Classification des instruments de mesure électriques, symboles d'échelle d'instrument
Afin de contrôler le bon fonctionnement des installations électriques, de les tester, de déterminer les paramètres des circuits électriques, d'enregistrer l'énergie électrique consommée, etc., diverses mesures électriques sont réalisées. Dans la technologie des communications, comme dans la technologie moderne, les mesures électriques sont essentielles. Les appareils avec lesquels différentes grandeurs électriques sont mesurées : courant, tension, résistance, puissance, etc., sont appelés instruments de mesure électriques.
Ampèremètre de panneau :
Il existe un grand nombre de compteurs électriques différents. Sont le plus souvent utilisés dans la réalisation de mesures électriques : ampèremètres, voltmètres, galvanomètres, wattmètres, appareils de mesure électrique, phasemètres, indicateurs de phase, synchroscopes, fréquencemètres, ohmmètres, mégohmmètres, résistances de terre, capacitance et inductancemètres, oscilloscopes, ponts de mesure, outils combinés et ensembles de mesure.
Oscilloscope:
Kit de mesure électrique K540 (comprend un voltmètre, un ampèremètre et un wattmètre) :
Classification des outils électriques selon le principe de fonctionnement
Selon le principe de fonctionnement, les appareils de mesure électriques sont divisés en types principaux suivants:
1. Dispositifs du système magnétoélectrique basés sur le principe de l'interaction de la bobine avec un courant et un champ magnétique externe créé par un aimant permanent.
2. NStools pour un système électrodynamique basé sur le principe de l'interaction électrodynamique de deux bobines avec des courants, dont l'une est fixe et l'autre mobile.
3. Dispositifs du système électromagnétique, dans lesquels le principe d'interaction du champ magnétique d'une bobine fixe avec un courant et une plaque de fer mobile magnétisée par ce champ est utilisé.
4. Appareils de thermomesure utilisant l'effet thermique du courant électrique. Le fil chauffé par le courant s'étend, pend et, par conséquent, la partie mobile de l'appareil peut être tournée sous l'action du ressort, ce qui élimine le mou qui en résulte dans le fil.
5. Dispositifs du système d'induction, basés sur le principe de l'interaction d'un champ magnétique tournant avec des courants induits par ce champ dans un cylindre métallique mobile.
6. Dispositifs de système électrostatique basés sur le principe de l'interaction de plaques métalliques mobiles et immobiles chargées de charges électriques opposées.
7. Dispositifs de système thermoélectrique qui sont une combinaison d'un thermocouple avec un dispositif sensible tel qu'un système magnétoélectrique. Le courant mesuré traversant le thermocouple contribue à l'apparition d'un courant thermique agissant sur le dispositif magnétoélectrique.
8.Dispositifs de système de vibration basés sur le principe de la résonance mécanique des corps vibrants. A une fréquence de courant donnée, l'une des armatures de l'électroaimant vibre le plus intensément, dont la période d'oscillations propres coïncide avec la période d'oscillations imposées.
9. Appareils de mesure électroniques - appareils dont les circuits de mesure contiennent des composants électroniques. Ils sont utilisés pour mesurer presque toutes les grandeurs électriques, ainsi que les grandeurs non électriques qui ont été converties en électriques.
Selon le type d'appareil de lecture, on distingue les appareils analogiques et numériques. Dans les instruments analogiques, la valeur mesurée ou proportionnelle affecte directement la position de la partie mobile sur laquelle se trouve le dispositif de lecture. Dans les appareils numériques, la partie mobile est absente et la valeur mesurée ou proportionnelle est convertie en un équivalent numérique enregistré avec un indicateur numérique.
Compteur à induction :
La déviation de la partie mobile dans la plupart des mécanismes de mesure électriques dépend des valeurs des courants dans leurs enroulements. Mais dans les cas où le mécanisme doit servir à mesurer une grandeur qui n'est pas directement fonction du courant (résistance, inductance, capacité, déphasage, fréquence, etc.), il faut que le couple résultant dépende de la grandeur mesurée et indépendant de la tension d'alimentation.
