Шпаргалка по "Экологии"

61 Устройство и принцип действия  статических ( электронных) счётчиков электрической энергии. Устройство электрон электросчетчика: Электрон электросчётчик – это устройство измерения электрич мощности с преобразованием её в аналоговый сигнал, который далее преобразуется в импульсный сигнал, пропорциональный потребляемой мощности. Преобразователь преобразует аналоговый сигнал в цифровой импульсный, пропорциональный  потребляемой мощности. Микроконтроллер – главная часть электросчётчика,  анализирует этот сигнал, рассчитывая количество потребляемой электроэнергии и осуществляет передачу информации на устройства вывода, на электромеханич устройство или на дисплей – если используется жидкокристаллическая матрица, где и показывается количество потребляемой электроэнергии. Для подключения счетчиков в цепь их токовые обмотки соединяют с электроприемниками последовательно, а обмотки напряжения - параллельно. При прохождении переменного тока по обмотке индукционного счетчика, в сердечнике обмоток возникает переменный магнитный поток, который, пронизывая алюминиевый диск, индуцирует в нем вихревой ток. Связь вихревого тока с магнитным потоком электромагнита создает усилие, под действием которого диск вращается. Последний связан со счетным механизмом, учитывающим частоту вращения диска, т.е. расход электроэнергии. Реализация цифрового счётчика электрической энергии (рис. 2) требует специализированных ИС, способных производить перемножение сигналов и предоставлять полученную величину в удобной для микроконтроллера форме. Например, преобразователь активной мощности — в частоту следования импульсов. Общее количество пришедших импульсов, подсчитываемое микроконтроллером, прямо пропорционально потребляемой электроэнергии.

Рис. 2. Блок-схема цифрового счетчика электрической энергии

62 Назначение и классификация  регистрирующих приборов. Регистрирующ приборы служат для автоматической записи результатов измерения на специальной бумажной ленте или диске (диаграммах). Запись на диаграмме производится пером в виде непрерывной линии или периодически печатающим механизмом и показывает изменение контролируемой величины во времени. По записи показаний можно провести последующий анализ результатов измерений за некоторый промежуток времени. Они позволяют контролировать работу персонала, управляющего технологическими процессами, помогают производить настройку регуляторов. Регистрирующ  приборы имеют особо важное значение для таких измерений, где необходимо знать изменение контролируемого параметра в течение всего процесса, например температуру теплоносителя при дистилляци Приборы регистрирующие  имеют две основных разновидности: - цифровые – запись информации осуществляется в цифровом виде; - аналоговые – данные записываются в аналоговом виде (графики, диаграммы) на магнитной ленте, выступающей электрон носителем;: самопишущие и печатающие. Первые предусматривают запись данных в виде диаграммы. Они применяются для определения одной или нескольких физических величин, таких как: ток, сила, напряжение, относительная влажность, сопротивление, перемещение, температура и т. д. В устройство самопишущего прибора регистрирующего входит пишущий элемент (капиллярная трубка, карандаш или перо), который оставляет след на движущемся носителе в виде линии, точек, штрихов и других знаков. Известные приборы регистрирующие  «самописцы» - ваттметры, вольтметры, термографы, светолучевые осциллографы, автоматические потенциометры , барографы и др. В наше время такое устройство применяют лишь в том случае, когда недостаточно просто знать физические величины, а необходимо проследить за их изменениями. Самопишущие приборы регистрирующие  устарели с появлением цифровых технологий. На их месте оказались электронные печатающие приборы регистрирующие оснащенные измерительными преобразователями, за счет которых показатели электрич и неэлектрич величин записываются в цифровом формате. По методам преобразования устройства их можно разделить на 4 группы: приборы прямого преобразования, следящие, развёртывающие и цифровые системы. К первым относятся самопишущие вольтметры, амперметры, шлейфовые и электроннолучевые осциллографы и различные механические приборы. Следящие системы используются в автоматических потенциометрах, уравновешиваемых мостах измерительных, электроакустических регистраторах. В группу приборов с развёртывающей системой преобразования (см. Развёртка) входят стробоскопические показывающие и регистрирующие приборы, различные графопостроители,фоторегистрирующие приборы с импульсными отметками значений (импульсографы) и др. К цифровым системам относятся приборы, в которых данные записываются фигурными знаками либо определёнными комбинациями точек, печатающие устройства, фоторегистрирующие приборы и цифросинтезирующие устройства.

64 Принцип действия и особенности  конструкции самопишущих аналоговых  приборов. Самопишущий прибор - прибор, записывающий или регистрирующий мгновенные эффективные (действующие) или средние значения, которые последовательно принимает измеряемая величина. Различают Самопишущий прибор для дискретной записи (точками, штрихами или другими знаками) и для непрерывной записи (в виде некоторой линии). Для одновременной регистрации нескольких величин, изменяющихся во времени, Самопишущий прибор оснащают соответствующим числом ПЭ и широким ленточным носителем записи (со шкалами измеряемых величин по ширине и шкалой времени по длине ленты). При этом результаты измерений разных величин записываются различными знаками либо отметками разных цветов. Перемещение ленты во времени может иметь шагообразный характер; получающаяся в этом случае запись обладает дискретностью в двух измерениях: по шкале значений и во времени. Существует множество разнообразных систем самопишущего  прибора, различающихся способом записи, механизмом, конструктивным исполнением, числом регистрируемых параметров и т. д. (рис. 1—3). Наиболее известные— самопишущие вольтметры, ваттметры, автоматические потенциометры, светолучевые осциллографы, термографы, барографы и др. С развитием цифровых методов измерений и применением ЭВМ для обработки полученных результатов предпочтение отдаётся цифровым печатающим измерительным приборам, имеющим измерительные преобразователи электрич и неэлектрич величин в информацию, представленную в цифровой форме. Выпускают самопишущие  приборы стационарные (щитовые) и переносные. Самопишущий прибор применяют тогда, когда недостаточно знать только некоторое отдельное значение измеряемой величины, а требуется проследить за её изменением с течением времени либо в зависимости от других физичес величин. Аналоговая информация может быть записана либо на электронные носители, считывание с которых производится с помощью соответствующих технических средств, либо, на носители, обеспечивающие непосредственное, визуальное считывание информации. По функциональному виду информации выделяют двухкоординатные самописцы (графопостроители или плоттеры), записывающие зависимость одной величины от другой, и самописцы, записывающие изменение величины во времени.

