Măsurări electrice și electronice. Clasa a X-a
Manualul a fost revizuit conform programei scolare aprobate de Ministerul Educaţiei si Învățămîntului cu nr, 52684/73
113 53 18MB
Romanian Pages [57] Year 1975
Recommend Papers
- Author / Uploaded
- Radu Dordea
File loading please wait...
Citation preview
Manualul a fost revizuit conform programei scolare
aprobate de Ministerul Educaţiei si Înv cu nr, 52684/73
mîntului
CAPITOLUL
1
Măsurări și aparate de măsurat electrice A. Măsurări, mijloace și metode de măsurare @ Măsurări.
În
electrotehnică
si electronică
intervin
nume-
a proprietăţilor
acestor
roase mărimi fizice ca tensiuni, curenţi, puteri, energii, rezis tenţe etc., care se caracterizează prin dimensiuni fizice si anumite
raporturi între ele, Aprecierea cantitativă mărimi se realizează prin măsurare,
A. măsura o mărime înseamnă a o compara cu o altă mărime de uceeași natură, luată conventional ca unitate de comparaţie, denumită unitate de măsură. Raportul dintre mărimea de măsu-
rat A și unitatea de măsură rH
a reprezintă
valoarea
numerică
a mă-
a:
A
“=; a de unde:
adică ; mărimea şi valoarea sa.
Mărimea
şi
este
egală
[4
«a,
cu
produsul
unitatea sînt noţiuni
| dintre
unitatea
fizice, pe cînd
de
măsură
valoarea, fiind
vaportul dintre două mărimi de același fel, este un simplu număr fără dimensiuni. Mărimea nu variază cu unitatea aleasă ; valoarea variază invers proporțional, cu aceasta.
Redactor:
ing.
Grafician
Sirbu
D.
Hrinew
Tehnoredactor : Rusu Virgilia Nicolae
Pentru a se măsura o mărime trebuie să fie stabilită unitatea de măsură a ucelei mărimi şi să existe mijloacele de măsurare care să permită compararea mărimii cu unitatea ei, prin anumite metode de măsurare. Unitatea de măsură. Unitatea de măsură trebuie să fie de aceeași natură cu mărimea de măsurat si să poată fi reprodusă
fizic,
pentru
a
se
putea
compara
cu
ea
mărimile
de
măsurat.
3
Dinvonstunea
unităţii
poate
fi aleasă
04 Ivobule să rămînă neschimbată. olalitatea unităţilor de măsură
oarecare
dar o dată
folosite
recare de măsurare se numeşte si măsură se stabilesc în fiecare ţară prin
legi
intr.
acceptată
domeniu
va-
Unităţile de Generalizarea
speciale.
unităţilor de măsură pe scară mondială se reglementează prin acard internaţional. temul de unităţi de măsură legal si obligatoriu în Republica Socialistă România este Sistemul Internațional de Unităţi de Măsură (cu simbolul SI), care a fost adoptat pe s în 1960 la a XI-a Conferinţă Generală de Mă la Paris. Unităţile fundamentale ale acestui
valoarea de reterință,
Erorile aparatelor de măsurat : Eroarea
de
indicație
=
aparatului
—
rată (de referință). = — eroarea de indicație. E eroare de indicație
Corectie de indicație Eroarea relativă a îndicaţiei Exoarea tolerată
valoarea
adevă-
eroarea de indicație E roat limita maxima de măsurare a aparatului eroarea tolerată de indicatie limita maximă de măsurare a aparatului
a tindicafici
Clasa de precizare a aparabului
DE CONTROL elementele
componente
4. Care
este
deosebirea
între
ale
procesului
de
măsurare ?
2. Care sînt mijloacele de măsurare şi care este diferența dintre ele ? 3, Care sînt metodele de măsurare de comparaţie si prin ce se deosebesc ? măsutările
analogice
şi
caracteristicile
ale
metrologice
cele
numerice ?
de
măsurat
electrice?
aparatelor
de
măsurat
electrice?
aparat
de
măsurat
?
5. Care este principiul de funcţionare al aparatelor Care sînt elementele sale componente ? 7. Care sînt erorile de măsurare ? 8. Care sînt cauzele erorilor de măsurare ? 9. Cum
se
defineşte
Cuplul
bu
sînt
sint
construcţiei
şi
funcţionării
dispozitivului
de
măsurat.
Dispozitivele de măsurat ale aparatelor analogice se compun, în general, dintr-o parte fixă si o parte mobilă. Partea mobilă se deplasează sub acţiunea unui cuplu de forţe, denumit cuplu activ Ma, care apare ca urmare a interacțiunii dintre mărimile fizice (dintre care, de obicei, una este mărimea de măsurat sau semnalul electric intermediar) existente în cele două părţi activ
depinde
de
valoarea
energiei
cîmpului
magnetic
sau electric produs de semnalul electric primit, deci de mărimea de măsurat X si de principiul de functionare al dispozitivului de măsurat. Fiecărei valori a mărimii de măsurat îi corespunde pen-
1. Care
6. Care
Funcționarea aparatelor de măsurat analogice se bazează pe transformarea energiei electrice sau magnetice a mărimii de măSurat (sau a semnalului electric intermediar) in energie mecanică, energie care produce mărimea perceptibilă sub forma unei deplasări unghiulare sau liniare a unui echipaj mobil. Transformarea energiei are loc în conformitate cu fenomenul fizic care stă la baza
= eroarea de indicație maximă admisibilă.
de indicație Eroarea raportată
INTREBĂRI
indicatia
II
clasa
de
precizie
a
unui
aparatul
adică :
dat
o
valoare
complet
determinată
a
cuplului
activ,
Me= 1 (X).
Dacă asupra echipajului mobil al dispozitivului de măsurat ay acţiona numai cuplul activ, acesta s-ar deplasa pînă la limita extremă, indiferent de valoarea mărimii de măsurat. Peniru ca
fiecărei valori a mărimii de măsurat să-i corespundă o anumită deplasare, cuplul activ este echilibrat cu un cuplu de sens contrar, proportional cu unghiul de rotaţie « a echipajului mobil, denumit cuplu rezistent M, :
M, = Da
unde D specific.
este
o
constantă
constructivă,
denumită
cuplu
rezistent 15
unor
Cuplul
elemente
cale
pe
elastice,
creat
fi
poate
rezistent
rotire
cu
pentru
unghiul care
se
de
magnetică
mecanică
sau
electric
cu
ajutorui
simultană a se roteşte sub acţiunea rezistent pina cînd acesta din urmă,
Așadar echipajul mobil cuptului activ şi a cuplului
crescînd
cale
pe
rotire,
obţine
egalează
echilibrul
cuplul
se
activ.
numeşte
Unghiul
deviatie
de
per-
manentă. Poziţia de echilibru se caracterizează deci prin aceea că ste nulă. suma cuplurilor care acţionează asupra echipajului mob frecări, de cuplul aproximaţie primă într-o Dacă se neglijează această condiţie se serie :
Inlocuindu-se lor se obţine :
în această relaţie cele două cupluri
de unde : ca
Da |
trodinamice
de
curenţi ;
îl
toare
f,(X)
În acelaşi timp deoarece deter-
P
area suprafeţei lagărelor şi pivotiler.
B, Clasificarea aparatelor de măsurat analogice
{elor
bobinele
acţiunea
forţelor
fixe si mobile
analogice,
de
calea
elec-
parcurse,
așezate
în
inducție,
folos
interacţiunea
care
de
cimp
dintre
cîm-
liniilor
feromagnetice
-— aparate electrostatice, care electrostatice care se exercită
bile între
elasificate
după
prin-
ţiunea dintre — aparate magnetoelectrice, care folosesc interac multe bobine parmai sau una şi ent perman magnet unui cîmpul bobina sau magcurse de curenţi continui ; după cum este mobilă
care
există
funcţionează sub acţiunea forîntre piese metalice fixe si mo-
o diferenţă de potential electric ; — aparate termice cu fir cald, a căror funcţionare se bazează pe dilatarea firelor încălzite de curentul de măsurat ; unei — aparate bimetalice, în care se foloseşte deformarea lame din bimetal datorită încălzirii sale directe sau indirecte de către curentul de măsurat ; ajutorul cu —— aparate cu termocuplu, în care se măsoară termounui a electromotoare tensiunea c magnetoelectri aparat unui cuplu încălzit de curentul de măsurat ; —— aparate cu redresor, care sînt formate dintr-un aparat de măsurat magnetoelectrie asociat cu un dispozitiv redresor, cu aju-
cărora
—
ate i ate diver; Aparatele de măsurat analogice sint de o mare fenomenului constructivă determinată în primul rind de natura esc urmădeoseb se Astfel, lor. nării funcţio fizic care stă la baza
16
între
de
mobile ;
torul
cipiul lor de funcţionare :
piese
—aparate
mobil se reazemă pe lagăre La aparatele la care echipajul de frecare, orientat în cuplu unui naștere dau apar freciri care sens opus rotirii. Ca efect al acestui cuplu, echipajul mobil se stabileşte la poziţia de echilibru ceva mai înainte decit în cazul lipsei frecării. Valoarea cuplului de frecări, stabilită experimental, este determinată de greutatea echipajului mobil şi de materialul
de aparate
folosese
care
electrodinamice,
care se exercită
magnetizat
fier
purile magnetice produse de una sau mai multe bobine fixe parcurse de curenţi alternativi si curenţii induși de aceștia în piese conduc-
transfer statică a aparatelor de măsurat analogice. poate fi considerată si ca o caracteristică a scării, mină aşezarea relativă a reperelor pe scară,
principale
de
magnetice ;
Această funcţie exprimă dependenţa deviatiei u a echipajului mobil de mărimea de măsurat X şi reprezintă caracteristica „de
toarele grupe
aparate.