Pour de telles mesures, on utilise un mécanisme dont la déviation de la partie mobile n'est déterminée que par le rapport des courants dans ses deux enroulements et ne dépend pas de leurs valeurs. Les appareils construits selon ce principe général sont appelés ratios.Il est possible de construire un mécanisme ratiométrique de tout système de mesure électrique avec une caractéristique - l'absence d'un moment de réaction mécanique créé par la torsion de ressorts ou de stries.
Légende du voltmètre :
Les figures ci-dessous présentent les symboles des compteurs électriques selon leur principe de fonctionnement.
Détermination du principe de fonctionnement de l'appareil
Désignations de type actuelles
Désignations pour la classe de précision, la position de l'appareil, la force d'isolation, les grandeurs d'influence
Classification des appareils de mesure électriques selon le type de grandeur mesurée
Les compteurs électriques sont également classés selon la nature de la grandeur qu'ils mesurent, puisque des instruments ayant le même principe de fonctionnement, mais destinés à mesurer des grandeurs différentes, peuvent différer grandement les uns des autres dans leur construction, sans parler de l'échelle sur l'appareil.
Le tableau 1 présente une liste de symboles pour les compteurs électriques les plus courants.
Tableau 1. Exemples de désignation des unités de mesure, leurs multiples et sous-ensembles
Nom Désignation Nom Désignation Kiloampère kA Facteur de puissance cos φ Ampère A Facteur de puissance réactive sin φ Milliampère mA Theraohm TΩ Microampère μA Mégaohm MΩ Kilovolt kV Kilohm kΩ Volt V Ohm Ω Millivolt mV Milliohm mΩ Mégawatt MW Microm μΩ Kilowatt Milliweber mWb Watt W Microfarad mF Mégavar MVAR Picofarad pF Kilovar kVAR Henry H Var VAR Milhenry mH Mégahertz MHz Microhenry µH KHz kHz Échelle de température degrés Celsius o° C Hertz Hz
Degré d'angle de phase φo
Classification des instruments de mesure électriques selon le degré de précision
L'erreur absolue de l'appareil est la différence entre la lecture de l'appareil et la valeur réelle de la valeur mesurée.
Par exemple, l'erreur absolue de l'ampèremètre est
δ = I — aiH,
où δ (lire "delta") - erreur absolue en ampères, Az - lecture du compteur en ampères, Azd - la vraie valeur du courant mesuré en ampères.
Si I > Azd, alors l'erreur absolue de l'appareil est positive, et si I < I, elle est négative.
Une correction de l'appareil est une valeur qui doit être ajoutée à la lecture de l'appareil pour obtenir la vraie valeur de la valeur mesurée.
Aze = je — δ = je + (-δ)
Par conséquent, la correction de l'appareil est la valeur de l'erreur absolue absolue de l'appareil, mais en face de celle-ci en signe. Par exemple, si l'ampèremètre indique 1 = 5 A et que l'erreur absolue de l'appareil est δ = 0,1 a, alors la vraie valeur de la valeur mesurée est I = 5+ (-0,1) = 4,9 a.
L'erreur réduite de l'appareil est le rapport de l'erreur absolue à la plus grande déviation possible de l'indicateur de l'appareil (lecture nominale de l'appareil).
Par exemple, pour un ampèremètre
β = (δ / In) 100 % = ((I — INS) / In) 100 %
où β — erreur réduite en pourcentage, In est la lecture nominale de l'instrument.
La précision de l'appareil est caractérisée par la valeur de son erreur maximale réduite. Selon GOST 8.401-80, les appareils sont divisés en 9 selon le degré de leurs classes de précision: 0,02, 0,05, 0,1, 0,2, 0,5, 1,0, 1,5, 2,5 et 4 ,0. Par exemple, si cet appareil a une classe de précision de 1,5, cela signifie que son erreur réduite maximale est de 1,5 %.
