesador y están equipados con un teclado que permite automatizar el proceso de medición, realizarlo de acuerdo con un programa determinado, realizar el procesamiento requerido de los resultados de la medición y ampliar la funcionalidad del dispositivo. Conviértelo en un multímetro que te permitirá medir no sólo la tensión CC, sino también muchas otras cantidades: tensión CA, resistencia, capacitancia, frecuencia, etc.

Preguntas de autoevaluación

¿Cómo se puede medir el voltaje?

¿Cómo se clasifican los voltímetros electrónicos?

Enumere los principales bloques de voltímetros digitales.

¿Cómo se seleccionan los instrumentos de medición de voltaje?

¿Cuáles son los valores de los coeficientes de cresta y forma para un voltaje sinusoidal?

Dibujar diagramas de circuitos de voltímetros con detectores lineales, de pico y de ley cuadrática.

¿Cuáles son los tipos de diagramas de bloques de voltímetros digitales?

Tema 2.4 Instrumentos y métodos para medir potencia y energía.

Métodos de medida de potencia y electricidad. Dispositivo, principio de funcionamiento, características técnicas, tipos, ámbito de aplicación: vatímetros y contadores de electricidad. Selección de instrumentos para medir potencia y electricidad, conectarlos al circuito, medición, procesamiento de resultados de medición. Ampliación de límites de medición.

De la expresión para potencia CC P =UISe puede ver que la potencia se puede medir utilizando un amperímetro y un voltímetro mediante un método indirecto. Sin embargo, en este caso es necesario realizar lecturas y cálculos simultáneos de dos instrumentos, lo que complica las mediciones y reduce su precisión.

Para medir la potencia en circuitos de corriente alterna continua y monofásicos se utilizan instrumentos llamados vatímetros, para los cuales se utilizan mecanismos de medición electrodinámicos y ferrodinámicos.

La potencia en los circuitos eléctricos se mide mediante métodos directos e indirectos. Para la medición directa se utilizan vatímetros, para la medición indirecta se utilizan amperímetros y voltímetros.

Los instrumentos de medición eléctricos se utilizan en sistemas de suministro de energía. Los más aplicables son amperímetros, voltímetros, medidores de potencia (vatímetros y varímetros), medidores de energía activa y reactiva. Al elegir instrumentos para medir cantidades eléctricas, se debe tener en cuenta el tipo de corriente: continua o alterna.

Los vatímetros se utilizan para medir la potencia activa. Los vatímetros tienen dos bobinas de medición, corriente y voltaje. El par producido por estas bobinas es proporcional a las corrientes que fluyen a través de ellas.

Para medir el consumo eléctrico se utilizan contadores de electricidad monofásicos o trifásicos. Estos dispositivos cuentan con mecanismos de medición por inducción.

Vatímetro– un dispositivo de medición cuya finalidad es determinar el trabajo realizado por la corriente eléctrica por unidad de tiempo al pasar la corriente a través de cualquier conductor (determinando la potencia de una corriente eléctrica o de una señal electromagnética).

Un vatímetro puede determinar la cantidad de vatios necesarios para producir una determinada cantidad de luz eléctrica en cada segundo de tiempo o determinar la cantidad de trabajo realizado por unidad de tiempo por algún dispositivo eléctrico. El trabajo realizado por un dispositivo eléctrico por unidad de tiempo (su potencia) se determina en vatios y es el producto del número de amperios (intensidad de corriente) consumidos por un tipo determinado de consumidor eléctrico por la diferencia de potencial (+ -) del extremos de esta parte del circuito, medidos en voltios.

Para determinar la potencia de la corriente eléctrica y se utilizan.vatímetros, que no son más que un electrodinamómetro. La corriente que pasa se distribuye en dos partes, una de las cuales es, de hecho, control y la segunda es experimento, cambiando la resistencia en la parte experimental y midiendo la diferencia de potencial en la salida y se determina la potencia de la corriente eléctrica.

Por finalidad y rango de frecuenciavatímetros se puede dividir en tres categorías principales:
– baja frecuencia (y corriente continua);
- frecuencia de radio;
– óptico.

Los vatímetros de radio se dividen en dos tipos según su finalidad prevista: potencia transmitida, conectada al corte de la línea de transmisión, y potencia absorbida, conectada al final de la línea como una carga adaptada. Dependiendo del método de transformación funcional de la información de medición y su salida al usuario, los vatímetros pueden ser analógicos (visualización y registro) y digitales.

Baja frecuencia vatímetros Se utilizan principalmente en redes industriales de suministro de energía de frecuencia para medir el consumo de energía, pueden ser monofásicos o trifásicos. Un subgrupo separado consta de varmeters: medidores de potencia reactiva. Los instrumentos digitales suelen combinar la capacidad de medir la potencia activa y reactiva.

Frecuencia de radio vatímetros Forman un subgrupo muy grande y ampliamente utilizado de vatímetros de radio. La división de este subgrupo está asociada principalmente al uso de varios tipos de convertidores primarios. Los vatímetros fabricados utilizan convertidores basados ​​en un termistor, termopar o detector de picos; Con mucha menos frecuencia se utilizan sensores basados ​​en otros principios. Cuando se trabaja con vatímetros de potencia absorbida se debe recordar que debido al desajuste entre la impedancia de entrada de los sensores receptores y la impedancia característica de la línea, parte de la energía se refleja y en realidad el vatímetro no mide la potencia real de la línea, sino la potencia absorbida, que difiere de la real.