66 Принцип действия и особенности  конструкции автоматических самопишущих  мостов и потенциометров. Автоматич потенциометры служат для компенсационных измерений термо-ЭДС без ручных манипуляций, свойственных неавтоматическим потенциометрам. Измерительная схема автоматического потенциометра

Схема имеет три  источника напряжения (батарея Б, нормальный элемент НЭ и термопару Т) и три цепи. Цепь батареи выполнена в виде моста: в диагональ BD включается питание, а в диагональ CA - цепь термопары. Цепь нормального элемента подключается к плечу CD компенсационной цепи. С помощью 
переключателя П в цепь термопары или в цепь нормального элемента включается 
электронный усилитель ЭУ (в том числе и вибрационный преобразователь). При включении цепи нормального элемента вводится шунтирующее сопротивление R1, параллельное электронному усилителю, так как в этом случае величина напряжения небаланса бывает много больше, чем при включении цепи термопары. Электрон  автоматич потенциометры называют иногда приборами с непрерывной балансировкой, так как измерение небаланса производится здесь с частотой переменного тока 50 Гц. Широкое применение имеют многоточечные автоматические потенциометры с самопишущим устройством, предназначенным для записи показаний нескольких термопар. Такие потенциометры имеют автоматически действующие переключатели для поочередного включения в измерительную цепь цепей отдельных термопар. Запись производится либо различным цветом, либо определенными знаками для каждой термопары. Поверка потенциометров производится путем сравнения их показаний с показаниями образцовых потенциометров более высокого класса точности. Погрешность образцового потенциометра не должна превышать 1/3 К, где К – численное выражение класса точности поверяемого прибора.  Автоматические уравновешенные мосты широко используются для измерения и регистрации температуры в комплекте с ТС. Их характеризует высокая 
точность и возможность использования в системах автоматического регулирования. Они выпускаются различных модификаций: одно- и многоточечные, с дисковой или ленточной диаграммой, с сигнальнымиустройствами и др.

На (рис. 9) приведена  принципиальная схема   автоматического  уравновешенного моста, который, так же как ручной равновесный мост, реализует нулевой метод измерения сопротивления. Термометр сопротивления Rt подключен к прибору по трехпроводной схеме. В измерительную схему моста входят уравновешивающий реохорд Rр с шунтирующим его резистором Rш (ограничивает ток, текущий по реохорду); резисторы Rн и Rк, определяющие начало и конец шкалы; спирали rн и rк, 
обеспечивающие точную подгонку диапазона шкалы и являющиеся частью резисторов Rн и Rк; резисторы R1, R2 и R3, образующие постоянные плечи моста; TC Rt, являющийся переменным плечом; балластный резистор Rб, который 
ограничивает ток в мостовой схеме и обеспечивает минимальный нагрев ТС; 
подгоночный резисторы Rп1 и Rп2, обеспечивающие сопротивление подводящей 
линии Rл=5 Ом (каждый из двух соединительных проводов имеет

( продолжение 66)

Сопротивление 2.5 Ом). Электронный усилитель переменного тока ЭУ включен в диагональ ab и обеспечивает усиление разбаланса, возникающего в измерительной схеме при изменении сопротивления ТС Rt. Усиленный сигнал поступает на вход реверсивного двигателя РД, который вращением вала заставляет перемещаться подвижную каретку регистрирующего устройства е и движок реохорда Rр. 
Вращение вала происходит до тех пор, пока не наступит новое равновесие 
схемы; напряжение разбаланса станет равным 0, сигнал на входе РД также 
исчезнет и двигатель остановится. Питание измерительной схемы моста производится через диагональ d с помощью силового трансформатора ЭУ переменным током напряжением 6.3 В и частотой 50 Гц. Синхронный двигатель СД перемещает диаграммную бумагу относительно пера или печатающего устройства с постоянной скоростью.

71 Измерение электричской ёмкости методом амперметра- вольтметра. Для измерения малых емкостей (не более 0,01 - 0,05 мкФ) и высокочастотных катушек индуктивности в диапазоне их рабочих частот широко используют резонансные методы Резонансная схема обычно включает в себя генератор высокой частоты, индуктивно или через емкость связанный с измерительным LС-контуром. В качестве индикаторов резонанса применяют чувствительные высокочастотные приборы, реагирующие на ток или напряжение. Пренебрегая потерями в диэлектрике конденсатора, емкость его можно определить методом амперметра и вольтметра. Измерив ток и напряжение и зная частоту переменного тока, емкость можно определить по формуле 
где I—ток, а\ U — напряжение, е; m— угловая частота сети, равная 314 для установок 50 гц. При измерении емкости этим методом напряжение должно быть синусоидальным, так как в противном случае за счет высших гармоник может произойти значительное искажение кривой тока, что может привести к большим погрешностям измерения. Наличие в кривой подводимого напряжения составляющих высших гармоник дает завышенные значения емкости. Во избежание этой ошибки при измерении емкости методом амперметра и вольтметра конденсатор должен быть присоединен к линейному, а не к фазному напряжению сети, так как в последнем (напряжение фаза — нуль) могут быть высшие гармоники. Для уменьшения влияния высших гармоник на точность измерения по методу амперметра и вольтметра следует, кроме того, включать в цепь последовательно с конденсатором активное сопротивление, равное около 10% реактивного сопротивления конденсатора, т. е. 
где и — угловая частота сети, равная 314 для установок 50 гц; С — емкость конденсатора, мф. Это же сопротивление служит для защиты амперметра от повреждения в случае наличия короткого замыкания в испытываемом конденсаторе.