—
din
fixe
piese
unei
cimpului
a
sau
de curent curent :
folosirea
cu expr:
Oy
ae HGS)
aparate feromagnetice (cu fier mobil), care contin o piesă din fier supusă acţiunii cîmpului unei bobine fixe parcursă
— aparate ferodinamice, care functional sint asemănătoare cu fiind sporite prin electrodinamice cole electrodinamice, acţiunile
M,—M,=0-
1X)
— mobilă
cadru
cu
aparate
în
subimpart
fietul permanent, aceste aparate se mobil şi aparate cu magnet mobil ;
se măsoară
aparate
cu
lame
curenţi
vibrante,
sau a
tensiuni
căror
alternative ;
funcţionare
se
bazează
pe acţiunea unui electromagnet de curent alternativ, combinat sau necombinat cu un magnet, asupra unor lamele metalice care intra în rezonanţă. Principiul de funcţionare a dispozitivului de măsurat este indicat pe cadranul fiecărui aparat de măsurat electric, prin diferite uimboluri (arătate în tabela 2.1), În afară de aceasta, pe cadran
He mai inscripționează unitatea de măsură, natura curentului, clasa: de precizie, poziţia normală de funcţionare, tensiunea de încercare
dielectric’,
valorile
nominale,
marca
fabricii
constructoare
etc.
17
Dao
=
41
Simbolurile aparatelor de măsurat electrice
I. PRINCIPIUL DE FUNCȚIONARE (cu
dru mobil)
Magnetoelectric
ca-|
sii
(cu
magnet mobil)
magneto-
Logometru
electric
Feromagnetic
el SA
SL
-omagnetic |
Electrodinamie ,
electrodina-
Felul curentului
__|)
0
peeemetes me
ona
Ferodinamic
oo.
De inducţie
ZI
Tr
Blectrostatic
pr
Termic cu fir cald
3
fetal Bimetalic
winenetosistinis 63 „ae! TOR
lit
_
| Maeneipelecirie |
q
{_Cu lame vibrante 18
Su.
Ee
A
ono A
Q
NL
voltmetru
magnetoelectric,
Simbo | _
:
Curent continuu
ey
| Curent alternativ
Curent continuu și al-| ee
a CES RE Ee Erorile (exprimate în procente) la care se referă clasa
Valoarea
maximă
| domeniului de măsurare
al
În figura 2.1 este reprezentat cadranul cu inscriptii şi simboluri ale Sia
Valoare exactă
|
Siebe L
Verticală Milica
față
ac
ort
DIELECTRICĂ Valoarea tensiunii
|
Soe
Simbol
1. Dispozitivul de măsurat Dispozitivul
de
măsurat
este format
din ansamblul
orga-
nelor din a căror interacţiune apar forte mecanice care determină miscarea unui echipaj mobil, ale cărui deplasări, liniare sau un-
Qhiulare, reprezintă valoarea mărimii măsurate. Constructiv, dispozitivul de măsurat diferă aparat la altul după principiul de funcţionare.
compune
dintr-o parte
fixă
si
una
mobilă,
elemente active si elemente auxiliare. @ Elementele active sînt cele care
trice de măsurat
Pără
big
mobil.
trică
de
Desi sint de 9 mare diversitate din punctul dé vedere al con-
we
dielec-
„Întreprinderea
strueţiei și al principiului de funcţionare, aparatele de măsurat analogice au o serie de elemente componente comune, care diferă între ele numai constructiv în funcţie de tipul aparatului, destinaţia luiși condiţiile de exploatare Aparatele analogice, ca orice aparat electric de măsurat , se compun din dispozitivul de măsurat, traductorul şi diferite ac-
Peste 500 V (de ex.2 kV)
încercare
de
cesorii.
ped
500 V.
fabricat
F C. Părțile componente ale aparatelor de măsurat analogice
cI
zontală (ex. 60°) V. TENSIUNEA DE INCERCARE
magnetoelectric
AR
IV. POZIȚIA NORMALĂ DE FUNCȚIONARE
Orizontală
voltmetru
Now
Tungimea scătii gradale
FIII
unui
aparate electrice de măsurat“ — Timisoara.
os
Logometru ferodinamic
@)
21. Inseriptie de pe cadra-
II. NATURA CURENTULUI
4|+i|=9|+o
ae Magnetoelectric
Pig.
nul unui
hile.
Se
deosebesc
interacționează ca
elemente
de la un tip de În general, el se
alcătuite
în prezența
mărimii
producind „deplasarea
active : echipajul
fix
fiecare
si
din
elec-
părţii moechipajul
19
oe Echipajul
fix
al
dispozitivului
de
măsurat.
Echipajul
fix
Dispozitivul
produce câmpul magnetic saw electric ce provoacă mișcarea sistemului mobil, Wl poate fi alcătuit din unul sau mai mulţi magneti
de
bobine (la aparatele feromagnetice, electrodinamice şi ferodinamice), un sistem de electromagneţi (la aparatele de inducţie), un sistem
trice
permanenţi de
plăci
(la
aparatele
conductoare
magnetoelectrice),
(la
aparatele
din
una
electrostatice),
curent (la aparatele termice cu fir cald).
sau
mai
multe
conductoare
[zi
de mare sensibilitate.
suspensia pe benzi numai la aparatele
® Elementele auxiliare concură alături de cele active la obtinerea unei deplasări a părţii mobile proporţională cu mărimea, de măsurat, la indicarea valorii acesteia, la reglarea şi funcționarea
vectorul
a dispozitivului
de
măsurat,
precum
diverselor elemente componente. sînt: dispozitivul de producere a
de
zero,
dispozitivul
de
citire
şi la
fixarea
gi con-
Principalele elemente cuplului rezistent, co-
si amortizorul.
de
Suspensia sistemului tensionate şi pe fir de torsiune: 1— cadrul mobil ; 2 — banda tensionată sau firul de torsiune; 3 — oglindă. mobil
4 20
i
Cuplul
22,
pe
benzi
pe
de
a
producere
cuplului
mecanic
care
măsurat,
fi
Cuplul
realizat
a
cuplului
rezistent
apar între
se
opune
cale
şi
al aparatelor
mecanică,
Dispozitivul
echilibrează
elementele
rezistent
pe
rezistent.
active
electrică
de
ale
forţele
dispozi-
măsuraţ
sau
elec-
magnetică.
rezistent mecanic este creat în majoritatea aparatelor spirale (fig. 2.3), iar la aparatele cu echipajul mobil sus-
benzi
suspensie,
prin
sau
fire
de
răsucirea
torsiune
sau
chiar
dezrăsucirea
de
lor
benzile
sau
odată
cu
firele
rotirea
echipajului mobil. Di deformarile sint mici, sub limita de elasticitate a matevialului, cuplul rezistent mecanic este proporțional cu unghiul de totaţie « a sistemului mobil :
M, = Da unde D este o constantă constructivă a elementului ele tic, denumită cuplu rezistent specific. Arcurile spirale ca si benzile și firele de suspensie servese si la revenirea echipajului mobil la zero după efectuarea măsurării, iar
la
unele
aparate,
la
aducerea
curentului
la
bobina
mobilă.
Arcurile spirale sînt fixate cu un capăt da axul echipajului mobil, cu celălalt capăt de șasiul dispozitivului de măsurat sau de o piesă mobilă, numită corector de ze Cupiul
istent electric
este produs
în același
mod
ca şi cuplul
tiv de torţe electromagnetice. Dispoziti vele de măsurat cu cuplu Rez stent electric au echipajul mobil preva ăzut cu două bobine încrucisate sub un anumit unghi, fixate pe același acţionează cupluri dirijate în sensuri contrare, este cuplu activ, iar celălalt cuplu rezistent,
Hig.
Fig.
de
poate
pendat
utilizată (în special în aparatele de tablou), tensionate sau pe tir de torsiune fiind folosită
optimă
cuphii
tivului
de
Echipajul mobil al dispozitivului de măsurat. Echipajul mobil produce un cîmp de aceeaşi natură cu cel produs de echipajul fix, cu care interacționează si dă naștere forfelor sau cuplului mecanic, Echipajul mobil poate fi constituit; din bobine mobile in formă de cadru (la aparatele magnetoelectrice, electrodinamice si ferodinamice), plăci metalice (la aparatele feromagnetice gi electrostatice), discuri nemagnetice (la aparatele de inducţie) sau pirghii mobile (la aparatele termice cu fir cald). Echipajul mobil este fixat pe un ax care se sprijină în lagăre ig. 2.3) sau este suspendat pe benzi tensionate (fig. 2.2, a) sau ir de torsiune (fig. 2.2, b). Suspensia pe lagăre este cea mai
solidarea auxiliare
Sau
producere
2.3.
Dispozitivul
ului vul
aparat
1 — acul echipajului
de
ax, asupra cărora dintre care unul
produ-
rezistent, corectorul de clţire al unui
indicator ;
indicator; 2 — axul mobil; 3 — contra-
greutăţile”; 4 —
gorectorul ; 6 —
arcul spiral; 5 — antrenorul
torului; 7 —
lagărul.
corec-
21.
Cuplul rezistent magnetic este creat de interacţiunea dintre curenţii indusi de un. magnet permanent într-un disc de aluminiu care se rotește între polii săi și cîmpul magnetului.
Corectorul de zero servește la reglarea poziţiei de zero a dis(fig. 2.3) constă Corectorul pozitivului de citire al aparatului. de axa sa de față ă excentric tijă o cu dintr-un surub prevăzut punctul antrenor unui iul intermed prin deplasa poate rotaţie, care de fixare a unuia dintre arcurile spirale.