El principio de funcionamiento de un convertidor de termistor se basa en la dependencia de la resistencia del termistor de su temperatura de calentamiento, que, a su vez, depende de la potencia disipada de la señal que se le suministra. La medición se realiza comparando la potencia de la señal medida, disipada en el termistor y calentándola, con la potencia de una corriente de baja frecuencia, provocando el mismo calentamiento del termistor. Las desventajas de los vatímetros termistores incluyen su pequeño rango de registro: unos pocos milivatios.

La ampliación de los límites de medición de la tensión de corriente continua se lleva a cabo mediante resistencias adicionales: derivaciones. Al medir con corriente alterna, los límites se amplían utilizando transformadores de corriente y tensión. En este caso, es necesario asegurarse de que los terminales del generador del vatímetro estén conectados correctamente.
La medición de potencia en redes trifásicas de tres hilos se realiza mediante dos vatímetros monofásicos conectados en dos fases.
La ampliación de los límites de medición se realiza mediante transformadores de corriente y tensión. En estas mismas redes se utiliza un vatímetro trifásico para medir la potencia.
En redes trifásicas de cuatro hilos, la potencia activa se mide mediante tres vatímetros monofásicos o un vatímetro de tres elementos.
La potencia reactiva en redes monofásicas se mide utilizando un vatímetro conectado según el circuito, y en redes trifásicas, utilizando tres vatímetros.

Preguntas de autoevaluación

Dar definiciones y expresiones analíticas para potencia activa y reactiva.

¿Cuáles son los métodos para medir la potencia activa en circuitos de CC y CA monofásicos?

Dibuja un diagrama de un medidor de potencia reactiva.

¿Qué métodos se utilizan para medir los activos?
¿Nueva potencia y energía en circuitos trifásicos?

Tema 2.5 Instrumentos y métodos de medida de parámetros de circuitos eléctricos.

Medición de resistencia. Ohmímetros. Método voltímetro y amperímetro: circuitos de conexión, sus ventajas y desventajas. Errores del método. Circuitos de puentes. Teoría del puente de CC único. Doble puente.

Medición de parámetros de condensadores e inductancias. Circuitos de puentes. Circuitos resonantes. Medidas por método de sustitución. Errores de medición.

Para medir la resistencia se utilizan varios métodos según la naturaleza de los objetos y las condiciones de medición (por ejemplo, conductores sólidos y líquidos, conductores de puesta a tierra, aislamiento eléctrico); sobre los requisitos de precisión y velocidad de medición; del valor de las resistencias medidas. Al estudiar la teoría de puentes, es necesario comprender las razones que impiden el uso de un solo puente de CC para medir resistencias bajas. Consideremos la teoría del doble puente. En la teoría de los puentes de corriente interconectados, es necesario considerar condiciones de equilibrio que difieren de las condiciones de equilibrio de los puentes de corriente continua.

Los métodos para medir resistencias pequeñas difieren significativamente de los métodos.mediciones de altas resistencias, ya que en el primer caso es necesario tomar medidas para eliminar la influencia de la resistencia de los cables de conexión y los contactos de transición en los resultados de la medición.

Los principales métodos para medir la resistencia CC son: método indirecto; método de estimación directa y método puente. La elección del método de medición depende del valor esperado de la resistencia que se está midiendo y de la precisión requerida. El más universal de los métodos indirectos es el método del amperímetro-voltímetro.

Método amperímetro-voltímetro - obasado en la medición de la corriente que fluye a través de la resistencia medida y la caída de voltaje a través de ella. Se utilizan dos esquemas de medición: medición de grandes resistencias y medición de pequeñas resistencias. Según los resultados de la medición de corriente y voltaje, se determina la resistencia requerida.

Método de evaluación directa - pImplica medir la resistencia CC utilizando un óhmetro. Las mediciones con un óhmetro arrojan importantes imprecisiones. Por esta razón, este método se utiliza para mediciones preliminares aproximadas de resistencia y para probar circuitos de conmutación.

Método puente - pSe utilizan dos esquemas de medición: un esquema de puente único y un esquema de puente doble.Un único puente de CC consta de tres resistencias de referencia (normalmente ajustables) que se colocan en serie con la resistencia medida Rx en el circuito del puente. Para medir resistencias por debajo de 1 ohmio, utiliced Guerra Puente Thomson.

Considere posibles métodos para medir inductancias y capacitancias. Ventajas y desventajas de los circuitos de medida resonantes. Fuentes de errores. Circuitos equivalentes, comprenda cuál es su ventaja frente a otros métodos de medición. Dispositivos para evaluación y comparación directa - hasta dispositivos de medición para medición directaLas estimaciones del valor de la capacitancia medida se refieren.microfaradios, cuya acción se basa en la dependencia de la corriente o voltaje en el circuito de corriente alterna del valor incluido en él . El valor de capacitancia se determina utilizando la escala del medidor de cuadrante.

Más ancho a medida y se utilizan inductanciasPuentes balanceados AC, permitiendo obtener un pequeño error de medición (hasta 1%). El puente funciona con generadores que funcionan a una frecuencia fija de 400-1000 Hz. Como indicadores se utilizan rectificadores o milivoltímetros electrónicos, así como indicadores de osciloscopio.

Preguntas de autoevaluación

¿Cómo se puede medir la resistencia en redes de CA y CC?

¿Cómo se mide la resistencia de aislamiento de los cables?

¿Cuál es el diagrama de bloques de un dispositivo para medir cantidades no eléctricas?

Considere el principio de funcionamiento, diseño y teoría básica de tipos individuales de convertidores.

¿Qué opciones existen para conectar amperímetros y voltímetros para medir resistencia?