73 Измерение взаимной индуктивности методом амперметра- вольтметра. Измерение взаимной индуктивности двух катушек можно произвести по методу амперметра-вольтметра. Значение взаимной индуктивности при измерении по методу амперметра-вольтметра Для измерения взаимной индуктивности между двумя катушками используется схема, приведенная на рис. 4.10.

Ток , измеряемый амперметром, протекает по катушке и наводит в катушке L2 ЭДС Е = /соМ. Эта ЭДС измеряется вольтметром с большим входным сопротивлением, поэтому показание вольтметра можно считать примерно равным ЭДС взаимной индуктивности:М = £/со/ = [/JcoJ. Для повьппения точности измерения необходимо производить на частоте, в несколько раз меньшей собственной частоты катушки. При этом резонансные свойства катушки не проявляются и устраняется емкостная связь между катушками. Погрещность измерения параметров линейных компонентов электрических цепей методом вольтметра-амперметра составляет 0,5-10% на низких частотах и возрастает с увеличением частоты. Преимуществом метода является то, что через измеряемый объект можно пропустить такой же ток, как и в реальных условиях его работы. Это особенно важно при измерениях параметров компонентов, значения которых зависят от тока. К недостаткам метода можно отнести ограниченные пределы измеряемых параметров, сравнительно небольшую точность, возможность применения лишь на низких частотах.

65 Принцип действия  и особенности конструкции светолучевых  осциллографов. Это прибор для наблюдения функциональной  связи  между  двумя  или  несколькими величинами (параметрами и функциями; электрич или преобразованными  в электрические). Для этой цели сигналы параметра и функции подают на  взаимно перпендикулярные отклоняющие пластины  осциллографической  электроннолучевой трубки  и  наблюдают,  измеряют  и  фотографируют  графическое   изображение

зависимости на экране трубки. Это изображение называют осциллограммой.  Чаще всего осциллограмма изображает форму электрич сигнала во  времени.  По ней  можно  определить  полярность,  амплитуду   и   длительность   сигнала. Осциллограф часто имеет проградуированные в  в  по  вертикали и в сек по горизонтали  шкалы  на   экране   трубки.   Это   обеспечивает   возможность одновременного наблюдения и измерения временных и амплитудных  характеристик всего сигнала или его части, а  также  измерения  параметров  случайных  или однократных сигналов. Иногда изображение исследуемого сигнала  сравнивают  с калибровочным сигналом или применяют компенсационный метод измерений. Важными характеристиками осциллографа,  определяющими  его  эксплуатационные возможности, являются: 1)  коэффициент  отклонения  -  отношение напряжения входного сигнала к отклонению луча, вызванному этим напряжением (в  /см  или в /дел); 2) полоса  пропускания  -  диапазон  частот,  в пределах  которого коэффициент отклонения  осциллографа  уменьшается  не  более  чем  на  3  дб относительно его значения на средней (опорной) частоте; 3) время  нарастания

tн, в течение которого переходная характеристика осциллографа  нарастает от 0,1 до 0,9 от  амплитудного  значения  (часто употребляется вместо  полосы пропускания); верх. граничная частота полосы пропускания f в связана с tн соотношением: ; 4) коэффициент развертки - отношение времени tн  к величине отклонения луча, вызванного напряжением развёртки за это время  (в  сек  /см или сек /дел); 5) скорость записи - максимальная скорость  перемещения луча по экрану, при которой обеспечивается фотографирование или запоминание (для

запоминающего осциллографа) однократного  сигнала.  Перечисленные  параметры определяют  амплитудный,  временной  и   частотный   диапазоны   исследуемых сигналов. Погрешность  измерения  сигналов  зависит   от   погрешностей   коэффициента отклонения   и   коэффициента   развёртки   (обычно   ~2-5%).   от   частоты (длительности)  исследуемого   сигнала   и   полосы   пропускания  (времени нарастания сигнала tн).  Современные светолучев осциллографы применяют в основном для регистрации изменяющихся во времени электрич величин. В светолуч осциллографах регистрация или наблюдение процессов осуществляется с помощью осцилло-графических гальванометров специальной конструкции и устройств развертки изображения во времени.