Fig.
24.
indicator cu spot iuminos : 1 — sursa de lumină; 2 — oglinda ; 3 — sistemul mobil ; 4 — rigla (cadranul) gradată ; 5 — spotul luminos cu reticul,
i
Dispozitivul de citire este ansantDispozitivul de citire. El este blul elementelor care îndică valoarea mărimii măsurate. se care mobil, ul echipaj cu solidar or, alcătuit dintr-un indicat cadran. un pe trasată , gradate scări unei fața mișcă în Scara gradată reprezintă totalitatea reperelor si cifrelor disunui puse de-a lungul unei linii drepte sau curbe, corespunzind unide valori ale mărimii de măsurat, Scările pot îi gradate sir (diviziurepere dintre form sau neuniform, după cum intervalele
nile) sînt egale sau nu între ele. Cadranul este suprafaţa (de obicei
sată
scara
gradată
şi
sînt
înscrise
cuţit,
fixat
greutăţi
pe
plasate
sensibilitate
axul
se
echipajului
în partea
folosesc
mobil
opusă
indicatoare
(fig.
cu
spot
tra-
este diferită în funcţie deviatie a echipajului mobil. formă
gi echilibrat
2.3),
este
caracteristicile
şi
simbolurile
dispozitivului de măsurat. Forma cadranelor de forma aparatului si unghiul maxim de mobil (între 90 și 240°). Indicatorul arată deplasarea echipajului neral, un ac rigid de aluminiu, cu virful in
care
pe
metalică)
El este, în ge-. de săgeată se
cu
două
aparatele
La
luminos.
contra-
de
Acestea
mare
con-
care reflectă stau dintr-o mică oglindă fixată pe echipajul mobil, rul sau in interio în aflată sursă o la o rază de lumină primită de , pe O luminos spot unui forma sub nd-o, trimiţî afara aparatului, interior cadran un pe riglă gradată exterioară (fig. 2.4, a) sau
(fig. 2.4, b).
Amortizorul.
Amortizorul
lui la stabilirea sa la pozitia
tempereazi
de echilibru
mişcarea
(pentru
a evita
indicatoru-
25.
Amortizoare,
_ Amortizoarele magnetice (fig. 25, c) sînt alcătuite dintr-un disc 2 (sau numai un sector de disc) din material nemagnetic, fixat pe axul 2 al echipajului mobil, care se mișcă între polii unui mag-
net
permanent
3.
Datorită
interacțiunii
dintre
curenţii
turbionari
ce iau naştere în disc, la mișcarea acestuia în cîmpul magnetului permanent i fluxul magnetic al acestuia, se produce un cuplu care se opune mișcării discului, Se obţine astfel frinarea discului și amortizarea rapidă a oscilaţiilor echipajului mobil. i :
scilatiile}.
amortizoare cu Ca dispozitive de amortizare se folosesc de obicei aer şi amortizoare magnetice. 7, închis la Amortizoarele cu aer sînt alcătuite dintr-un tub sau un 25,0) (fig. capete, în interiorul căruia se mişcă o paletă 2 mobil. jului echipa al 3 axul cu piston 2 (fig. 2.5, b), solidar legate amort se paletei i mișcări opune o aerul care Prin. rezistența pe zează oscilatiile echipajului mobil.
22
Fig.
2. Traductorul B
Traductorul este format din ansamblul elementelor care transormă mărimea de măsurat într-un semnal electric, care de obicei este curent sau tensiune electrică. i 1 r rans Traductorul transforma în ci urent sau tensiune i atît mărimi
ice
ență
(rezistenţă,
inductanță,
etc.) cit si mărimi
capacitate,
magnetice
(flux,
putere,
cîmp,
energie,
inducţie,
frec-
pierderi
23
magnetice
etc.)
sau
neelectrice
(temperatură,
forţă,
presiune,
plasare, viteză ete.). Elementele traductorului diferă în funcţie de natura mărimii de măsurat. Ele constau din sunturi, rezistențe adiţionale, inductante. capacităţi, bobine, transformatoare de măsurat, redresoa Să amplificatoare, elemente termoelectrice, fotoelectrice sau pieze electrice ete, Dintre acestea, cele mai des intilnite sînt suntuvile şi rezistentele adiţionale. E Şuntul. Sunturile sînt rezistențe care se mor po ralel cu dispozitivele de măsurat. (fig. 2.6) în scopul măsurării unui
curent curent
mai mai
mare mic,
cu un dispozitiv de măsurat construit pentru wr deci pentru extinderea limitei de nâsurare a
acestuia. Pentru o extindere de n ori a limitei de masw iezi tenta R, a suntului se determină în funcţie de rezistenţa interioară Ra a dispoz ivului de măsurat cu relaţia: = este coeficientul curentul
de
dispozitivului de măsurat in circuitul de măsurare. yeni sau
Sunturile
de șuntare,
măsurat
în
exterior,
Ja câţiva areperi
interiorul
sub
forma
unor
pentru
aparatelor
legarea
(pentru
cu-
pînă la cîteva zeci de amperi)
piese
pînă la mii de amperi).
separate
Pentru
sunturile trebuie să nu se încălzească
(pentru
curenţi
a se evita
de
erorile,
O Rozistenţa adițională, Rezistentele adiționale sînt rezistente care se montează in serie cu dispozitivele de măsurat (fig. 2.7). im scopul de a se putea măsura o tensiune mai mare decit lensiunea maxima a dispozitivului de măsurat. În acest mod tensiunea de măsurat U se împarte în tensiunea Ua, aplicată la bornele dispozitivului de măsurat, și tensiunea Usa, la bornele rezistenţei adiționale.
Pentru o extindere de n ori a limitei de măsurare a dispozitivului de măsurat, rezistența adițională Re, se determină în funcţie de rezistența interioară R, a dispozitivului de masurat cu relaţia :
J şi
adică curentul
raportul [a
prin
dintre
în care n =
dispo-
tre tensiunea
Ue
este coeficientul
U de măsurat
vului de misurat.
de muitiplicare,
si tensiunea
U,
adică
raportul din-
la bornele
dispoziti-
La fel ca si şunturile, rezistentele adiţionale pot fi cu una sau mai multe limite de măsurare, interioare (pentru tensiuni pind la 400 V) sau exterioare aparatului (pentru tensiuni peste 600 V). Rezistentele adiţionale se execută din sîrmă de manganină izo„ înfășurată pe plăci de preşpan, ardezie sau role de porțelan.
a — Schema
în
(cea exterioară)
Rea = Ra(n— 1)
zitivului de măsurat. Sunturile se construiesc din benzi sau bare de menganină sint prevăzute cu două perechi de borne: una pentru conectarea
24
montate
Ra
mai multe rezistenţe legate în serie (prevăzute cu cite o bornă de ieșire), ansamblul lor fiind conectat în paralel la bornele dispo-
2.6.
fi
de la cîteva zeci de miliamperi
anal
zitivul de măsurat, Sunturile pot fi cu o singură limită de măsurare (fig. 2.6, 4) sau cu mai multe (fig. 2.6, b). Acestea din urmă sînt alcătuite din
Fig.
pot
şi a doua
șunturitor,
Li
Fig.
cu o singură
2.7,
Schema
limită
rezistențelor
de măsurare; de măsurare.
b —
adiţionale :
cu mai
multe
limite
magnetice ete. sau plasare, viteză etc.). de
Elementele
măsurat.
neelectrice
traductorului
Ele
constau
tante, capacităţi, bobine, amplificatoare, elemente
diferă
din
sunturi,
Sunturile
ralel cu dispozitivele de curent mai mare, cu un
curent mai acestuia, tenfa
oară
Pentru Rs a
Re
mie,
deci
în
cele
sint
forţă,
funcţie
de
rezistențe
transformatoare termoelectrice,
electrice etc. Dintre acestea, si rezistentele adiţionale. ® Suntul.
(temperatura,
mai
des
rezistențe
natura
adiționale,
de măsur: fotoelectrice
întilnite
care
se
da-
mărimii
induc-
dresoat sau piez
sint
sunturile
montează
in
pa-
măsurat (fig. 2.6) in scopul măsurării wri dispozitiv de mdsurat construit pentru wr
pentru
extinderea
limitei
o extindere de n ori a limitei de suntului se determina în funcţie de
a dispozitivului
presiune,
de
măsurat
cu
de
măsurare
măsurare, rezistența
relaţia:
a
ri inte
dispozitivului
de
măsurat
si a doua
în circuitul de măsurare. Sunturile
pot
fi
montate
sau în exterior, Ja cijiva amperi
Li
in care n =—
Ks
a
este coeficientul
de
ieșire),
ansamblul
lor
fiind
sînt
prevăzute
cu
două
ox
suntare,
conectat
din
perechi
în
benzi
de
pentru
aparatelor
legarea
(pentru
cu-
pînă la cîteva zeci de amperi)
sub forma unor piese separate (pentru curenţi de pînă la mii de amperi), Pentru a se evita erorile,
sunturile trebuie să nu se încălzească.