Dibuja un diagrama de un solo puente e indica los elementos que son fuente de errores al medir pequeñas resistencias.

¿Qué cantidades eléctricas se pueden medir utilizando un puente de CA?

¿Cuáles son las fuentes de errores en los circuitos de medición resonantes?

¿Cuáles son las ventajas de medir circuitos equivalentes?

Tema 2.6 Instrumentos de medida eléctricos universales y especiales.

dispositivos

Parámetros básicos y tipos de instrumentos de medida eléctricos universales y especiales, breves características técnicas. Multímetros, voltamímetros, instrumentos combinados. Diagrama de los circuitos de medida del instrumento combinado.Multímetros digitales, diagrama de bloques, interruptores para el tipo de medidas y límites de medida. Unidades de medida. Resistencia de entrada del multímetro. Medición de resistencias, corrientes, voltajes, capacitancias eléctricas, parámetros de dispositivos semiconductores.

Existe una gran cantidad de instrumentos de medición que se utilizan para realizar trabajos estrictamente definidos: mantenimiento, prueba de líneas de cables, medición de parámetros de la red eléctrica. Cada uno de ellos es ideal para realizar un conjunto específico de mediciones, pero nada más. Por lo tanto, la reparación o ajuste de varios dispositivos es imposible sin los instrumentos de medición convencionales: multímetros, osciloscopios, generadores universales y especiales, frecuencímetros, medidores RLC, analizadores lógicos.CONHoy en día, la mayoría de estos dispositivos están disponibles en versiones de escritorio, portátiles y portátiles. Por lo tanto, un dispositivo de este tipo siempre se puede seleccionar de acuerdo con las condiciones de funcionamiento previstas: desde el laboratorio hasta el campo, alimentado por red de CA, fuente de alimentación de a bordo o baterías. Y las diferencias fundamentales entre dispositivos de diferentes diseños se refieren, quizás, solo a dos puntos: la clase de precisión y la posibilidad de integración en sistemas de medición. Normalmente, las modificaciones portátiles tienen peor precisión y un conjunto más simple de funciones de servicio, pero la introducción del procesamiento de señales digitales cambia esta situación.El ámbito de aplicación de los sistemas de medición controlados por ordenador se limita, por regla general, a experimentos científicos y diversas pruebas en serie. Aquí es donde la automatización del proceso de recopilación y procesamiento de los resultados de las mediciones es importante. . Los multímetros y osciloscopios son algunos de los instrumentos más comunes. Cada día crece el número de funciones básicas y adicionales integradas en ellos. Además, en cuanto a sus capacidades, estos dispositivos están cada vez más cerca. El osciloscopio puede tener un multímetro incorporado y el multímetro puede tener la capacidad de mostrar la señal medida.Multímetro(de multímetro , ensayador- de prueba - ensayo,avómetro- de AmpereVoltOhmmeter) - combinado , que combina varias funciones. En el conjunto mínimo es , Y . Existir Y multímetros.

Un multímetro puede ser un dispositivo portátil y liviano que se utiliza para y resolución de problemas, así como un dispositivo estacionario complejo con muchas capacidades.

Los multímetros digitales más simples tienen 2,5 dígitos digitales ( normalmente alrededor del 10%). Los dispositivos más comunes tienen una resolución de bits de 3,5 (la precisión suele ser de aproximadamente el 1,0%). También se fabrican dispositivos un poco más caros con una resolución de bits de 4,5 (la precisión suele ser de aproximadamente el 0,1%) y dispositivos significativamente más caros con una resolución de bits de 5 o superior. La precisión de este último depende en gran medida del rango de medición y del tipo de valor medido, por lo que se analiza por separado para cada subrango. En general, la precisión de estos dispositivos puede superar el 0,01%, a pesar de su diseño portátil.

La capacidad de dígitos de un dispositivo de medición digital, por ejemplo, "3,5" significa que la pantalla del dispositivo muestra 3 dígitos completos, con un rango de 0 a 9, y 1 dígito con un rango limitado. Así, un dispositivo del tipo “3,5 dígitos” puede, por ejemplo, dar lecturas que van desde0,000 antes1,999 , cuando el valor medido supera estos límites, es necesario cambiar a otro rango (manual o automático).

El número de dígitos no determina la precisión del dispositivo. La precisión de las mediciones depende de la precisión. , sobre la precisión, la estabilidad térmica y temporal de los radioelementos utilizados, sobre la calidad de la protección contra interferencias externas, sobre la calidad de la .

Un multímetro analógico consta de un dispositivo de medición magnetoeléctrico de puntero, un conjunto de para medir voltaje y marcar para medir la corriente. Las mediciones de resistencia se realizan utilizando una fuente incorporada o externa. En un multímetro analógico, los resultados de la medición se observan moviendo la mano (como en un reloj) a lo largo de una escala de medición en la que están marcados los siguientes valores: voltaje, corriente, resistencia. La popularidad de los multímetros analógicos se explica por su disponibilidad y precio, y la principal desventaja es algún error en los resultados de las mediciones. Para un ajuste más preciso, los multímetros analógicos tienen una resistencia de sintonización especial, al manipularla se puede lograr un poco más de precisión. Sin embargo, en los casos en los que se desean mediciones más precisas, lo mejor es utilizar un multímetro digital.
La principal diferencia entre digital y analógico es que los resultados de la medición se muestran en una pantalla especial. Además, los multímetros digitales tienen mayor precisión y son fáciles de usar, ya que no es necesario comprender todas las complejidades de calibrar la escala de medición, como en las versiones de tipo dial.