Рис. 9-3. Устройство светолучевого осциллографа. На рис. изображена упрощенная схема осциллографа, предназначенного для регистрации и наблюдения изучаемого  процесса. Луч света от лампы 1, проходя через конденсорнуЛ линзу 2 и диафрагму 3, попадает на зеркальце 4 гальванометра 5. Отраженный от зеркальца световой луч частично направляется к поверхности многогранного зеркального барабана 7, а от неги на матовый стеклянный экран 8. Часть луча при помощи призм Л 6 направляется на поверхность фотопленки 9 (или светочувствительной бумаги). Если через гальванометр пропустить исследуемый переменный ток, то подвижная часть гальванометра будет совершатш колебания. При неподвижных фотопленке 9 и барабане 7 на экрач не 8 видна световая полоса, а на фотопленке после ее проявления — черная полоса. Если же барабан 7 заставить вращаться с такой постоянной частотой, при которой время поворота зеркального барабана на угол в (см. рис. 9-3) равно кТ (к — целое число, Т — период исследуемой кривой), то на экране появится неподвижная кривая изучаемого тока. Поэтому в осциллографе, предусматривается регулировка частоты вращения зеркального  барабана 7. Перемещение луча по экрану вдоль оси времени называют разверткой. Развертка луча по поверхности фотопленки (фотобумаги) осуществляется путем перемещения ее с постоянной скоростью, в результате чего на фотопленке фиксируется кривая процесса  осциллограмма. Масштаб по оси времени определяется скоростью движения фотопленки или по одновременно записанной осциллограмме сигнала известной частоты. Для получения такой осциллограммы используется один из гальванометров или специальное устройство, называемое отметчиком времени. Масштаб по оси ординат кривой зависит от чувствительности гальванометра. Он определяется по паспортным данным на гальванометр или экспериментально путем пропускания известного тока через гальванометр.

67 Принцип действия  и особенности конструкции цифровых  приборов. Цифров приборы снабжены дисплеем,  которое показывает измерение тока в виде числа, все они используют электронные блоки для преобразования входного сигнала напряжения который, и выдает на дисплее определенную цифру. Цифровой амперметр, он предназначен для замены устаревших стрелочных амперметров и служит для измерения  и запоминания минимальных и максимальных значений тока в сети, к тому же он имеет как открытый, так и закрытый программированный релейный выход который можно использовать как для управления сигнализацией, так и управления автоматики.  В некоторые цифров  амперметры устанавливают программируемый коэффиц трансформации трансформаторов тока, который дает способность измерять силу тока до 10000 ампер, он позволяет программировать пределы и задержки для срабатывания программируемого релейного контакта.Допустим, такой прибор как  цифровой вольтметр измеряет квазистатическое  значение величины  и выводит его на дисплей в виде цифров  формы, которая дает измерение только напряжения постоян тока. Для измерения тока сущестует цифровой варметр, который   измерят напряжение тока, действующее значение тока, реактивную и активную мощность, частоту сети и передают эти измерения по интерфейсу, то есть передает обмен данными  между устройствами, например для подачи данных в компьютер или для работы другого устройства прикрепленного к  току. Немаловажную роль в измерении силы переменного тока играет и цифровой ваттметр.  Все измерения этого прибора так же высвечиваются на дисплее в ваттах в виде цифрового индикатора, который имеет десятичную запятую и пять значащих разрядов, так же используются для передачи информации через интерфейс на электронно-вычислительные машины. Предназначен этот прибор для эксплуатации в лабораторных условиях производственного помещения. Цифровой фазометр применяется для измерения фазоамплитудных и фазочастотных характеристик усилителей, для настройки  низкочастотных антенн, фильтров, резонаторов.Прибор имеет постоянное измерительное время и может переключаться как  с помощью ручного управления, так и дистанционного управления и выводит результаты измерений на цифропечатающее устройство. Прибор, который измеряет частоту, фазовый сдвиг, длительность, и период частот временного интервала между сигналами называется цифровой частотомер. Измерения которые он воспроизводит, отображаются на матричном дисплее, и поддерживает технологию цифровой обработки данных в реальном времени, и позволяет хранить информацию, выводя ее на экран ЭВМ в виде таблицы txt. Все эти приборы называются одной общей фразой щитовых цифровых приборов и все служат для измерения, какого либо движения и перемены различных явлений, их используют для передачи данных по электрон  каналам связи.

69 Измерение электрического  сопротивления методом амперметра- вольметра. ( А-В).  Сопротивление какой-либо электрической установки или участка электрической цепи можно определить с помощью амперметра и вольтметра, пользуясь законом Ома. При включении приборов по схеме рис. 339 а через амперметр проходит не только измеряемый ток I_x, но и ток I_v, протекающий через вольтметр. Поэтому сопротивление R_x = U / (I – U/R_v) , где R_v — сопротивление вольтметра. При включении приборов по схеме рис. 339 б вольтметр будет измерять не только падение напряжения Ux на определенном сопротивлении, но и падение напряжения в обмотке амперметра U_A = IR_А. Поэтому R_x = U/I – R_А,  где R_А — сопротивление амперметра. В тех случаях, когда сопротивления приборов неизвестны и, следовательно, не могут быть учтены, нужно при измерении малых сопротивлений пользоваться схемой рис. 339,а, а при измерении больших сопротивлений — схемой рис. 339, б. При этом погрешность измерений, определяемая в первой схеме током I_v, а во второй — падением напряжения UА, будет невелика по сравнению с током I_x и напряжением U_x.

70 Измерение  электричской мощности методом амперметра- вольтметра. Для измерения мощности постоян  тока достаточно измерить напряжение и ток. Результат определяется по формуле: . Метод амперметра и вольтметра пригоден и для измерения полной мощности, а также активной мощности переменного тока, если        cosj = 1. Чаще всего измерение мощности осуществляется одним прибором - ваттметром. 
Как было сказано ранее, для измерения мощности лучшей является электродинамическая система. Ваттметр снабжен двумя измерительными элементами в виде двух катушек: последовател и параллельной. По первой катушке течет ток, пропорциональный нагрузке, а по второй - пропорциональный напряжению в сети. Угол поворота подвижной части электродинамического ваттметра пропорционален произведению тока и напряжения в измерительных катушках: . На рис. 3.8.1 показана схема включения ваттметра в однофазную сеть.