@® Rezistenţa adițională. Rezistențele adiţionale sînt rezistente tare se montează in serie cu dispozitivele de măsurat (fig. 2.7). în scopul de a se putea măsura o tensiune mai mare decit jensiunea maximă a dispozitivului de măsurat, In acest mod tensiunea
de măsurat
U
se împarte
în tensiunea
U,,
aplicată
la bornele
dispozitivului de măsurat, si tensiunea Usa, la bornele rezistenţei adiţionale, Pentru o extindere de n ori a limitei de măsurare a dispoy tivului de măsurat, rezistența adițională Rau se determină in functie de rezistența interioară Ra a dispozitivului de măsurat cu relația :
Raa = Re (n — 1) adică
ri
ortul
dintre
curentul de măsurat I si curentul Ia prin dispozitivul de măsurat, Sunturile pot fi cu o singură limită de măsurare (lig. 2.6, 0)» sau cu mai multe (fig. 2.6, b). Acestea din urmă sînt alcătuite din multe rezistenţe legate in serie (prevăzute cu cite o bornă d zitivului de măsurat. Sunturile se construiesc
exterioară)
interiorul
venti de la citeva zeci de miliamperi
Rea 2
în
(cea
paralel
sau
borne:
bare
una
la
de
bornele
dispi-
manganină
pentru
și
in care 1 =
este
a
coeficientul de multiplicare, adică raportul din-
tre tensiunea U de măsurat și tensiunea U, la bornele dispozitivului de măsurat. La fel ca şi sunturile, rezistentele adiţionale pot fi cu una sau mai
multe
limite
de
măsurare,
interioare
(pentru
tensiuni
pînă
la
100 Vv) sau s exterioare aparatului (pentru tensiuni peste 600 V). Re entele adiţionale se execută din sîrmă de manganină izolata, întăşurată pe plăci de prespan, ardezie sau role de porțelan.
conectarea
[3
a i ae Rs
la (N AN Ry a
a — Fig.
24
26,
Schema
sunturilor.
clo
Fig.
singură
2.7.
Sehema
limită
rezistentelor
de măsurare; de măsurare,
b —
adiţionale :
cu
mai
multe
limite
25
3. Accesoriile Accesoriile servesc la apărarea dispozitivului de măsurat împotriva acțiunilor exterioare, la fixarea si consolidarea dispoziti-
fagurarea unui conductor subţire (cu diametrul de 0,02—0,2 mm) de cupru sau aluminiu izolat pe un cadru ușor de aluminiu, este montată pe două semiaxe ale căror capete se reazemă în lagăre. De
care este adăpostit dispozitivul de măsurat rul (sunturi, rezistenţe adiţionale etc.).
mobilă. Capătul fix al unuia dintre arcuri este prins Ja șasiul aparatului, iar al celuilalt la furca corectorului de zero 6. Pe unul din-
vului de măsurat, etc. Dintre acestea
la legarea acestuia in circuitul cel mai important rol il are cutia
si i
uneori
de măsurare aparatului, in
si traducto— i
D. Dispozitive de măsurat analogice 1. Dispozitivele de măsurat magnetoelectrice e Funcţionare şi construcţie, In dispozitivele de măsurat mag netoesectrice pentru deplasarea echipajului mobil se folosește energia cimpului magnetic a ansamblului format dintr-unul sau mai
multi magneti permanenţi si unul sau mai multe circuite parcurse de curenţii de măsurat. xt wire construcţia lor, dispozitivele de măsurat magnetoelectrice ot
Ii:
— cu magnet — cu bobină : Dispozitivele bina mobilă sint
constau
dintr-un
fix şi bobină mobilă ; fixă şi magnet mobil. de măsurat magnetoelectrice cele mai răspindite, Aceste
circuit
magnetic
alcătuit
cu magnet fix si bona ve te ey
dintr-un
magnet
perma-
nent 1, in formă de potcoavă, la capetele căruia sînt fixate două piese. polare. cu deschidere cilindrică 2, care cuprind între ele un miez cilindric fix 3 şi o bobină mobilă 4, ce se poate roti liber in
semiaxe sînt prinse două arcuri spirale 5 care creează cuplul revistent şi în acelaşi timp servesc la aducerea curentului în bobina tre semiaxe
este
fixat acul
indicator
26
28.
Dispozitivul
magnetoelectric,
de
măsurat
capăt se deplasează
= BinIb = BSal
Ma = oF
Bobina mobil& se roteste pind cind cuplul rezistent dat de areurile spirale (M,= Da), crescînd cu unghiul de rotire, egalează
cuplul
— M,). Din activ (M,
pluri rezultă ecuaţia ghiului de deviaţie :
egalitatea
caracteristică BSn
expresiilor
a scării,
care
celor
dă
două
valoarea
cu-
un-
Dai
D
jurul miezului cilindric în cîmpul magnetic radial si uniform din întrefierul circuitului magnetic. Bobina mobilă, constituită din în-
Fig.
7, al cărui
în fata scării gradate 8. Acul este echilibrat de contragreutăţile 9. La trecerea unui curent continuu J prin bobină, ca urmare a interacțiunii curentului cu cîmpul magnetic al magnetului permanent, asupra părţilor active ale spirelor bobinei aflate in intrefier ucţionează forțele F, care dau naștere unui cuplu activ Ma care roteste bobina (fig. 2.9.), tinzind să o aşeze perpendicular pe liniile de forţă ale cimpului. Acest cuplu este proportional cu inducția magnetică B în întrefier, cu suprafaţa activă a bobinei S = bl (unde b este lăţimea si | — lungimea părţii active a spirelor bobinei), cu numărul p de Spire al bobinei şi curentul I care trece prin bobină :
mig
de
29
Schema
măsurat
dispozitivului
magnetoelectric.
27
Raportul tive
S; =
BSn
este
constante si reprezintă
rent, adică unitatea,
®
deviația
compus
numai
sensibilitatea
echipajului
mobil
din
m
1 eonstrue-
dispozitivului
pentru
un
față
curent
de
egal
cu-
cu
Caracteristici, Caracteristica, scării arată că la di pozitivele irat magnetoelecirice deviația echipajului mobil este pra-
portionala cu curentul de măsurat şi deci scora gradată a apuratului este uniformă, Dispozitivele de măsurat magnetoelectrice se felos se numai în
curent
continuu.
În curent alternativ cuplul activ
dev
d de aseiile ac
menea alternativ, echipajul mobil nu poate urmări vari tuia din cauza momentului său de inerție relativ e; astfel deviația sa este determinată de cuplul activ mediu pei u perioada curentului, care pentru curent sinusoidal este egal cu Dispozitivele de măsurat magnetoelectric sânt îi flu „temperatură si de câmpurile magnetice exterioare. Tr Juenta temperaturii se manifesta prin variaţia rezistenţei bobinei, variatia elusticităţii arcurilor spirale, deci a cuplului rezistent, si variaţia in-
ductiei în intrefier, deci
a cuplului
activ. Cuplul
reziste
și cuplul
activ variind în aceeaşi măsură, practic efectele se compenseazii ; importantă este variaţia rezistenței pentru a cărei micşorare se uli lizează scheme speciale de compensare. Influenţa cimpurilor mapnetice exterioare este neînsemnată deoarece cîmpul magnetic propriu al dispozitivelor de măsurat magnetoelectrice este foarte intens.
Din punctul de vedere al interacțiunii tivele de măsurat feromagnetice sint de — de atracţie, la magnetic al bobinei ; —
de
repulsie,
care
la care
echipajul echipajul
elementelor sale, două tipuri :
mobil mobil
este este
atras
în
cîmpul
respins
din
cîmpul
măgnetic al bobinei. Dispozitivele de măsurat feromagnetice de atracţie (fig. 2.10, a) Sint constituite dintr-o bobină plată 1 cu o fereastră îngustă, în interiorul căreia poate pătrunde miezul 2, din material magnetic moale, fixat excentric pe axul 3. Pe ax sînt fixate, de asemenea, Head indicator 4 cu contragreutdtile 5, arcul spiral 6 pentru crearea
cuplului paleta
rezistent legat
amortizorului
cu celălalt capăt
8. La
trecerea
la corectorul
curentului prin
de zero
înfășurarea
contin: ăsu
5, amortizorul
6 si arcul spiral 7, pentru
crearea
cuplului
(cîţiva mW). Dispozitivele ma: că nu funcționează decit in ce
® Funcţionare si construcţie, Funcționarea dispozili: feromagnetice
netic ul unei
se bazează
pe
bobine fixe, parcursă
interacțiunea
de curentul
dintre
¢
or de înăsoul amag-
de măsurat
sau mai multe miezuri mobile dintr-un material feromagnetic. pasul mobil tinde să se așeze astfel încât să întăreas
netic al bobinei.
28
bo-
sînt compuse dintr-o bobină cilindrică 1 în interiorul că ‘ela se găgese două piese din oțel magnetic moale, una fixă 2 şi una mobilă B fixe pe axul 4. Pe ax sînt fixate, de asemenea, acul indicator
2. Dispozitivele de mărurat feromagnetice surat
7 şi
binei, sub acţiunea cîmpului magnetic al acesteia, miezul 2 este utras în interiorul bobinei. Dispozitivele de măsurat feromagnetice de repulsie (fig. 2.10, by
Dispozitivele de măsurat magnetoelectrice sint cele mat precise și sensibile dispozitive de măsurat analogice îmdicatonre, putinii ajunge la clasa de precizie 0,1. Ele au, de asemenea, calitatea ds a avea un consum propriu redus netoelectrice au însă dezavantajul
dispozi-
și tunul He
Fig.
2.10,
Dispozitivul
de
măsurat
feromagnetic,
rezistent.