Preguntas de autoevaluación

¿Qué dispositivo se llama multímetro?

Tipos de multímetros

Características de un maltímetro analógico

Especificaciones del multímetro digital

Sección 3 Estudio de forma de onda

Tema 3.1 Osciloscopios

Información general y clasificación de los osciloscopios de rayos electrónicos. Dispositivo, principio de funcionamiento, finalidad, características técnicas, diagrama de bloques de un osciloscopio de rayos catódicos. Utilizar un osciloscopio de rayos catódicos para observar una señal eléctrica, medir la amplitud, frecuencia y período de una señal periódica.Tipos de osciloscopios. Diagrama de bloques de un osciloscopio electrónico. Preparación, calibración y medición de diversas señales. Funciones de preparación, calibración y medidas con osciloscopios-multímetros de dos haces y osciloscopios con almacenamiento de información. Características de la medición de cantidades no eléctricas con osciloscopios electrónicos.Osciloscopios analógicos, osciloscopios de almacenamiento digital, osciloscopios digitales de fósforo, osciloscopios de muestreo digitales, osciloscopios virtuales, osciloscopios portátiles

Los osciloscopios electromecánicos se utilizan ampliamente para observar y registrar cantidades que cambian rápidamente con el tiempo. ¿Qué es un osciloscopio? Se trata de un dispositivo que está diseñado para estudiar todo tipo de señales eléctricas mediante la observación visual de una señal especial grabada en una cinta fotográfica o en una pantalla gráfica, así como para medir los parámetros de amplitud y tiempo de la señal según la forma de la grafico.

Todos los osciloscopios de rayos catódicos tienen pantallas que muestran gráficos de las señales de entrada. Se aplican marcas especiales a la pantalla en forma de cuadrícula. Si es aplicable , luego sus imágenes en forma de imagen terminada se muestran en una pantalla, que puede ser monocromática o en color. Los osciloscopios analógicos utilizan un tubo de rayos catódicos como pantalla con la llamada desviación electrostática.

Todos los osciloscopios utilizados hoy en día difieren en su propósito, así como en el método de salida de la información de medición y, por supuesto, en el método de procesamiento de la señal de entrada utilizada.

Osciloscopios para observar formas de onda con barridos periódicos en la pantalla. La pantalla puede ser de haz de electrones o de cristal líquido. Osciloscopios de exploración continua para registrar curvas en cinta fotográfica. También se les llama osciloscopios de bucle. También hay osciloscopios digitales y analógicos.

Al estudiarlos, es necesario comprender las razones por las que los osciloscopios electromecánicos se utilizan únicamente para estudiar procesos con una frecuencia que no supera varios miles de hercios.

Preguntas de autoevaluación

¿Ámbitos de aplicación de los osciloscopios electromecánicos?

¿Cómo se logra el barrido de la curva de tensión de prueba en un osciloscopio electrónico?

¿Qué determina los errores de amplitud y fase de los osciloscopios electrónicos y electromecánicos?

Tema 3.2 Instrumentos y métodos para medir la frecuencia y el intervalo de tiempo.

Métodos para medir la frecuencia y el intervalo de tiempo. Diseño, principio de funcionamiento, características técnicas, tipos, ámbito de aplicación de los frecuencímetros. Medición de intervalos de tiempo.Generadores de medición. Diagrama de bloques. GeneradoresR- C, l- C, sobre tiempos, ruido, señales estándar, pulsadas. Características de las señales. Reglas para configurar y conectar. Dispositivos coincidentes. Regulaciones de seguridad.

La medición de frecuencia directa se realizacontadores de frecuencia, que se basan en varios métodos de medición según el rango de frecuencias medidas y la precisión de medición requerida. Los métodos de medición de frecuencia más comunes son:método de recarga de condensadores, método resonante, método de conteo discreto , un método para comparar la frecuencia medida con una de referencia.Los contadores de frecuencia se utilizan con poca frecuencia. En la mayoría de los casos, el frecuencímetro integrado en el multímetro es suficiente. Pero en los casos en que se necesita un resultado preciso o un control externo, no se puede prescindir de un dispositivo especial. Estos frecuencímetros pueden medir la frecuencia, el período y el ciclo de trabajo de señales periódicas, determinar la duración de los intervalos y realizar temporizaciones de referencia. Los modelos complejos brindan la posibilidad de procesar computacionalmente los resultados de un conjunto de mediciones y varios canales para implementar algoritmos complejos para iniciar cálculos, procesar señales con diferentes parámetros o realizar mediciones relativas.

Los generadores se utilizan con mucha menos frecuencia y principalmente para depurar y probar varios dispositivos. Los generadores se dividen en baja frecuencia, alta frecuencia y funcionales. Los primeros generan una señal sinusoidal o meandro con una frecuencia de varios hercios a cientos de kilohercios, los segundos, con frecuencias de hasta cientos de megahercios con la capacidad de modular la señal de acuerdo con una ley determinada mediante una señal externa o interna. Los generadores funcionales generan señales de formas complejas (seno, rectángulo, triángulo, sierra, trapezoide) en el rango de frecuencia de hasta decenas de megahercios con un ciclo de trabajo determinado, así como señales digitales con niveles TTL y CMOS. Algunos modelos pueden funcionar como generadores de frecuencia de barrido (según una ley determinada) o generar una señal simple modulada en amplitud o frecuencia.