В трехфазных сетях для измерения  мощности используют один, два и  три ваттметра. Если нагрузка симметричная и включена "звездой", то достаточно одного ваттметра (рис. 3.8.2, а). Если в  этой же схеме нагрузка несимметрична  по фазам, то используются три ваттметра.  В схеме соединения потребителей "треугольником" измерение мощности производится двумя ваттметрами 

72 Измерение индуктивности методом амперметра- волтметра. Индуктивности измерители, приборы для измерения индуктивности контуров с сосредоточенными параметрами, обмоток трансформаторов и дросселей, катушек индуктивности и пр. Принципы действия их зависят от методов измерений.

Рис. 1. Схема измерения индуктивности по методу «вольтметра — амперметра»: А — амперметр; В — вольтметр; L_x — индуктивность;I — сила тока; U — напряжение . Метод "вольтметра — амперметра" (рис. 1) применяют для измерения сравнительно больших индуктивностей (от 0,1 до 1000 гн) при значительно меньшем активном сопротивлении обмотки. В этом случае  , где U — напряжение, I — сила тока в цепи измеряемой индуктивности, f — частота переменного тока, обычно 50 гц.  Одной из разновидностей метода вольтметра-амперметра является метод двух вольтметров, применяемый ц}щ измерения малых емкостей. Метод двух вольтметров позволяет измерять емкости от долей пикофарад. Частотный диапазон и точность измерения определяются соответствующими характеристиками вольтметров.

74 Измерение сопротивления  изоляции. Сопротивление изоляции измеряют мегомметрами (100-2500В) со значениями измеренных показателей в Ом, кОм и МОм. Отсчет значений электрического сопротивления изоляции при измерении проводят по истечении 1 мин с момента приложения измерительного напряжения к образцу, но не более чем через 5 мин, если в стандартах или технических условиях на конкретные кабельные изделия или на другое измеряемое оборудование не предусмотрены другие требования. Перед повторным измерением все металлические элементы кабельного изделия должны быть заземлены не менее чем за 2 мин. Если измерение для кабельных изделий проводилось при температуре, отличающейся от 20 °С, а требуемое стандартами или техническими условиями на конкретные кабельные изделия, значение электрического сопротивления изоляции нормировано при температуре 20 °С, то измеренное значение электрического сопротивления изоляции пересчитывают на температуру 20°С по формуле: R20=KRt, где R20 - электрическое сопротивление изоляции при температуре 20 °С, МОм; Rt - электрическое сопротивление изоляции при температуре измерения, МОм; 
К - коэффициент для приведения электрического сопротивления изоляции к температуре 20 °С, значения которого приведены в приложении к настоящему стандарту. При отсутствии переводных коэффициентов арбитражным методом является измерение электрического сопротивления изоляции при температуре (20±1)°С. Пересчет электрического сопротивления изоляции R на длину 1 км должен быть проведен по формуле: R=R20L, где R20 - электрическое сопротивление изоляции при температуре 20 °С, МОм; L - длина испытуемого изделия без учета концевых участков, км. Коэффициент К приведения электрического сопротивления изоляции к температуре 20 °С. Погрешность величины сопротивления изоляции подсчитывают по рекомендациям, указанным в технических описаниях и инструкциях по эксплуатации на мегомметры с учетом внешних влияющих факторов. Перед началом измерений переключатель прибора ставят на отметку "килоомы" (Ком), зажимы "линия" и "земля" замыкают накоротко и, вращая рукоятку мегомметра со скоростью не менее 120 мин-1, наблюдают за отклонением стрелки прибора. При измерении корпусной изоляции изолированный токоведущий проводник присоединяют к зажиму прибора "линия", а провод от заземляющего устройства (корпуса, нулевой провод) - к зажиму "земля". Переключатель диапазонов мегомметра ставят в положение "мегомы" (Мом) и, вращая рукоятку со скоростью не менее 120 мин, по положению стрелки прибора на шкале "мегомов" определяют сопротивление корпусной изоляции (сопротивление относительно земли). Для измерения сопротивления изоляции токоведущих частей относительно друг друга один провод присоединяют к зажиму "линия", а другой - к зажиму "земля", затем проводят измерение аналогично измерению корпусной изоляции. Мегомметр и испытываемую установку рекомендуется соединять проводом марки ПВЛ. Результаты измерений вносятся в протоколы испытания кабелей до и свыше 1000 В, а также в протоколы по профилактическим наладочным работам по устройствам РЗА и электрооборудования.

75 Измерение активной  мощности в трёхфазных  четырёхпроводных сетях. Трёхфазная система электроснабжения — частный случай многофазных систем электрических цепей, в которых действуют созданные общим источником синусоидальные ЭДС одинаковой частоты, сдвинутые друг относительно друга во времени на определённый фазовый угол. Измерение активн мощности в трехфазн цепях производят с помощью трех, двух или одного ваттметров, используя различные схемы их включения. Схема включения ваттметров для измерения актив мощности определяется схемой сети (трех- или четырехпроводная), схемой соединения фаз приемника (звезда или треугольник), характером нагрузки (симметричная или несимметричная), доступностью нейтральной точки.При несимметричной нагрузке в четырехпроводной цепи активную мощность измеряют тремя ваттметрами (рис. 3.18), каждый из которых измеряет мощность одной фазы – фазную мощность.

Рис. 3.18. Актив мощность приемника  определяют по сумме показаний трех ваттметров P = P₁ + P₂ + P₃, где P₁ = U_A I_A cos φ_A; P₂ = U_B I_B cos φ_B; P₃ = U_C I_C cos φ_C. Измерение мощности тремя ваттметрами возможно при любых условиях. При симметричном приемнике и доступной нейтральной точке активную мощность приемника определяют с помощью одного ваттметра, измеряя активную мощность одной фазы P_Ф по схеме рис. 3.19. Активная мощность всего трехфазного приемника равна при этом утроенному показанию ваттметра: P = 3 P_Ф.