Bobina este înconjurată de un ecran magnetic din otel 8. La trecerea curentului prin bobină, cele două piese se magnetizează în acelaşi fel şi ca urmare se resping, piesa mobilă împreună cu axul rotindu-se cu un unghi oarecare,
Cuplul
proportional
activ
măsurat
de
dispozitivelor
al
trece
1 care
curentului
cu pătratul
este
feromagnetice bobină
prin
serie, rotite una faţă de cealaltă cu 180° și ale căror cimpuri magnetice sînt egale, dar de sensuri contrare. Bobinele au miezuri separate, identice și fixate pe un ax comun. Cimpul exterior nu in-
fluenteaza indicaţiile aparatului astatic, deoarece în măsura in care slăbeşte cîmpul unei bobine în aceeaşi măsură întăreşte cîmpul ce-
leHalte și astfel cuplul activ rezultant al aparatului rămîne același. Avantajele dispozitivelor de măsurat feromagnetice sînt : uti-
lizare in curent
Ma=kP. Acest cuplu este echilibrat de cuplul rezistent dat de arcurile spirale (M, = Da) astfel că rezultă ecuaţia caracteristică a scării: k —P=KP
prasarcini
Caracteristici.
dispozitivelor
de măsurat
ţine o uniformizare
rea limită superioară
pieselor În
Caracteristica
a
feromagnetice
curent
scării arată
feromagnetice
scării începindu-se
a mărimii
alternativ,
este pătratică.
odată
Se poate
schimbarea
de
sensului
a
ob-
din valoa-
prin modificarea
lor iniţiale față
cu
gradată
de la 15—200/
de măsurat,
şi a poziţiei
că scara
formei
bobină.
curentului
schimbindu-se atit direcţia fluxului magnetic cit si polaritatea. pieselor feromagnetice, cuplul activ acţionează tot timpul în același sens. Echipajul mobil avind o inerție mare deviază sub acţiunea valorii medii a cuplului activ în cursul unei perioade gi, prin urmare, deviația echipajului mobil este proporţională cu pătratul va- , lorii
eficace
a
mărimii
de
măsurat.
Rezultă
deci
că
dispozitivele
de măsurat feromagnetice pot fi întrebuințate atit in curent continuu cit si în curent alternativ, deviația fiind funcţie de pătratul curentului care trece prin bobină.
Imdicaţiile
entate
de
dispozitivelor
fenomenul
de
de
măsurat
histerezis
şi
feromagnetice
curen
turbionari
sînt
influ-
care
in-
turbionari
in-
continuu
de
curent,
si în curent simplitate
alternativ,
si pret
de
rezistență
cost
scăzut.
la su-
Dezavantajele acestor dispozitive sînt: scara gradată neuniform, consum, propriu mare (0,5—7,5 VA), sensibilitatea redusă si dependența indicafiilor de câmpurile magnetice exterioare.
D
®
mari
3. Dispozitivele de măsurat
electrodinamice și ferodinamice
@ Funcţionare şi construcţie. In dispozitele de măsurat electrodinamice si ferodinamice pentru deplasarea sistemului mobil se foloseste energia câmpului magnetic a sistemului format din una Sau mai multe bobine fixe (care produc cîmpul magnetic) si una sau mai multe bobine mobile (care se mişcă in acest câmp). luite
Dispozitivele de dintr-o bobină
măsurat electrodinamice (fig. 2.11) sînt constifixă cilindrică 1, compusă din două jumătăţi
identice (legate în serie sau în paralel) şi o bobină mobilă 2, care se mișcă în interiorul bobinei fixe în cîmpul produs de aceasta. Bobina mobilă este fixată rigid pe azul 3 al echipajului mobil, de tare se mai găsesc prinse acul indicator 4, contragreutățile 5 şi paleta 6 a amortizorului 7, Curentul este adus la bobina mobilă prin două arcuri spirale 8, care servesc totodată la crearea cuplului rezistent,
tervin în piesele feromagnetice. La funcţionarea în curent continuu, datorită fenomenului de histerezis al piesei feromagnetice mobile, aparatele dau indicaţii diferite (pind la 3—40/) din lungimea scării) la valorile crescătoare si descrescătoare ale curentului, La funcţionarea
în
curent
alternativ,
datorită
curenților
duși în piesele feromagnetice, care au o acţiune demagnetizantă, indicaţiile aparatelor sînt ceva mai mici (cu circa 1—2%/) decît în curent continuu. Cimpurile magnetice exterioare influențează puternic dispozitivele de măsurat feromagnetice, deoarece cîmpul magnetic propriu al acestora este redus. Reducerea acestei iniluenţe se realizează prin ecranarea
dispozitivelor de măsurat
cu învelişuri
feromagnetice
sau prin construcţia astatică a dispozitivului de măsurat. Dispozitivele astatice sînt prevăzute cu două bobine identice conectate în 30
Fig.
2141.
măsurat
Dispozitivul
electrodinamie.
de 31
Dispozitivele de măsurat ferodinamice (fig, 2.12) se deosebesc de
cele
electrodinamice
bobinei netic,
doar
prin
fixe alcătuit în cea mai
ceea
ce
permite
obţinerea
aceea
că
mare
au
parte
unui
cîmp
circuitul
magnetic
al
puternic
si
din material magnetic
feromag-
ca urmare a unui cuplu activ mult mai mare. Construcţia dispozi tivelor de măsurat ferodinamice este asemănătoare în mare măsură dispozitivelor magnetoelectrice, in care magnetul permanent este inlocuit printr-un electromagnet. In intrefierul acestor aparate, de asemenea, se creează un cîmp magnetic uniform şi variabil, a cărui inducţie este proporţională cu curentul din bobina fixă. La trecerea curentului prin bobine, ca urmare a interacțiunii acestor curenţi cu fluxurile magnetice, ia naştere cuplul activ care
tinde să rotească bobina mobilă într-o poziţie în care prin aceasta să treacă o parte cit mai mare a fluxului bobinei fixe, adică fluxurile celor două bobine să coincidă. La funcționarea in curent continuu cuplul activ este proportional
cu produsul
curenților
J, şi
fg prin
cele
două
M,
Această
bobine,
relaţie arată
este
lentă
La
că în curent
proporțională
cu
iii fi
Ma mea Mm scării :
bobina
deviația
curenților
prin
echipaju-
cele
7
N,
[e
2
2
3
a
6
2.12.
Dispozitivul
fixă ; 2 —
de măsurat
A
“=
va
De hula
M,
cos
=
M,
rezultă
Pas
ecuația
li
acelaşi poate
caracteristică
Ps
(În1, )=
KI, cos (GIy)
dowd
cu
ferodinamic :
bobina mobilă ; 3 — netic.
circuitul
produsul
eficace
Il, si ly ale
curenților
prin
® Caracteristici, Dispozitivele de măsurat electrodinamice şi ferodinamice pot fi utilizate atât în curent continuu cit și în curent al-
lernativ. Imdicaţiile dispozitivelor de măsurat electrodinamice si ferodinamice sint influentate de cimpurile magnetice exterioare (numai la dispozitivele electrodinamice), de variaţia Jrecventei curentului si a lomperaturii mediului înconjurător (datorită variaţiei rezistenţei înlăşurării bobinelor şi schimbării elasticitatii arcurilor spirale). Pentru eliminarea influenţei cîmpurilor magnetice exterioare
uizia
de
măsurat
Marea
Interiorul bobinelor, fictic si a curenților
tvadinamice
ea
electrodinamice
se
execută
astatice
sau
Avantajele dispozitivelor de măsurat electrodinamice sînt : preînaltă si identitatea indicaţiilor în curent continuu și în cu-
rent alternativ.
mag-
valorilor
obine și cosinusul unghiului de defazaj dintre curenţi.
@cranate.
Fig.
ele
= RI Ia cos (iy la).
relaţia de echilibru
ispozitivele
i —
prin
fichimba, astiel că dispozitivele de măsurat electrodinamice și feVodinamice pot funcţiona si în curent alternativ. La trecerea curentului alternativ, datorită inertiei sale, echipajul mobil nu poate urmări variațiile cuplului activ instantaneu, deviația lui fiind deferminata de valoarea medie a cuplului activ Ma mea într-o perioadă, eare pentru curenţi sinusoidali are expresia :
orjionala
7 ;
curentul
gare arată că în curent alternativ deviația echipajului mobil este pro-
continuu
produsul
înseriază,
funcţionarea în curent alternativ, la schimbarea concomia sensului curenților Il, şi I, sensul cuplului activ nu se
rezultă ecuația caracteristică a scării : k _ = $hh=Khl,
lui mobil
se
ulegerea dimensiunilor bobinelor și a poziţiei lor reciproce, se obfine uniformizarea scării pe aproape toată lungimea ei.
Din
activ roteşte bobina pînă cînd este echilibrat de cuplul e Du) dat de arcurile spirale. Din relaţia de echi-
libru Ala =
bobinele
bobine:
Ma = kits. Cuplul rezistent
Dacă
(h ft, = I) si ca urmare deviatia este proporţională cu ratul ucestui curent (a = KI), deci scara aparatului este pătratică. Prin
aparate
lor precizie se datoreste
sînt utilizate ca aparate
etalon
absenței
oţelului
în
(clasa 0,2—0,5)
si
ceea ce înlătură influența histerezisului turbionari asupra indicaţiilor. Aparatele
pentru
circuitele
de laborator
de
curent
alternativ.
magelec-
33
Dezavantajele
dispozitivelor
de
măsurat
electrodinamice
sînt:
consumul propriu de putere ridicat (2—4 W, necesar creării și mentinerii
cîmpului
suprasarcini,
magnetic
interior),
rezistență
mecanică
scăzută
pret de cost ridicat si scară neuniformă.
la
A, Dispozitivele de măsurat de inducție Q Funcţionare şi construcţie. Funcționarea dispozitivelor de măsurat de inducţie se bazează pe interacțiunea dintre unul sau mai multe fluxuri magnetice alternative și curenţii indusi de aceste fluxuri în echipajul mobil (de obicei un disc de aluminiu). Ca urmare,
dispozitivele
în curent alternativ.