Método de recarga de un condensador para cada período de la frecuencia medida - sEl valor medio de la corriente de recarga es proporcional a la frecuencia y se mide mediante un amperímetro magnetoeléctrico, cuya escala está calibrada en unidades de frecuencia. Producen frecuencímetros de condensador con un límite de medición de 10 Hz - 1 MHz y un error de medición de ±2%.

método de resonancia, basado en el fenómeno de la resonancia eléctrica en un circuito con elementos sintonizados en resonancia con la frecuencia medida. La frecuencia medida está determinada por la escala del mecanismo de ajuste. El método se aplica a frecuencias superiores a 50 kHz. El error de medición se puede reducir a centésimas de porcentaje.

Método de conteo discretoestá en el corazón del trabajomedidores de frecuencia digitales de conteo electrónico. Se basa en contar pulsos de la frecuencia medida durante un período de tiempo conocido. Proporciona alta precisión de medición en cualquier rango de frecuencia.

Método para comparar la frecuencia medida con la referencia.- Las oscilaciones eléctricas de frecuencias desconocidas y de referencia se mezclan de tal manera que surgen pulsaciones de una determinada frecuencia. Cuando la frecuencia de batido es cero, la frecuencia medida es igual a la frecuencia de referencia. La mezcla de frecuencias se realiza mediante el método heterodino (método de latido cero) o el método oscilográfico.

La solución a muchos problemas de ingeniería de radio implica medir intervalos de tiempo. Normalmente es necesario medir intervalos de tiempo muy pequeños (unidades de picosegundos) y muy grandes (cientos de segundos). Los intervalos de tiempo también pueden ser no solo repetidos, sino también únicos.

Hay dos formas principales de medir intervalos de tiempo: oscilográfica y digital.

La medición de intervalos de tiempo con un osciloscopio se realiza mediante un oscilograma del voltaje que se está probando mediante un barrido "lineal". Debido a la no linealidad del escaneo, así como a los grandes errores al leer el principio y el final del intervalo, el error total de medición es de unos pocos por ciento. En los últimos años, los intervalos de tiempo se han medido principalmente mediante métodos digitales.

Medición de intervalos de tiempo mediante un contador de frecuencia digital. - La medición del intervalo de tiempo Tx por el método digital se basa en llenarlo de pulsos siguiendo un período estándar T0, y contar el númeromxde estos impulsos durante el tiempo Tx.

Preguntas Para autopruebas

¿Cuáles son los métodos más comunes para medir intervalos de tiempo?

Dibuje un diagrama de bloques de un cronómetro digital.

¿Qué métodos existen para reducir el error?

¿Qué métodos de medición de frecuencia conoces?

Dibuje un diagrama funcional de un osciloscopio frecuencímetro.

Tema 3.3 Instrumentos y métodos para medir el cambio de fase.

Métodos para medir el cambio de fase. Diseño, principio de funcionamiento, características técnicas, tipos, ámbito de aplicación de los contadores de fase.

La solución de muchos problemas de ingeniería de radio es imposible sin medir, junto con la amplitud y la frecuencia, el cambio de fase (PS) de las señales. Los métodos de medición de fase permiten resolver muchos problemas relacionados con el rango de medición, las coordenadas, la transmisión de información resistente al ruido, etc.

Por ejemplo, los sistemas de ingeniería de radio de fase para navegación de corto alcance permiten medir el alcance y las coordenadas con un error de 0,1 a 1 m, los sistemas de navegación global por satélite permiten determinar la distancia con una precisión de varios milímetros y la posición angular con una precisión de varios minutos de arco. Los dispositivos basados ​​en métodos de fase que utilizan tecnología láser pueden medir distancias pequeñas con una precisión de 10 -9 mo menos.

El concepto de cambio de fase se introduce sólo para señales armónicas con la misma frecuencia:
Ud. 1 = Ud. metro 1 pecado ( peso + j 1 ) y = peso + j 0 – fase de oscilación
Ud. 2 = Ud. metro 2 pecado ( peso + j 2 ) j 0 - fase inicial
j = y 1 - y 2 =( peso + j 1 )- ( peso + j 2 )= ê j 1 - j 2 ê
Desplazamiento de fase: módulo de diferencia entre las fases iniciales.
Conocer el cambio de fase le permite identificar las causas de la distorsión de la señal.
La condición para una transmisión sin distorsión es que la respuesta de fase debe ser lineal.
Para medir el cambio de fase se utilizan los siguientes métodos: oscilográfico, compensación, conversión del cambio de fase en pulsos de corriente, método de conteo discreto, etc. La medición del cambio de fase mediante el método oscilográfico se puede implementar mediante métodos de escaneo lineal, sinusoidal y circular. Para medir el desfase mediante el método de compensación con indicación oscilográfica se monta un equipo de medida compuesto por un osciloscopio de un solo haz, un estándarφ Arr. y auxiliarφ V desfasadores.

La medición del cambio de fase mediante el método de conteo discreto se basa en una fórmula en la que se deben sustituir ∆ por los intervalos de tiempoty T el número correspondiente de pulsos con una tasa de repetición constante. Los medidores de fase de indicación directa de este tipo se denominan medidores de fase de conteo electrónico o digitales. Existen varios esquemas de medidores de fase digitales, pero los más comunes son los medidores de fase integrados, en los que el resultado de la medición es el valor promedio del cambio de fase durante una gran cantidad de períodos de la tensión medida. Estos medidores de fase proporcionan una buena inmunidad al ruido.

