07.12. 2020г.

                         ПРЕДМЕТ " ОСНОВЫ  ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ"

                                        ГРУППЫ № 312, № 201

ГРУППА № 312 темы уроков : " Активное сопротивление проводников"," Значение электрических измерений", "Измерение тока и напряжения","Измерение неэлектрических величин".

Изучить материал и составить краткий конспект. 

Активное сопротивление.

Активное сопротивление зависит от материала, сечения и температуры. Активное сопротивление обусловливает тепловые потери проводов и кабелей. Определяется материалом токоведущих проводников и площадью их сечения.

Различают сопротивление проводника постоянному току (омическое) и переменному току (активное). Активное сопротивление больше активного (R_а > R_ом) из-за поверхностного эффекта. Переменное магнитное поле внутри проводника вызывает противоэлектродвижущую силу, благодаря которой происходит перераспределение тока по сечению проводника. Ток из центральной его части вытесняется к поверхности. Таким образом, ток в центральной части провода меньше, чем у поверхности, то есть сопротивление провода возрастает по сравнению с омическим. Поверхностный эффект резко проявляется при токах высокой частоты, а также в стальных проводах (из-за высокой магнитной проницаемости стали).

Для ЛЭП, выполненных из цветного металла, поверхностный эффект на промышленных частотах незначителен. Следовательно, R_а ≈ R_ом.

Обычно влиянием колебания температуры на R_а проводника в расчётах пренебрегают. Исключение составляют тепловые расчеты проводников. Пересчет величины сопротивления выполняют по формуле: 

где R₂₀ – активное сопротивление при температуре 20^о;

 текущее значение температуры.

Активное сопротивление зависит от материала проводника и сечения:

 

где ρ –удельное сопротивление, Ом мм²/км;

l – длина проводника, км;

F – сечение проводника, мм².

                     ЗНАЧЕНИЕ  ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ  ИЗМЕРЕНИЙ.

Качество измерений оценивается относительной погрешностью измерения, которая представляет собой выраженное в процентах отношение абсолютной погрешности к действительному или приближенно найденному значению измерений.

СогласноГОСТ 1845-59 электроизмерительные приборы делятся на восемь классов точности:0,05; 0.1; 0.2; 0.5; 1; 1.5; 2.5 и 4. На шкалах приборов числа, указывающие класс точности, обводятся кружками.

Число класса точности указывает основную допустимую приведенную погрешность прибора, под которой понимают выраженное в процентах отношение наибольшей допустимой абсолютной погрешности прибора  , находящегося в нормальных условиях работы, к номинальной величине прибора x_н.

Таким образом, приведенная погрешность прибора

 .

Электроизмерительные приборы делятся на две основные группы:

1. приборы непосредственной оценки, дающие численное значение измеренной величины по их отсчетному устройству, например амперметр, вольтметр;

2. приборы сравнения, предназначенные для сравнения измеряемой величины с мерой, например измерительный мост.

Погрешность измерений равна погрешности прибора, умноженной на отношение верхнего предела измерений прибора к действительному или к найденному значению измерительной величины.

К электроизмерительным приборам предъявляются разнообразные требования. Главные из них следующие:

1. погрешности прибора не должны превышать значений, установленных ГОСт 1845-59 для того класса точности, к которому он относится;

2. мощность потерь в приборе должна быть, возможно, меньшей;

3. шкала прибора должна быть по возможности равномерной;

4. прибор должен обладать хорошим успокоением колебаний при перемещении стрелки и хорошей изоляцией;

5. прибор должен быть выносливым к перегрузкам.

                                            Измерение тока

Для измерениятока используетсяамперметр, включаемый в цепь последовательно с электроприемником (см. рис. 2.7.). Показания амперметра позволяют судить с определенной погрешностью (см. разд. 2.5) о токе I_Н, протекающем через данный электроприемник – нагрузку R_Н.

Рис. 2.7. Схема включения амперметра для измерения тока

При измерении переменного синусоидального тока приборы электромагнитной, электродинамической, выпрямительной и тепловой систем будут давать отклонения, пропорционально действующему значению тока и в этих значениях, как правило, градуируют шкалы этих приборов.

При измерении несинусоидального переменного тока появляется дополнительная погрешность, вызванная влиянием высших гармоник в кривой тока на вращающий момент подвижной части и отклонение стрелки и, следовательно, на показания прибора.