de
măsurat
de
inducţie
nu
pot
funcţiona
După numărul fluxurilor magnetice care produc dispozitivele de inducţie se împart în două tipuri:
—
dispozitive de măsurat
plul activ
zitive
este
constau
produs
dintr-un
de un
decît
cuplul
activ,
de inducţie cu flux unic, în care cu-
singur
flux.
electromagnet
Constructiv,
în
întrefierul
aceste
căruia
dispo-
se ro-
teste un disc de aluminiu aşezat asimetric faţă de polul electromagnetului. Aceste dispozitive deşi sînt simple au utilizare redusă,
din cauza cuplului activ mic ; —
dispozitive
de
măsurat
de
inducţie
cu
fluxuri
multiple,
în
care la crearea cuplului activ participă mai multe fluxuri. Fluxurile
sînt defazate
fierul
în timp
si decalate
electromagnetilor
un
cîmp
în spaţiu
magnetic
putînd
produce
rezultant
în între-
invirtitor
sau
de fugă (care se deplasează de la un pol la altul, de la fluxul în avans spre cel in intirziere). În prezent, în construcţia de aparate
de măsurat de inducţie se folosesc numai dispozitive cu cîmp de fugă, datorită simplităţii si robustefei lor. Dispozitivul de inducţie cu trei fluxuri cu cîmp magnetic de fugă este cel magneţi
mai răspîndit în practică. Acesta constă din doi electrocu fluxuri independente, dintre care unul străbate discul
de două ori, astfel încît discul este străbătut de trei fluxuri. Aceste dispozitive pot fi tangentiale (fig. 2.13, a) cînd electromagnetii sînt dispuşi într-un singur plan perpendicular pe raza discului, sau radiale (fig. 2.13, b) cînd un electromagnet este orientat pe direcţia
razei
discului
iar
celălalt
tangential,
perpendicular
pe
Dispozitivul
2.13,
de
măsurat
de
inducţie
Fluxul ©, se în-
chide pe calea reluctanţei minime prin
partea de jos a electromagnetului 2, traversind discul 3 in două locuri (în dreptul polilor a şi €) în sensuri
opuse
și pre-
zentindu-se astfel faţă de disc ca două fluxuri Vp şi — ©, decalate în spaţiu şi
defazate
în
timp
cu
a. Fluxul produs de curentul I, se îm-
@,
Pf
parte în două părţi: fluxul util Wu care
iaversează
se închide
discul
prin
si
con-
trapolul 4 şi fluxul inactivby care se inchide prin miezurile
primul.
În figura 2.14, a este reprezentată schema unui dispozitiv de inducţie cu trei fluxuri de tip tangential. Prin bobinele electromagnetilor 7 si 2 trec curenţii J, şi Jo, defazati cu un unghi VW, Curenţii din bobine produc fluxurile magnetice by şi by, care în cazul miezurilor nesaturate sînt; sinusoidale, proporţionale și în tază cu curenţii Ij, respectiv I5.
34
Fig.
Fig. 2.14. Dispozitive de măsurat de inducţie cu trei fluxuri cu cimp
de
fuga.
Le) DX) bd 4,
L)
&
cu
trei
fluxuri,
laterale 5. Prin urmare, discul este străbătut de trei fluxuri 2, — br şi ®y, decalate în spaţiu si defazate în timp. Aceste fluxuri formează în întrefierul electromagneţilor un cîmp magnetic
rezultant
de fugă, care se deplasează de la un pol la altul, de la fluxul în avans spre cel în intirziere. Fluxurile străbătind discul induc in acesta tensiuni electromotoare,
care
sint
defazate
în
urma
lor
cu
un
unghi
>
® Caracteristici, indicaţiile dispozitivelor de măsurat de inclie sînt influențate de variaţia temperaturii mediului inconjutor, care modifică rezistența discului si deci curenţii indus de
Tensiunile
electromotoare Ia rîndul lor dau naștere în dise la curenţii 7, — J, şi Iu, în faz& cu ele (deoarece inductanta discului este neinsemnata în comparaţie cu rezistența sa) si avînd sensurile din figura 2.14, b și c. Curentii
indusi
găsindu-se
in
cîmpul
magnetic
(ru valori mari ale factorului de putere), Avantajele dispozitivelor de măsurat de inducţie sînt cuplu ‘tictiv puternic (avînd un cîmp magnetic intens), rezistență la su-
al electromag-
neţilor interacționează cu fluxurile magnetice care străbat discul dînd naștere unor forțe care în cazul discului se manifestă sub
forma unor cupluri. Astfel apar cupluri datorită interacțiunii dintre fluxurile O, şi —, şi curentul Iu (fig. 2.14, c) şi dintre fluxul
Du
şi curenţii J; si
—J,
rdîncărcări,
(fig. 2.14, b). Cuplurile datorite interac-
Wattilor
fiunii dintre fluxuri si curenţii indusi deoarece discul avind o inductanță fluxuri
și
curenţii
induși
de ei înşişi sînt neînsemnate neglijabilă, defazajul dintre este aproape egal cu „ Discul se ro2
teste sub acţiunea unui cuplu rezultant sumă pentru o frecvenţă constanţă are expresia ;
M, =k ©, @y sin (0,&y) = dacă
se
consideră
de magnetizare
fluxurile
[y şi Ig,
a acestor cupluri
si
în
fază
surat
sau,
În cazul este
cel
mai
adesea,
funcţionării
prevăzut
cu
ca
arcuri
ca
aparat
aparat
zistent M,— Da. Din condiţia ecuația caracteristică a scării
care
cu
de echilibru
a Tal sin (ÎL) = KI, care
arată
că
deviația
dusul valorilor eficace
echipajului
este
Ma = M,
de
cuplu
Diferitele
construcţii
°
ilor sau
re-
se deduce
proporțională
bobine
și de
redus.
dependența
temperatura
indi-
am-
de
pro-
şi sinusul
de măsurat
electrostatice
se
|
prin
variaţia
pacitatii sistemului. Această variaţie a caprin variaţia suprafeţei active a armătudistanţei dintre acestea, ceea ce a condus la
“vonstrucţia a două tipuri de dispozitive de măsurat electrostatice. „Dispozitivul de măsurat electrostatic cu variaţia suprafeței aclive a armăturilor (fig. 2,15) constă din două perechi de plăci mefalice fixe 1, așezate paralel, şi două plăci mobile 2 de aluminiu in mă de sector circular fixate pe acelaşi ax cu acul indicator 3. Plăcile fixe sînt legate între ele din punct de vedere electric. Aplicîndu-se tensiunea nobile, acestea se încarcă
cu
dispozitive
Weduc în fond la diverse variante ale condensatorului plan cu arMături fixe şi mobile. În toate cazurile, deviația sistemului mobil
mă-
sin (Îl)
Iy și Ia ale curenților prin
unghiului de defazaj dintre curenţi.
36
mobil
un
curentului
în
© Funcţionare şi construcție, Funetionarea dispozitivelor de ăsurat electrostatice se bazează pe acţiunea fortelor electrostatice tire se exercită între unele piese metalice fixe si altele mobile, intre care există o diferenţă de potenţial.
curenţii
dispozitivul
produc
si forma
propriu
constau
_
integrator.
indicator,
spirale,
de frecvenţa
consum
dispozitive
5, Dispozitivele de măsurat electrostatice
care
Sensul în care acţionează acest cuplu rezultant asupra discului este întotdeauna dinspre polul parcurs de fluxul defazat înainte (®,) spre cel defazat în urmă (®y). Dispozitivele de măsurat de inducţie pot funcţiona ca aparat indicator
sigură
acestor
ibianta, scara gradată neuniformă si clasa de precizie redusă (1,5—2).
Ty Ly sin UI)
proporţionale
Junctionare
Dezavantajele
de măsurat între armăturile fixe şi cele cu electricitate de semn contrar, Între
wmături ia naştere un cîmp electric, sub a cărui acţiune armăturile obile se rotesc în spaţiul dintre armăturile fixe, tinzînd să ocupe poziţie
pentru
valoarea maximă.
care
energia
înmagazinată
în
cîmpul
electric
are
Fig.
2.15,
electrostatic
Dispozitivul
active
cu
a
variaţia
de
măsurat
tate de acelaşi semn, iar placa fixă 2 cu electricitate de semn conlar. Datorită acestui fapt placa mobilă este respinsă de placa fixă 1 fiind atrasă de placa fixă 2. Această deplasare se transmite acuhui îndicator 5 al aparatului prin intermediul tijei 6, care face legă“ura între placa mobilă și axul 7. ’ Cuplul rezistent al acestor dispozitive este dat de greutatea plăcilor mobile, ceea ce constituie un inconvenient deoarece necesită
suprafeţei
armăturilor,
| ta dispozitivul să fie totdeauna astfel “acul indicator să stea pe reperul zero.
aşezat
încît
în
lipsa
tensiunii
Cuplul activ al dispozitivelor de măsurat electrostatice este pro-
‘portional cu pătratul tensiunii aplicate U :
i
Ma
e U2
. La echilibrul echipajului mobil cuplul activ fiind egal cu cuplul rezistent (Ma = M, = Da), se deduce ecuaţia caracteristică a scării :
Cuplul
rezistent
este
produs
de
un
are
spiral
sau
de
firele
de
suspensie ale echipajului mobil. O Caracteristici. Caracteristica scării arată că deviația sistemuDispozitivul de măsurat electrostatic cu variaţia distanţei din-, pi qui mobil depinde de pătratul tensiunii. Ca urmare, scara gradată ire armături (fig. 2.16) este alcătuit din două plăci fie 1 şi 2, între 1 aparatului este neuniformă, Prin alegerea unor anumite forme si care se află o placă mobilă 3, suspendată cu două benzi subțiri de dimensiuni pentru plăcile fixe şi mobile se poate obţine la dispozibronz 4. Placa mobilă este legată electric cu una dintre plăcile fixe 1 ] ivul de măsurat cu variaţia suprafeţei active a armăturilor, o scară si este izolată de cealaltă. Aplicindu-se tensiunea de măsurat la borgradată aproape uniforma. La dispozitivele de măsurat cu variaţia nele aparatului, placa mobilă și placa fixă 1 se încarcă cu electriciistanţei dintre armături nu este posibilă uniformizarea scării gra-
|
date prin modificarea formei plăcilor. La conectarea dispozitivului de măsurat electrostatic într-un circuit de curent alternativ, felul încărcărilor electrostatice ale plăcilor variază ca şi tensiunea, iar forța de acţiune reciprocă dintre plăci famine îndreptată in aceeaşi direcţie. Deviatia echipajului mobil ste determinată de valoarea cuplului activ mediu în cursul unei erioade, proporţională cu pătratul valorii eficace a tensiunii apliate. Dispozitivele de măsurat electrostatice nu sînt influențate de temmatura mediului înconjurător, de câmpurile magnetice exterioare,
de frecvența cestea
sau
de
forma
curbei
mărimii
nu constituie surse de erori. Asupra
de
măsurat,
Iuncţionării
dor de măsurat electrostatice au o mare influență lectrice
Fig,
38
2.16.