Medidor de fase por microprocesador: se garantiza una expansión significativa de la funcionalidad, una mayor confiabilidad y algunas otras características de los medidores de fase cuando se construyen sobre la base de un microprocesador que funciona junto con transductores de medición. Estos medidores de fase permiten medir el cambio de fase entre dos señales periódicas durante cualquier período seleccionado, observar las fluctuaciones de dichos cambios y evaluar sus características estadísticas: expectativa matemática, dispersión, desviación estándar. También es posible, como en los contadores de fase digitales comentados anteriormente, fabricados según circuitos con lógica de funcionamiento estricta, medir el valor medio del desfase.

El cambio de fase entre dos señales armónicas de la misma frecuencia se puede medir con un detector de fase.

Un desfasador es un dispositivo con el que se introduce un desfase conocido y ajustable en un circuito eléctrico. El diseño del desfasador depende del rango de frecuencia de funcionamiento al que está destinado.

Preguntas Para autopruebas

1. ¿Cuál es el significado del concepto de “fase” de una señal?

2. ¿Cuál es el cambio de fase entre dos señales?

3. Enumere los principales métodos para medir el cambio de fase.

4. ¿Cuál es el método de barrido lineal para medir el cambio de fase?

5. ¿Según qué principio funcionan los medidores de fase de compensación?

6. ¿Cómo funciona un medidor de fase digital basado en microprocesador?

1Opción

El miliamperímetro magnetoeléctrico tiene un límite de medición superior de 100 mA. Un cambio en la corriente medida de 12 mA corresponde al movimiento de la flecha de 6 divisiones.Determine el número de divisiones, el precio de división y la sensibilidad de la escala.

Después de reparar un amperímetro con una clase de precisión de 1,5 y un límite de medición de 5 A, se calibró. El error absoluto más grande fue de 0,07 A. ¿Conservó el amperímetro su clase de precisión después de la reparación?

Un voltímetro con una resistencia interna de 5 kOhm se conecta con una resistencia adicional que tiene una resistencia de 45 kOhm. Determine cuántas veces ha aumentado el límite de medición del voltímetro. Dibuje un diagrama de circuito para conectar un voltímetro con una resistencia adicional.

Prueba sobre la disciplina "Medidas eléctricas".

opcion 2

Un voltímetro con un límite de medición superior de 600 V tiene una sensibilidad de 0,25 div/V. Al medir el voltaje, la aguja del voltímetro se desvió 50 divisiones. Determine el número de divisiones de escala, el valor de división y el voltaje medido por el voltímetro.

Un amperímetro con una resistencia interna de 1,2 ohmios está conectado a una derivación que tiene una resistencia de 0,3 ohmios. Determine cuántas veces ha aumentado el límite de medición del amperímetro. Dibuje un diagrama de circuito para conectar un amperímetro con una derivación.

Un amperímetro con una clase de precisión de 2,5 y un límite de medición superior de 20 A mostró un valor de corriente de 11,5 A. Determine dentro de qué límites se encuentra el valor de corriente real.

Al medir la corriente en el circuito, el puntero del miliamperímetro magnetoeléctrico se movió 10 divisiones desde la marca de 10 mA a la marca de 20 mA. La escala de miliamperímetro tiene 100 divisiones. Determine el límite superior de medición del dispositivo, el valor de división y la sensibilidad de la escala.

Prueba sobre la disciplina "Medidas eléctricas".

3Opción

Un amperímetro con una escala de 10 divisiones y un límite superior de medición de 20 A mostró una corriente en el circuito de 15 A. Determine el valor de la división, la sensibilidad de la escala y el número de divisiones en las que se desvió la flecha al medir la corriente.

Al calibrar un voltímetro que tiene un límite de medición superior

50 V, el error absoluto más grande fue de 1,1 V. ¿Qué clase de precisión se le asigna al voltímetro?

Se debe utilizar un voltímetro que tenga una resistencia interna de 200 ohmios y un límite superior de medición de 50 V para medir voltajes de hasta 450 V. ¿Cómo se puede hacer esto? Dibuja un diagrama y realiza los cálculos necesarios.

El valor real de la corriente en el circuito es 5,23 A. Un amperímetro con un límite de medición superior de 10 A mostró una corriente de 5,3 A. Determine los errores de medición absolutos, relativos y reducidos..

Prueba sobre la disciplina "Medidas eléctricas".

4Opción

El miliamperímetro está diseñado para una corriente de 200 mA y tiene una sensibilidad de corriente de 0,5 div/mA. La aguja del miliamperímetro se desvió 30 divisiones. Determine el número de divisiones de escala, el valor de división y la corriente medida.

Las clases de precisión de los dos voltímetros son iguales e iguales a 1. El límite de medición superior del primer voltímetro es 50 V y el del segundo voltímetro es 10 V. Determine la relación de los errores absolutos más grandes permitidos de los voltímetros.

Un amperímetro magnetoeléctrico tiene una resistencia interna de 0,05 ohmios y un límite de medición superior de 5 A. ¿Cómo se puede ampliar el límite de medición del amperímetro a 125 A?Dibuja un diagrama y haz los cálculos necesarios.

A través de una resistencia con una resistencia de 8 ohmios pasa una corriente real de 2,4 A. Al medir el voltaje a través de esta resistencia, el voltímetro mostró un voltaje de 19,3 V. Determine los errores absolutos y relativos en la medición de voltaje.

La medida de cualquier tipo de magnitudes eléctricas se puede realizar mediante diversos métodos dependiendo de las condiciones de medida, la precisión requerida, etc.

En la práctica de las mediciones eléctricas se utiliza principalmente el método de evaluación directa y el método de comparación en los modos de equilibrio y no equilibrio.