Сопротивление измерительной катушки амперметра очень малои его последовательное включение с нагрузкой практически не вызывает увеличение сопротивления цепи и потери мощности. Так, внутреннее сопротивление амперметров колеблется от R_А=0,2 Ом (электромагнитные и электродинамические системы амперметров) до R_А= 0,01 Ом (магнитоэлектрические приборы ).

Ошибочное включение амперметра не последовательно, а параллельно электроприемнику (нагрузке) приводит к его подключению на сравнительно высокое напряжение и практически к короткому замыканию цепи. В этом случае, протекающий через амперметр ток I_КЗ станет намного больше номинального тока I_Н (I_КЗ/I_Н = 10 ¸ 1000), и будет ограничен только малым собственным сопротивлением катушки прибора. Большой ток вызовет чрезмерно большое тепловыделение в проводе катушки (Р =(I_КЗ)²R_А), быстрый перегрев катушки и перегорание ее проводников, после чего амперметр выходит из строя.

Поэтому необходимо тщательно проверять правильность включения амперметра в измеряемой схеме до того, как к ней подано напряжение!

 Измерение напряжения

Для измерения напряженияиспользуются вольтметры. Зажимы этих приборов включаются параллельно нагрузке, как показано на рисунке ниже.

Рис. 2.10. Схема включения вольтметра для измерения напряжения

Чтобы включение вольтметра не приводило к заметному изменению токов в цепи и режима работы нагрузки, его собственное сопротивление R_B должно быть намного больше сопротивления нагрузки R_H. Оно колеблется от 3–5 кОм (электромагнитные и электродинамические приборы) до 6–10 кОм (магнитоэлектрические приборы) и свыше 10 кОм (электронные приборы).

При таком включении вольтметра отклонение его стрелки будет пропорционально напряжению на том участке цепи, к которому он подключен.

Вольтметры переменного тока указывают действующее значение измеряемого напряжения.

При ошибочном включении вольтметра, то есть последовательно с электроприемником, напряжение которого должно быть измерено, прибор не будет поврежден, так как через него будет протекать ничтожно малый ток из-за очень большого внутреннего сопротивления вольтметра. В то же время, показания вольтметра при таком включении будут неверны, так как напряжение на нагрузке значительно уменьшится (в сотни и тысячи раз), а вольтметр будет показывать напряжение, близкое к напряжению источника питания.

                ИЗМЕРЕНИЕ  НЕЭЛЕКТРИЧЕСКИХ  ВЕЛИЧИН.

Среди физических величин, подлежащих измерению, значительную часть составляют неэлектрические величины. Электрические средства измерений таких величин имеют ряд существенных достоинств и применяются весьма широко. К достоинствам относятся возможность проведения дистанционных, в том числе автоматических, измерений, представление результатов измерения в удобной форме, способность регистрировать быстро меняющиеся величины. В таких СИ измеряемая величина предварительно преобразовывается в электрическую величину с помощью первичного измерительного преобразователя (датчика). Сигнал с датчика после усиления и преобразования может выводиться на устройство отображения результатов измерения непосредственно в единицах измеряемой неэлектрической величины (температуры, силы, перемещения и т. п.).

Рассмотрим наиболее распространенные варианты классификации измерительных преобразователей.

1. Измерительные преобразователи могут быть параметрическими и генераторными.

Генераторный преобразователь не нуждается в дополнительном источнике энергии, он преобразует энергию внешнего сигнала в выходной сигнал: ЭДС или заряд. Примерами генераторных преобразователей являются термопары, фотодиоды, пьезоэлектрические чувствительные элементы.

Параметрический преобразователь для своей работы требует внешней энергии возбуждения. Чувствительный элемент такого преобразователя меняют свои характеристики под действием измеряемой величины. Тем самым параметрический преобразователь модулирует сигнал возбуждения, и эта модуляция несет в себе информацию об измеряемой величине. Например, электрическое сопротивление термистора зависит от температуры. Значение сопротивления отражает измеряемую температуру, которая может быть найдена по известным зависимостям. Чтобы преобразовать сопротивление в электрическое напряжение термистор подключают к источнику тока (сигнала возбуждения).

2. По роду измеряемой величины измерительные преобразователи подразделяют на: преобразователи температуры, преобразователи силы, преобразователи давления, преобразователи геометрических размеров и т. д.

3. По принципу преобразования измерительные преобразователи подразделяют на два основных типа:

- прямого преобразования в непрерывный электрический сигнал;

- основанные на принципе компенсации (уравновешивания).

ГРУППА  № 201 тема урока :" Синусоидальный  ток"

Изучить материал и составить краткий конспект.

Смотреть конспект данной темы в материале для группы № 312 от 07.12.20г.