Рис. 3.19. На рис. 3.19 показано включение  прибора непосредственно в одну из фаз приемника. В случае, если нейтральная точка приемника недоступна или зажимы фаз приемника, включенного треугольником не выведены, применяют схему рис. 3.20 с использованием искусственной нейтральной точки n'. В этой схеме дополнительно в две фазы включают резисторы с сопротивлением R = R_V. в трехфазной цепи при симметричной системе напряжений и симметричной нагрузке достаточно измерить мощность одной фазы и утроить результат. Измерение активной мощности симметричного приемника в трехфазной цепи одним ваттметром применяют только при полной гарантии симметричности трехфазной системы.

76 Измерение реактивной  мощности в трёхфазных  трёх- и четырёхпроводных сетях. Трёхфазная система электроснабжения — частный случай многофазных систем электрических цепей, в которых действуют созданные общим источником синусоидальные ЭДС одинаковой частоты, сдвинутые друг относительно друга во времени на определённый фазовый угол. В трехпроводной сети трехфазного тока мощность измеряют обычно двумя однофазными ваттметрами или одним двухэлементным ваттметром трехфазного тока. При измерении активной мощности ваттметры включают по схеме (рис. 97). При этом, если Р, — показание первого ваттметра W1, а Р2— второго ваттметра W2, то мощность Р трехфазного тока определяется как алгебраическая сумма показаний обоих ваттметров: Р=Р1+Р2. 
Показания ваттметров записывают со знаком «+», если включение их точно соответствует приведенной схеме с учетом полярности выводов и при соответствующем положении переключателя полярности. При равномерной нагрузке фаз можно установить зависимость показаний ваттметров от коэффициента мощности.

Рис. 97. Схема измерения мощности двумя  ваттметрами. Если cosφ=l, оба ваттметра всегда показывают значения, одинаковые по знаку и величине (РХ=Р2). При cosφ=0,5 показание одного ваттметра равно нулю (при индуктивной нагрузке Р1=0, при емкостной нагрузке Рг=0). При cos φ<; 0,5 показание одного ваттметра отрицательно (Р, при индуктивной нагрузке, а Р2 при емкостной нагрузке), а другого — положительно (при индуктивной нагрузке Р2, при емкостной — Рг).   Реактивная мощность равна алгебраической сумме реактивных мощностей отдельных фаз: Q = Q_a + Q_b + Q_c,где Q_a = U_a I_a sin φ_a; Q_b = U_b I_b sin φ_b; Q_c = U_c I_c sin φ_c. При симметричной системе напряжений (U_a = U_b = U_c = U_Ф) и симметричной нагрузке (I_a = I_b = I_c = I_Ф; φ_a = φ_b = φ_c = φ) фазные мощности равны P_a = P_b = P_c = P_Ф = U_Ф I_Ф cos φ; Q_a = Q_b = Q_c = Q_Ф = U_Ф I_Ф sin φ. Реактивная мощность: Q = 3 Q_Ф = 3 U_Ф I_Ф cos φ. в трехфазной цепи при симметричной системе напряжений и симметричной нагрузке достаточно измерить мощность одной фазы и утроить результат.  
 
Рис. 100. Включение ваттметров для измерения мощности в четырехпроводной сети.

77 Измерение магнитных величин,  общие сведения. Основные магнит  величины: магнит поток Ф, магнит индукция В, напряженность магнит поля H, намагниченность М, магнит момент т и др. Причем во многих способах измерения магнит величин фактически измеряется не магнит, а электрич величина, в которую магнит величина преобразуется в процессе измерения. Магнит величина определяется расчетным путем на основании известных зависимостей между магнитными и электрическими величинами. Теоретической основой подобных методов является второе уравнение Максвелла, связывающее магнит поле с полем электрическим; эти поля являются двумя проявлениями особого вида материи, именуемого электромагнит полем. Используются в магнитных измерениях и другие (не только электрические) проявления магнитного поля, например механические, оптические. Меры магнит величин. Единицы магнитных величин воспроизводятся с помощью соответствующих эталонов. У нас в стране имеется первич эталон магнит индукции и первич эталон магнит  потока. Для передачи размера единиц магнитных величин от первичных эталонов рабочим средствам измерений используют рабочие эталоны, образцовые и рабочие меры магнитных величин и образцовые средства измерений. Примером передачи размера единиц может служить градуировка или поверка приборов для измерения магнитных величин, которая проводится с помощью мер магнитных величин и образцовых средств измерений. В качестве меры магнит индукции (напряженности магнитного поля) могут быть использованы катушки специальной конструкции (например, кольца Гельмгольца, соленоид), по обмоткам которых протекает постоянный ток, постоянные магниты. В качестве меры магнит потока обычно используют взаимоиндуктивную меру магнитного потока, состоящую из двух гальванически не связанных между собой обмоток и воспроизводящую магнит  поток, сцепляющийся с одной из обмоток, когда по другой обмотке протекает электрич  ток. Прибор для измерения магнит величин состоит из двух частей — измерительн преобразователя, назначением которого является преобразование магнит величины в величину иного вида (электрич, механическую), более удобную для дальнейших операций, и измерительного устройства для измерения выходной величины измерительн преобразователя. Измерител преобразователи, входной величиной которых является магнит величина, называют магнитоизмерительными и в соответствии с видом выходной величины делят на три основные группы: магнитоэлектрич  преобразователи (выходная величина электрическая), магнитомеханич  (выходная величина механическая) и магнитооптические (выходная величина оптическая). В большинстве случаев магнит величины измеряют косвенным методом — путем измерения тех или иных электрич величин (тока, э.д.с., количества электричества), функционально связанных с измеряемой магнит  величиной. К числу широко распространенных магнитных измерений относятся: а) измерения при помощи баллистического гальванометра; б) измерения с помощью флюксметра;в) определение потерь в стали ваттметровым методом; г) измерения переменных магнитных потоков при помощи потенциометра. На рис.1 приведена схема, поясняющая общий принцип измерения постоян магнит потока с помощью баллистического гальванометра. Для измерения магнит  потока к гальванометру необходимо присоединить измерительную рамку с некоторым числом витков w, находящуюся в исследуемом постоянном магнит  поле. Витки рамки будут охватывать некоторый поток Ф_х. В основу действия данного прибора положен принцип, согласно с которым первый наибольший отброс указателя баллистического гальванометра пропорционален числу   потокосцеплений магнит потока с витками измерительной рамки. Зная поток и поперечное сечение испытуемого образца, находят значение магнит  индукции ,  где s — сечение образца, см². Найденное значение В и ранее вычисленное значение Н позволяют подсчитать магнит проницаемость . Весьма удобным прибором для измерения постоян магнитн потока является флюксметр, называемый иногда веберметром или милливеберметром. Флюксметр представляет собой прибор магнитоэлектрич  системы, в котором подвод тока к подвижной рамке осуществляется не через пружинки, а через безмоментные спирали, т. е. в его измерительном механизме отсутствует противодействующий момент. Вследствие этого указатель флюксметра при отсутствии тока в обмотке рамки может занимать любое положение относительно шкалы.