Método de evaluación directa le permite obtener el resultado de la medición directamente de la lectura del dispositivo, cuya escala está graduada en unidades del valor medido. En este caso, la medida ejemplar como reproducción material de la unidad de medida no participa directamente en la medida misma. Sin embargo, al calibrar instrumentos mediante el método de evaluación directa, se utilizan medidas ejemplares.

Por tanto, el método de evaluación directa implica sólo el uso indirecto de medidas ejemplares, por lo que la precisión de la medición de este método es relativamente baja.

Método de comparación radica en el hecho de que en el proceso de medición la cantidad medida se compara con una medida estándar, ya sea con la misma cantidad física o indirectamente con una medida de otra cantidad.

El método más utilizado es la comparación en el modo de equilibrio, cuando la diferencia entre la cantidad medida y la medida, o la diferencia entre los efectos causados ​​por la cantidad medida y la medida, se reduce a cero. En este caso, el método de comparación suele denominarse método nulo. Un ejemplo típico del método cero es medir la masa en una báscula. Un ejemplo del método cero en mediciones eléctricas son los métodos de puente de equilibrio y compensación, cuando el equilibrio de voltaje en un área determinada se juzga por la ausencia de corriente o circuito. Dado que la ausencia de corriente o voltaje se puede observar con gran precisión utilizando dispositivos cero muy sensibles, el método de comparación del modo de equilibrio proporciona una precisión de medición significativamente mayor que el método de estimación directa.

El método de comparación en el modo de desequilibrio se reduce a obtener el resultado de la medición midiendo la diferencia entre el valor medido y un valor conocido (medida) mediante el método de evaluación directa. Si esta diferencia es significativamente menor que el valor medido, entonces el resultado de la medición se puede obtener con mayor precisión que la precisión de la medición directa del valor.

Entonces, si la diferencia

a = X-A

10 veces menos que el valor medido X (A- un valor conocido), entonces el error en la medición a causará un error de medición 10 veces menor X. Por tanto, en términos de precisión de la medición, el método de comparación de desequilibrio ocupa una posición intermedia entre el método de estimación directa y el método cero. El método de comparación de no equilibrio también se denomina método diferencial.

3.2. DIAGRAMAS DE BLOQUES BÁSICOS DE INSTRUMENTOS DE MEDIDA ELÉCTRICA

Cualquier dispositivo de medición eléctrica puede considerarse como una cadena de convertidores en los que la cantidad medida se convierte secuencialmente en la lectura de un dispositivo lector. Por lo tanto, bajo el dispositivo debe entenderse el conjunto completo de estos convertidores, independientemente de si están combinados estructuralmente en un solo conjunto o en forma de varios bloques separados.

Los esquemas estructurales de los instrumentos de medición eléctricos modernos son muy diversos y, a veces, complejos. Estos diagramas estructurales se pueden clasificar según dos criterios:

1) por el tipo de magnitud que se mide (eléctrica o no eléctrica);

2) según el método de medición utilizado (Fig. 1).

Diagramas de bloques de instrumentos eléctricos para medir cantidades eléctricas. El diagrama de bloques más simple de un dispositivo eléctrico para medir una cantidad eléctrica es el circuito que se muestra en la Fig. 1, a. Este dispositivo consta únicamente de un convertidor de la cantidad eléctrica medida Xe en la lectura del dispositivo de lectura del mecanismo de medición IM.

Figura 1. Diagramas de bloques de instrumentos para medir cantidades eléctricas:

A- sólo con mecanismo de medición: b- con conversión eléctrica

cantidades a eléctricas; V- según el método de comparación en modo de desequilibrio: GRAMO- utilizar el método de comparación en modo de equilibrio; d- con equilibrio automático

El ángulo de rotación del mecanismo de medición b, que es función de Xe, se mide con mayor frecuencia mediante la posición de la flecha montada en el eje de la parte móvil y que se mueve por encima de la escala. La escala del mecanismo de medición suele calibrarse directamente en unidades de la magnitud eléctrica que se mide.

Sin embargo, en la mayoría de los casos, las capacidades del mecanismo de medición no pueden satisfacer todas las condiciones de medición, como el límite de medición, la potencia requerida, la protección del personal contra circuitos de alto voltaje, etc.

En este caso, la cantidad eléctrica medida Él preconvertido en un convertidor P eh(ver Fig. 1, b) en cantidad eléctrica S.M que corresponde a los parámetros del mecanismo de medición.

Dichos convertidores de cantidades eléctricas en cantidades eléctricas incluyen: transformadores de instrumentos, derivaciones, DN y resistencias adicionales que convierten corriente alterna en corriente continua. Los dispositivos con diagramas de bloques (ver Fig. 1, a y b) funcionan únicamente mediante el método de evaluación directa y se denominan dispositivos de evaluación directa.

El diagrama de bloques de un dispositivo que funciona mediante el método de comparación en modo de desequilibrio se presenta en la Fig. 1, c. Cantidad eléctrica medida Él o el efecto causado por el mismo se compensa en algún tramo de la cadena, homogéneo s X e tamaño Hek valor constante obtenido de la fuente de alimentación auxiliar U auxiliar a través de un convertidor, que generalmente se denomina circuito de medición IC.

si el valor Hek compensa el valor medido Él no del todo, entonces la diferencia ∆Х e = Х e – Х e.k ingresa al dispositivo de medición para la evaluación directa de G, y la lectura del dispositivo será una función ∆Х e.

Un dispositivo de medición para evaluación directa, en los casos en que se utiliza en la salida de dispositivos de estructura compleja, en el futuro se denominará medidor.