Les compteurs électriques avec les classes de précision 0,02, 0,05, 0,1 et 0,2, les plus précises, sont utilisés lorsqu'une précision de mesure très élevée est requise. Si l'appareil a une erreur réduite de plus de 4 %, il est considéré comme hors classe.
Appareil de mesure d'angle de phase avec classe de précision 2,5 :
Sensibilité et constante de l'appareil de mesure
La sensibilité de l'appareil est le rapport du mouvement angulaire ou linéaire du pointeur de l'appareil par unité de la valeur mesurée.Si l'échelle de l'appareil est la même, alors sa sensibilité sur toute l'échelle est la même.
Par exemple, la sensibilité d'un ampèremètre avec la même échelle est déterminée par la formule
S = Δα / ΔI,
où C - sensibilité de l'ampèremètre en divisions d'ampères, ΔAz - augmentation du courant en ampères ou milliampères, Δα - augmentation du déplacement angulaire de l'indicateur de l'appareil en degrés ou millimètres.
Si l'échelle de l'appareil est inégale, la sensibilité de l'appareil dans différentes zones de l'échelle est différente, car la même augmentation (par exemple, le courant) correspondra à différentes étapes du déplacement angulaire ou linéaire de l'indicateur d'un instrument.
La sensibilité réciproque de l'instrument est appelée la constante de l'instrument. La constante de l'appareil est donc le coût unitaire de l'appareil, ou, en d'autres termes, la valeur par laquelle la lecture de l'échelle en divisions doit être multipliée pour obtenir la valeur mesurée.
Par exemple, si la constante de l'appareil est de 10 mA / div (dix milliampères par division), alors lorsque son pointeur s'écarte de α = 10 divisions, la valeur de courant mesurée est I = 10 · 10 = 100 mA.
Wattmètre:
Schéma de connexion du wattmètre et désignations de l'appareil (dispositif ferrodynamique de mesure de puissance variable et constante avec une position horizontale de l'échelle, le circuit de mesure est isolé du boîtier et la tension testée est de 2 kV, la classe de précision est de 0,5):
Étalonnage des instruments de mesure - détermination des erreurs ou des corrections pour un ensemble de valeurs d'échelle d'un instrument en comparant différentes combinaisons de valeurs d'échelle individuelles les unes avec les autres. La comparaison est basée sur l'une des valeurs d'échelle.L'étalonnage est largement utilisé dans la pratique des travaux de métrologie de précision.
La façon la plus simple de calibrer est de comparer chaque taille avec une taille nominalement égale (raisonnablement correcte). Ce concept ne doit pas être confondu (comme on le fait souvent) avec la graduation (étalonnage) des instruments de mesure, qui est une opération métrologique par laquelle les divisions d'échelle de l'instrument de mesure reçoivent des valeurs exprimées dans certaines unités de mesure.
Perte de puissance dans les appareils
Les appareils de mesure électriques consomment de l'énergie pendant le fonctionnement, qui est généralement convertie en énergie thermique. La perte de puissance dépend du mode dans le circuit ainsi que de la conception du système et de l'appareil.
Si la puissance mesurée est relativement faible et que, par conséquent, le courant ou la tension dans le circuit est relativement faible, la perte de puissance d'énergie dans les appareils eux-mêmes peut affecter de manière significative le mode du circuit à l'étude et les lectures des appareils peuvent avoir une assez grosse erreur. Pour des mesures précises dans des circuits où les puissances développées sont relativement faibles, il est nécessaire de connaître l'intensité des pertes d'énergie dans les appareils.
Le tableau 2 montre les valeurs moyennes des pertes de puissance énergétique dans différents systèmes de compteurs électriques.
Système d'instrumentation Voltmetters 100 V, W Ammetters 5A, W Magnetoélectrique 0,1 - 1,0 0,2 - 0,4 Electromagnétique 2.0 - 5,0 2,0 - 8,0 Induction 2,0 - 5,0 1 .0 - 4,0 Electrodynamic 3,0 - 6,0 3,5 - 10 thermique 8,0 - 20,0 2,0 - 3,0