Делители напряжения

Для уменьшения напряжения в определенное число раз применяются делители напряжения, представляющие собой последовательное соединение двух сопротивлений, подключаемых к двум точкам электрической цепи, напряжение между которыми необходимо измерить. Делители напряжения могут быть предназначены для измерения самых различных сигналов. От этого зависят их конструкция и метрологические характеристики. В зависимости от рода измеряемого напряжения делители могут быть выполнены на чисто активных, емкостных, индуктивных элементах или смешанного типа.

К выходу делителя подключают вольтметр, по показаниям которого определяют искомое значение измеряемого напряжения: U_изм = К_дел U_v.

Делители напряжения на чисто активных элементах – класс точности от 0.001 до 0.1 и классы напряжений от 100 В до 300 кВ. Для преобразования низких переменных напряжений (100 – 1000 В) в диапазоне частот 20 Гц – 100 кГц могут быть использованы индуктивные делители классов точности до 0.0001, в более широком диапазоне напряжений (до 1150 кВ и выше) – емкостные делители напряжения классов точности 0.1 – 1.0. Для преобразования импульсных высоковольтных напряжений (до 4 – 5 МВ) применяют делители напряжений на чисто активных сопротивлениях и смешанные активно-емкостные.

Магнитоэлектрические приборы с преобразователями

Термоэлектрические приборы

Термоэлектрический прибор – магнитоэлектрический механизм с термопреобразователем.

В результате прохождения измеряемого тока по нагревателю1 выделяется тепловая энергия, которая повышает температуру горячего спая термопары 2. Термоэлектродвижущая сила, вызванная разностью температур горячего спая и холодных концов термопары, измеряется чувствительным МЭ механизмом. Таким образом, термоЭДС, а следовательно и отклонение подвижной части прибора, функционально связаны с величиной измеряемого тока. ТермоЭДС пропорциональна мощности, выделяемой в нагревателе.

контактный термопреобразователь

бесконтактный термопреобразователь

Уравнение преобразования: α = с I ²

Свойства:

· широкий частотный диапазон;

· малая точность; малая перегрузочная способность, ограниченный срок службы термопар;

· практически не используются в качестве вольтметров.

Область применения: измерение U и I в диапазоне частот от 0 до сотен МГц.

Выпрямительные приборы

Выпрямительный прибор – магнитоэлектрический механизм с полупроводниковым выпрямителем.

Выпрямительные свойства диода характеризуются коэффициентом выпрямления

К_в = I_пр/I_обр

Значение зависит от приложенного к диоду напряжения, частоты и температуры окружающей среды. В мостовые схемы для измерения больших напряжений, однополупериодные - измерения малых напряжений.

– уравнение преобразования

k_ф – коэффициент формы тока, k_{ф sin}= 1, 11.

Свойства:

· высокая чувствительность; малое потребление;

· неравномерность шкалы в начальной части (0 – 15 %);

· низкая точность; малая перегрузочная способность;

· влияние формы тока.

Область применения: комбинированные приборы для измерения постоянных и синусоидальных U и I, а также R.

Электронные приборы

Электронный прибор – магнитоэлектрический механизм с электронным преобразователем.

П – преобразователь переменного напряжения в постоянное;

УПТ – усилитель постоянного тока.

Область применения: вольтметры постоянного и переменного тока, мосты переменного тока, указатели равновесия и др.

Иногда на входе устанавливается калиброванный делитель напряжения, с помощью которого увеличивается верхний предел измеряемого напряжения. В зависимости от вида преобразования показание вольтметра может быть пропорционально амплитудному (пиковому), средневыпрямленному или среднеквадратичному значению измеряемого напряжения. Шкалу градуируют в действующих значениях напряжения синусоидальной формы. Исключения составляют импульсные вольтметры – амплитудное значение напряжения.

Магнитоэлектрические омметры (изучается самостоятельно)

Подвижная часть состоит из двух жестко скрепленных между собой рамок, по которым протекают токи.

· Последовательная схема (для измерения больших R)

Шкала обратная

· Параллельная схема (для измерения малых R)

Шкала прямая

· Логометрическая схема