78 Измерение магнитного  потока. Магни́т пото́к — поток как интеграл вектора магнитн индукции через конечную поверхность . Определяется через интеграл по поверхности ,  при этом векторный элемент площади поверхности определяется как: ,  где — единичный вектор, нормальный к поверхности. Также магнит поток можно рассчитать как скалярное произведение вектора магнит индукции на вектор площади: ,  где α — угол между вектором магнит индукции и нормалью к плоскости площади. Прибор для измерения магнит  потоков называется Флюксметр, называемый иногда веберметром или милливеберметром. Флюксметр  представляет  собой прибор  магнитоэлектрич   системы,  в котором подвод тока к подвижной рамке осуществляется не  через пружинки,  а через безмоментные спирали, т. е. в его измерительном механизме отсутствует

противодействующий  момент.  Вследствие  этого  указатель   флюксметра   при

отсутствии тока в обмотке рамки может занимать любое положение относительно

шкалы. Флюксметр, как и большинство гальванометров магнитоэлектрич системы,

имеет бескаркасную рамку, однако он рассчитывается так,  чтобы  при  внешнем

сопротивлении,  меньшем 20  ом,  подвижная часть оказывалась   в   режиме

переуспокоения. Как и у баллистического гальванометра,  подвижная часть

флюксметра выполняется со сравнительно большим моментом инерции. На рис. 3 приведена схем Для  измерения  магнитн   потока,   например

постоян магнита 1, к зажимам флюксметра присоединяется  измерительная рамка 2, состоящая из достаточного количества  витков  медной  проволоки. Если эту рамку надеть на испытуемый магнит так, как это показано на  рис. 12.3, то во время перемещения рамки 2  в  ней  будет  наводиться  э.д.с.,  создающая ток в цепи прибора. Под действием этого тока подвижная рамка 3  прибора начнет поворачиваться. После того как измерительная рамка 2 будет приведена в положение,  показанное  на  рис 3,  и остановлена,  э.д.с., действовавшая в ней, исчезнет, но рамка 3 по инерции будет еще немного продолжать двигаться. Переместившись на некоторый угол  a  от  начального положения, рамка 3 остановится. Теория флюксметра показывает, что движение рамки прекращается после того, как число потокосцеплений витков рамки 3 с потоком магнита 4 изменится на

столько же, сколько создалось  потокосцеплений  измерительной  рамки  2  с измеряемым потоком  Ф. Если успокоение прибора достаточно велико, для чего  сопротивление цепи

рамки не должно превышать  некоторый  определенный  для данной  конструкции

предел (обычно 8—20 Oм),  то  между углом поворота  стрелки флюксметра  и

измеряемым магнитным  потоком будет иметь место  простая зависимость  а, поясняющая процесс измерения магнит потока  при  помощи  флюксметра.  В   изготовляемых

микровеберметрах имеется дополнительное  приспособление  — электромагнитный

корректор, позволяющий устанавливать  стрелку прибора в  любое  положение,  в

частности и на нулевую  отметку. 