Dispozitivul
de
măsurat
electrostatice
dintre armături.
cu
variația
distanţei
exterioare,
deoarece
cîmpul
electric
astfel
că
dispozitive-
doar câmpurile propriu este relativ
mie. Pentru micşorarirea acestei influenţe, dispozitivele de măsurat nt prevăzute cu ecrane electrostatice. Apuratele de măsurat electrostatice pot fi utilizate numai ca oltmetre, pentru măsurarea directă a tensiunilor în curent continuu
alternativ.
39
Consumul
avantaj
propriu de energie foarte redus constituie principalul
al voltmetrelor
electrostatice.
La
măsurarea
în
curent
tinuu, consumul lor este practic egal cu zero. Precizia aparatelor electrostatice este limitată, clasa zie a lor fiind 1—1,5, % 6, Dispozitivele de măsurat
de
con-
pyeci-
bobine depinde creşte tensiunea
loyometrice
Logometrele sînt dispozitive a doi curenţi sau tensiuni. celor
\
fier neuniform, iar la dispozitivele electrodinamice (fig. 2.17, b), rin variaţia inductantei mutuale cu deviația a (dispozitivele cu cimp magnetic uniform). Se construiesc și logometre ferodinamice cu intrefier uniform (fig. 2.17, d), la care se realizează numai dependenfa unuia dintre cupluri (cel rezistent) de unghiul de rotire a echipajului mobil, inchizindu-se una dintre bobinele mobile pe o reactanţă oarecare. În acest caz cuplul care acţionează asupra acestei
de măsurat
care măsoară
Oricare dintre tipurile de dispozitive de măsurat electrostatice) pot fi realizate ca legometre, dacă
raportul
‘ia naştere.
de deviația u, electromotoare
deoarece pe măsura rotirii bobinei indusă si ca urmare si curentul care
(cu excepţia cuplul rezis-
tent este creat în acelaşi mod ca si cuplul activ de forte electromagnetice. Logometrele
măsurind
raportul
a doi
curenţi
conţin
totdeauna
două elemente mobile, asupra fiecăruia dintre ele actionind unul din curenţi. Aceste elemente îmbinate formează echipajul mobil al logometrului. Sensul celor doi create de fiecare dintre ei
curenţi este astfel ales încît cuplurile să fie îndreptate în sensuri contrare +
unul dintre cupluri este astfel cuplu activ, iar celălalt cuplu rezistent. Sub acţiunea diferenţei dintre cele două cupluri echipajul mobil
se roteşte ; pe
măsura
rotirii,
cuplul
mai
mare
(activ)
se
mic-
șorează, iar cel mai mic (rezistent) creşte, pînă la echilibrarea echipajului mobil cînd cuplurile devin egale. Pentru aceasta cuplurile active (amîndouă sau cel puţin unul dintre ele) depind de unghiul de rotaţie a echipajului mobil.
Dacă dependenţa celor două cupluri de unghiul de rotaţie este diferita, deviația echipajului mobil al logometrelor este luncţie de raportul curenților J, şi J, prin cele două bobine mobile:
Deoarece
trece curent
un cuplu La
logometrele
prin aparat
şi astfel acesta
logometrele
sl)
nu au cuplu
asupra
poate
cu bobine
rezistent
echipajului
ocupa
mobile
orice
mobil
mecanic,
nu
poziţie.
curenţii
sînt
cind
acţionează
aduși
nu
nici
la bobine
prin benzi flexibile de argint sau aur, care în mod practic nu creează cuplu rezistent. Logometrele magnetoelectrice, elecirodinamice şi ferodinamice au echipajul mobil constituit din două bobine fixate rigid pe ax si încrucișate sub un anumit unghi (90°, 60° sau mai mic). Dependenta cuplurilor de unghiul de rotaţie se obţine la dispozitivele magnetoelectrice (fig. 2.17, a) şi ferodinamice (fig. 2.17, ¢) prin crea~ rea unui
40
cîmp
magnetic
variabil
cu deviația
a realizat
cu
un
între-
Fig.
217,
Logometre
magnetoelecirice,
ferodinamice.
electrodinamice
și
41
Logometrele
feromagnetice
(fig.
2. i constituite în general din seat ees identice de repulsie sau de atracţie montate pe acela
Dispozitivele de măsurat —
magnetoelectrice :
— —
cu magnet fix si bobină mobilă ; cu magnet mobil si bobină fixă ;
Logometrele magnetoelectrice au cea mai mare utilizare fiind folosite la măsu rareă rezistentelor (ohmmetre) si a mărimilo r neelec-
—
teromagnetice :
—
de atracţie ;
—
electrodinamice ;
mai ales la măsurarea
—
— de induetie:
ferodinamice ;
și ax si in opoziţie, astfel cupluri sînt de sens contrar.
ice.
Celelalte
tipuri
de
încît
logometre
cele
două
se folosese
frecvenţei, factorului de
putere, capacităţii ete.
—
— de repulsie ; — cu flux unic ;
—
— termice cu fir cald ; Fig.
218.
Logometrul
feromagnetic,
transformarea energiei electrice sau (sau a semnalului electric intermedia
r)
magnetice a mărimii de măsurat in energie mecanică ce produce
mărimea perceptibilă (deplasarea unui echipa j mobil) ;
cuplurile mecanice care acţionează asupra dispozitivului de cuplul activ, cuplul rezistent, cuplul de trecări ; ze condiţia de echilibru a dispozitivul ui de măsurat pentru care deviația permanentă corespunzătoare mărimii măsurate : cuplul activ + cuplul rezistent + cuplul de frecări = 0. e
măsurat : se obţine
elemente active :
— elemente auxiliare :
+ redresor ;
dispozitiv magnetoelectric
— echipaj mobil ;
— dispozitivul de producere a cuplului rezistent ;
— corectorul de zero ;
ÎNTREBĂRI DE CONTROL . Care
este
principiul
de
functionare
al
„Care este condiţia de echilibru a Aplicaţii pentru diferitele tipuri de
aparatelor aparatelor dispozitive
de de de
măsurat
analogice?
măsurat măsurat.
analogice ?
„Care sînt părţile componente ale dispozitivului de măsurat telor de măsurat analogice ? Exemplificarea acestora pentru de dispozitive
al aparadiferitele
de măsurat,
rezistențe
adiţionale,
elemente termoelectrice, totoclectrice ete.
Accesoriile : cutia, bornele ete.
transformatoare
rezistența
de
măsurat,
internă
Ry
=
10
Q
pentru
limitele
de
30
mA,
500
mA
şi 15 A. Se va desena schema și modul de legare a miliampermetrului în circuitul de măsurare. „Care este rolul rezistentelor adiţionale? Se va calcula valoarea rezisfen{elor
— amortizorul. şunturi,
logometrice.
şi
— echipaj fix ;
— dispozitivul de citize ;
42
+ termocuplu ;
=
„Să se calculeze rezistența șunturilor necesare pentru a se mări domeniul de măsurare al unui miliampermetru, avînd curentul nominal 1 = 5 mA,
Dispozitivul de măsurat :
Traductorul :
= dispozitiv magnetoelectric
— cu redresor
tipuri
Părţi componente
—
— bimetalice ; — cu termocuplu
—
e Principiul de functionare
—
multiple ;
— cu lame vibrante ;
REZUMAT
—
cu fluxuri
— cu variaţia suprafeţei active a armăturilor ; — cu variaţia distanței dintre armături.
electrostatice :
adiţionale
corespunzătoare
limitelor
de
măsurare
15
V,
30
V
si 300 V pentru un dispozitiv de măsurat avind tensiunea nominală U, = 0,1 V si rezistența internă R, = 10 Q. Se va desena schema si
modul
Care
sint
electrice ?
de
legare
a
voltmetrului
principalele caracteristici
în
circuitul
de
ale dispozitivelor
măsurare.
de
măsurat
magneto-
43
Care sînt posibil le de uniformizare a scării dispozitivelor de măsurat feromagnetice ? Cum se poate elimina influența cimpurilor magnetice exterioase asupra
dispozitivelor . SA
se
descrie
de
măsurat
funcționarea
cimp magnetic de fuga.
feromagnetice
şi
electrodinamice?
dispozitivului
de
inducţie
10. Care este principiul de funcţionare al dispozitivelor statice ? Descrierea tipurilor constructive, IT,
cu de
trei
i
fluxuri
măsurat
Ce sînt logometrele şi care este principiul de funcţionare?