Si el dispositivo funciona según el método de comparación en modo de equilibrio, es decir, según el método cero, entonces su diagrama estructural se puede representar según la Fig. 1, d. En este caso, el valor Hek cambia hasta equilibrar la cantidad medida Él, lo que estará indicado por la ausencia de corriente y la lectura del indicador cero del NU.

Si no hay equilibrio, entonces la diferencia ∆Х e = Х e – Х e.k será detectado por la lectura del puntero nulo. Luego se cambia uno u otro parámetro del circuito de medición hasta que se produce el equilibrio, es decir, la igualdad. X e = X e.k.

El dispositivo de lectura, calibrado en unidades de la cantidad medida, en estos instrumentos es aquella parte del circuito de medición cuyo parámetro se ajustó para obtener el equilibrio. En este esquema, el equilibrio se realiza manualmente cambiando U auxiliar.

En un dispositivo que funciona según el esquema que se muestra en la Fig. 1, e, el equilibrio se realiza automáticamente. Diferencia de señal ∆Х e = Х e - Х e.k, que surge en ausencia de equilibrio, ingresa al amplificador Vc, en cuya salida se enciende un motor reversible RD, conectado mecánicamente al motor del potenciómetro, que forma parte del circuito de medición. El motor mueve el potenciómetro en esta dirección hasta alcanzar el equilibrio, es decir, la igualdad. X e = X e.k. Donde ∆Х, será cero y el motor reversible se detendrá.

Al mismo tiempo, un motor reversible mueve el puntero a lo largo de la escala. Por lo tanto, cada valor de la cantidad medida corresponde a una determinada posición del control deslizante del potenciómetro y la flecha en la escala. Los principales circuitos de medición de los dispositivos de comparación son los circuitos de compensación y puente.

Figura 2. Diagramas de bloques de instrumentos eléctricos para medir cantidades no eléctricas:

A- con conversión de una magnitud no eléctrica en eléctrica y con un mecanismo de medición: b- con la transformación de una cantidad no eléctrica en eléctrica y comparación en modo de desequilibrio: V- con la conversión de una cantidad no eléctrica en eléctrica y comparación en modo de equilibrio

Diagramas de bloques de instrumentos eléctricos para medir cantidades no eléctricas.. Estos circuitos son similares a los circuitos discutidos anteriormente y se diferencian de ellos solo por la presencia de un convertidor para convertir la cantidad no eléctrica medida en eléctrica.

El diagrama de bloques que se muestra en la Fig. 1, b, cuando se mide una cantidad no eléctrica, se convierte en el circuito que se muestra en la Fig. 2, a, donde el medidor (D) combina el convertidor P e y el mecanismo de medición IM. El circuito de la Fig. 1, c se convierte en el circuito de la Fig. 2, b, y el circuito de la Fig. 1, d, en el circuito de la Fig. 2, c.

Tema 3.2. Circuitos eléctricos trifásicos de corriente alterna sinusoidal.

Requisitos de conocimientos:

Métodos para obtener voltaje y corriente en un circuito trifásico;

Diagramas de conexión en estrella y triángulo para generadores y consumidores;

Diagramas vectoriales de voltajes lineales y de fase al conectar el generador y los consumidores con una “estrella” y un “triángulo”;

Ecuaciones básicas de diseño de un circuito trifásico con cargas simétricas y asimétricas;

Ámbito de aplicación de un sistema trifásico en la industria eléctrica.

Requisitos de habilidad:

Construir diagramas vectoriales en un sistema trifásico;

Encuentre la potencia en un circuito trifásico;

Aplicar la relación entre las corrientes de fase y de línea y
voltajes para calcular un circuito trifásico;

Determine los valores efectivos de tensión y corriente alterna sinusoidal.

Elementos de un sistema trifásico. Obtención de tensión y corriente en un sistema trifásico. Diagramas temporales y vectoriales. Conexión de los devanados de un generador trifásico y consumidores en estrella y triángulo. Circuitos electricos. Diagramas vectoriales de tensiones lineales y de fase. Ecuaciones básicas de diseño. Área de aplicación. Alimentación del sistema trifásico. Cálculos básicos de un circuito trifásico con cargas simétricas y asimétricas.

Trabajo de laboratorio 6. Estudio de un circuito trifásico al conectar el receptor con una “estrella” bajo cargas simétricas y asimétricas. .

Trabajo práctico 3. Cálculo de circuitos trifásicos.

Trabajo independiente:

Resolución de problemas según el modelo.

Diseño y cálculo de trabajos prácticos.

Responder preguntas de seguridad.

Repetir temas: “Circuitos eléctricos DC. Circuitos eléctricos de CA. Electromagnetismo"

Prueba“Circuitos eléctricos de corriente alterna y continua. Magnetismo."

Sección 4. Mediciones eléctricas.

Requisitos de conocimientos:

· Tipos y métodos de mediciones eléctricas;

· Clasificación de errores;

· Clasificación de instrumentos de medida;

· Métodos para ampliar los límites de medición de instrumentos de medición eléctricos;

Requisitos de habilidad:

· Establecer asignaciones de dispositivos;

· Descifrar los símbolos en la escala del instrumento;

· Determinar las características de los dispositivos: precio de división, clase de precisión, error.

Medidas directas e indirectas. Métodos de medición de valoración directa, comparación, sustitución. Clasificación de errores. Clase de precisión de los instrumentos de medición. Instrumentos para medir cantidades eléctricas. Determinar el propósito de un dispositivo de medición por su símbolo en los circuitos eléctricos, descifrarlos por el símbolo en las escalas del instrumento.