79 Измерение магнитной индукции. Магнитная индукция-векторная физическая величина, характеризующая магнитное поле. Вектор магнитной индукции всегда направлен по касательной к магнитной линии. Расчетная формула: , где F- сила, действующая со стороны магнитного поля на проводник с током ( H );I - сила тока в проводнике ( A );l - длина проводника ( м ). Единиц измерения индукции магнит поля в СИ:  [ B ] = 1Тл ( тесла). Для измерения магнитной индукции можно использовать магнитную стрелку, под которой подразумевается длинная тонкая  намагниченная  стальная  спица. . Если подвесить такую стрелку за середину на упругой нити, то стрелка будет устанавливаться (при незакрученной нити) своим северным полюсом в направлении поля. Установив затем путем закручивания нити стрелку перпендикулярно к направлению поля, можно по углу закручивания определить значение максимального вращающего момента Мmax.  Трудность заключается в том, что магнит момент стрелки не может быть вычислен подобно тому, как вычисляется магнит момент контура с током. Магнит  момент стрелки можно найти только экспериментально. Для этого нужно поместить стрелку в поле с известной индукцией В и измерить максимальный вращающий момент Мmax, действующий на нее в этом поле. Тогда, разделив Мmax на В, найдем pm. Изготовив такую эталонную стрелку, можно использовать ее для измерения магнит  индукции В. Датчик Холла ДХК-0.5А предназначен для преобразования магнитной индукции в выходное напряжение. Принципом работы служит эффект Холла. Выполнен на основе планарной топологической структуры, сформированной на поверхности кремниевого кристалла.Основные технические характеристики:Номинальный управляющий ток - 3 мА; Напряжение Холла при магнитной индукции 0.25 Тл и номинальном управляющем токе - 70 мВ (чувствительность K = 280 мВ/Тл).; Остаточное напряжение при номинальном управляющем токе - не более 7 мВ (значение этого параметра зависит от условий поставки); Входное сопротивление - 1.8 ... 3 кОм (сопротивление между выводами Iх); Выходное сопротивление - не более 3 кОм (сопротивление между выводами Uх).Конструкция: -Iх и +Iх - выводы для подключения источника управляющего тока (токовые выводы) 
-Uх и +Uх - выводы выходного сигнала (холловские выводы) сопротивление между токовыми выводами меньше, чем между холловскими.  Выходное напряжение в мВ: +Uх - (-Uх) = K*(Iх : 3)*B, 
где Iх - значение управляющего тока в мА, 
K - чувствительность в мВ/Тл (около 280 мВ/Тл), 
B - величина магнитной индукции в Тл. Датчик ДХК-0.5А является знакочувствительным как по отношению к направлению магнит индукции, так и по отношению к полярности управляющего тока.

80 Измерение напряжённости магнитного  поля. Напряжённость магни́тного по́ля — (стандартное обозначение Н) это векторная физическая величина, равная разности вектора магнитной индукции B и вектора намагниченности M. Формула  напряженности магнит  поля Н: (1).Единица измерения напряженности магнитного поля .  Намагничивающей силой называется произведение электрического тока в катушке на число ее витков (эта сила измеряется в амперах, так как число витков – величина безразмерная). Напряженность, рассчитанная по формуле (1), соответствует напряженности внутри цилиндрической катушки. Если катушки замкнуть в виде кольца, то силовые линии замкнуться по кругу без рассеивания, и тогда формула 1 будет верна для любой точки такой катушки (тороида). Напряженность магнитного поля Н равна намагничивающей силе, приходящейся на единицу длины катушки. Таким образом, величина Н измеряется в амперах на метр; ею определяется намагниченность, приобретаемая материалом внутри катушки. В вакууме магнитная индукция B пропорциональна напряженности магнитного поля Н:  где m0 – т.н. магнитная постоянная, имеющая универсальное значение 4p×10^–7 Гн/м. Для измерения напряженности магнитного поля существуют магнетометры.

81 Ваттметровый метод определения  потерь в стали на гистерезис  и вихревые токи. Четыре  гетинаксовые  втулки     прямоугольного   сеченияукреплены на общем основании,  образуя квадрат.  На  втулках помещены  двеобмотки с равным числом витков: w1 намагничивающая и w2 — измерительная.  Вовтулки закладывают пакеты   из  листов  испытуемой  стали.  Стыки пакетовтщательно стягиваются при помощи особых зажимов,  не  показанных  на  схеме.Для устранения потерь  в стыках  в них закладывают тонкие  прокладки изэлектротехнического  картона,  толщина которых   предварительно   тщательноизмеряется   микрометром   и   в   дальнейшем   учитывается   при   подсчетенамагничивающих ампер-витков. Намагничивающая обмотка питается  от  источника переменного "  тока  с регулируемой частотой,  измеряемой частотомером  Hz.  К вольтметру  V  и к параллельной  обмотке ваттметра подается   напряжение   от   измерительной обмотки. Переменный ток,  проходя по  намагничивающей обмотке,  создает в сердечнике переменный магнитный поток с амплитудным значением Фм. Этот поток создает в измерительной обмотке э.д.с

 Ваттметр, включенный по схеме (Рис. 6. Схема для определения потерь в стали) измеряет  сумму  мощности, затрачиваемой  на  покрытие  потерь  в  стали,  и   мощности,  потребляемой вольтметром и  параллельной  обмоткой  ваттметра.  Учитывая  это,  потери  вобразце определяют по формуле

, где Рвт— показание ваттметра,RB—сопротивление вольтметра; Rm —сопротивление параллельной обмотки ваттметра.Магнитные потери –это , потери на перемагничивание ферромагнетиков. Складываются из потерь на гистерезис, на вихревые токи. Потери на гистерезис. Обусловлены необратимыми процессами перемагничивания. Потери на гистерезис за один цикл перемагничивания (т.е. за один период изменения поля), отнесенные к единице объема вещества, определяются площадью статической петли гистерезиса. Для вычисления этих потерь можно использовать эмпирическую формулу Эг=mⁿ, где — коэффициент, зависящий от свойств материала, m — максимальная индукция, достигаемая в данном цикле, n — показатель степени, принимающий значения от 1,6 до 2 в зависимости от m. Потери на вихревые токи. В проводящей среде за счет ЭДС самоиндукции, пропорциональной скорости изменения магнитного потока, возникают вихревые токи. Вихревые токи нагревают проводники, в которых они возникли. Это приводит к потерям энергии в магнитопроводах (в сердечниках трансформаторов и катушек переменного тока, в магнитных цепях машин). Для уменьшения потерь на вихревые токи необходимо использовать материал с повышенным удельным сопротивлением, либо собирать сердечник из тонких слоев, изолированных друг от друга.