CAPITOLUL
cu
UI
Măsurarea curenților și tensiunilor
electro-
Curentii şi tensiunile care se măsoară în practica industrială sau de laborator pot avea valori foarte diferite, de la ordinul microamperilor si microvoltilor pînă la sute de amperi si mii de volţi, cu frecvenţe variind de la zero (curent continuu) pînă la sute de megaherti.
Metodele
și
aparatele
pentru
măsurarea
unui
domeniu
atit de larg de curenţi şi tensiuni diferă după ordinul de mărime al acestora si după precizia cu care trebuie efectuată măsurarea. In general, curenţii şi tensiunile se măsoară prin metode de citire cu aparate indicatoare (galvanometre, ampermetre și voltmetre) de tipuri dilerite după domeniul de măsurare. În măsurările de mare precizie se utilizează metode de compensație,
A. Măsurarea curenților și tensiunilor foarte mici cu galvanometrul
‘
Curenţii şi tensiunile foarte mici (10-¥..10-"
se măsoară
şi se
detectează
cu
continuu şi de curent alternativ. Galvanometrele
sînt
ajutorul
aparate
de
A gi 10-4...10-8 V)
galvanometrelor
foarte
mare
de
curent,
sensibilitate
(10°...10'! mm/A) care se utilizează fie ca aparate indicatoare pentru măsuravea valorilor foarte mici ale curenților, tensiunilor saw can-
tităților de electricitate, fie ca aparate de zero în metode de comparatie, pentru a indica lipsa curentului sau tensiunii într-un cir-
cuit.
Galvanometrele
pot
fi fixe
sau
portative.
Galvanometrele
fixe
se construiesc cu indicator cu oglindă si spot luminos si riglă grada exterioară (vy. fig. 2.4, a), iar cele portative — cu indicator cu oglindă si spot luminos si cadran interior (v. fig. 2.4, b) sau cu ac indicator. Se construiesc galvanometre de diverse tipuri; cele mai utilizate sînt galvanometrele magnetoelectrice cu bobină mobilă, folo45
site atit în curent continuu cit si în curent alternativ, net mobil, utilizate numai în curent alternativ. 6 Galvanometrul magnetoelectric cu bobină metrul magnetoelectric cu bobină mobilă, ra
foarte
mult
capitolul
cu
dispozitivul
II. Deosebirile
de
constau
Hens tuturor galvanometrelor.
măsurat numai
sau
mag-
ia. Galve pa oe
magnetoelectric
în
cu
descris
particularitatile
in
caracte-
n figura 3.1 este reprezentat un galvanometru m de mare sensibilitate cu suspensie liber, cu indicator oan
i a
spot luminos şi riglă gradată exterioară. : Dispozitivul de măsurat constă dintr-un magnet permanent 1 a cărui inducţie în intrefier poate fi reglată între limite largi cu ajutorul unui sunt magnetic, miezul cilindric 2 si bobina mobilă 3, suspendată de firul de torsiune 4, pe care este fixată și oglinda 5. Firul de suspensie este așezat într-un tub protector 6 (fig. 3.1 d).
capătul său superior fiind prins de șurubul corectorului de zero LA Firul de suspensie servește totodată Ja producerea cuplului rezistent si la aducerea curentului la bobina mobilă. Ieșirea curentu lui
printr-o mişcare de stabilire, care poate fi oscilatorie amortizată cînd rezistenţa exterioară este mare sau aperiodică (o singură miscare) cînd rezistenţa este sub o anumită valoare denumită rezistență utilizat conectat pe trebuie critică exterioară. Galvanometrul timpul minim de corespunde îi acesteia deoarece rezistenţă, această oprire a echipajului mobil. Pentru măsurarea unor curenţi sau tensiuni mai mari decit cele corespunzătoare limitei maxime de curent sau de tensiune, galvanometrele
tionale.
se utilizează
împreună
cu sunturi
sau rezistenţe adi-
O Galvanometrul de rezonanţă. Galvanometrele obișnuite nu pot fi folosite în circuite de curent alternativ, deoarece echipajul mobil, datorită inerţiei sale nu poate urmări variațiile curentului în bobină în decursul fiecărei perioade şi ca urmare el rămîne pe loc sau trepidează uşor. Pentru măsurarea si detectarea zează galvanometrele de rezonanţă.
curenților alternativi se utiliAcestea sînt galvanometre de
din bobină se face printr-un conductor $ de aur sau de argint, ear subţire si buclat pentru a nu influenţa mișcarea echipajului
tip magnetoelectric, echipajul lor mobil avind un moment de inerţie foarte mic, astfel încît frecvenţa oscilaţiilor sale proprii poate fi făcută egală cu frecvenţa curentului de măsurat în bobină. În ca-
E Puncţionarea galvanometrului magnetoelectrie cu bobină mobilă este determinată de valoarea rezistenţei circuitului de măsurare în care este conectat. La închiderea sau deschiderea circuitului de măsurare, alimentat de la o sursă de curent continuu, echipajul mobil al galvanometrului se oprește la noua poziţie de echilibru,
zonanţă o sensibilitate ridicată (107 — 105 mm/A). Galvanometrele magnetoelectrice de rezonanţă sînt de trei tipuri : cu pldcufa magnetizată, cu magnet mobil și cu bobina mobilă.
Mobil.
zul egalităţii celor două frecvențe apare fenomenul de rezonanţă mecanică, datorită căruia oscilatiile echipajului mobil ating amplitudini maxime foarte mari, ceea ce conferă galvanometrelor de re-
Galvanometrul de rezonanță cu plăcuță (fig. 3.2) se compune dintr-un electromagnet
Fig.
46
3.1. a —
Galvanometrul magnetoelectric cu bobină mobilă : dispozitivul de măsurat; b — vedere exterioară.
Fig, 32. Dispozitivul de măsurat al galvanometrului de rezonanță cu plăcuță mobilă magnetizata,
magnetizată mobilă 1, alimentat cu cu-
rent continuu, forma
specială,
de ai cărui care
poli sînt fixate piesele polare
concentrează
fluxul
trefierul în care se găseşte o plăcuţă
magnetic
2 si 3 de
continuu
4 de fier moale.
în
Plăcuța
4)
în-
este
suspendată pe două benzi tensionate care creează în același timp gi cuplul rezistent, împreună cu fluxul magnetic continuu. Pe una
dintre benzile tensionate spot luminos,
este fixată și oglinda 5 a indicatorului
Piesele polare 2 si 3 poartă cîte o infasurare d magnetizare prin care trece curentul alternativ de măsurat, tramsformindu-se
astiel în cite un electromagnet de curent alternativ ce produce un flux alternativ, perpendicular pe luxul continuu. Cele două fluxuri acţionează simultan asupra plăcuței, poziţia acesteia fiind determinată de fluxul rezultant. Unul dintre fluxuri fiind sens,
prin
variaţia
curentului
continuu,
adică
prin
amplitudine maximă (mărind sensibilitatea galvanometrului), Spotul luminos reflectat, de oglinda galvanometrului descrie
pe
rigla gradată o bandă luminoasă, a cărei lăţime este proporţională cu valoarea maximă a curentului alternativ de măsurat. Galvanometrele de rezonanţă cu plăcuţă mobilă magnetizata se construiesc pentru frecvenţe de 25—100 Hz sau 400—1 000 Hz şi au o sensibilitate de ordinul 108 mm/A. Galvanometrul de rezonanță cu magnet mobil este asemănător precedent, cu deosebirea de un magnet permanent
că (de
fluxul magnetic continuu este dimensiuni foarte mici) suspen-
dat pe benzi tensionate între polii unui electromagnet ceea ce exclude necesitatea sursei de curent continuu. Sensibilitatea sa este însă mai redusă (106—107 mm/A) si gama de frecvenţe mai restrinsă (de obicei 40—60 Hz), A Bf Galvanomeirul de rezonanţă cu bobină mobilă are o construcţie similară celei a unui galvanometru de curent continuu. Bobina sa mobilă are o formă alungită şi îngustă, fără cadru, ceea ce face să aibă un moment de inerție foarte mic.
Fig.
_
c
3.3.
Schemele
Ampermetrele
R
În circuitele de curent continuu si de curent alternativ curenţii care depăşesc 10-6 A se măsoară cu ampermetrul iar tensiunile mai
mari de 10-î V — cu voltmetrul,
i
de
legare
în
se leagă
ralelcu un “în serie cu
se conectează
R
tonă feet circuit
a
de
in paralel
în circuit
d
ampermetrelor
în circuitele
măsoară tensiunea (fig. 3.3, ¢ și d). În funcţie de valoarea curentului
sau
voltmetrelor,
măsurare
cu punctele
direct
şi
a tensiunii (fig.
în
serie
înlre care
de
3.3, a) sau
se
măsurat în
pa-
sunt (fig. 3.3, b), iar voltmetrele direct (fig, 3.3, €) sau o rezistenţă adițională (fig. 3.3, d). Legarea directa in
circuit a ampermetrelor si ‘curentul de măsurat poate
voltmetrelor este posibilă numai dacă trece integral prin dispozitivul de m
„măsoară
si
‘surat
fără
cu
să-l
deteriorez
ampermetrele
Cuvenţii
4)
haa ~
Pig.
a
Schemele
a —
tensiunile prin
foarte
intermediul
mari
se
trans-
o———
ai
a
Gi
Ko
34,
şi
voltmetrele
formatoarelor de măsurat (fig, 3.4).
B, Măsurarea curenților și tensiunilor cu ampermetrul și volimetrul
48
hy
(fig. 3.3, a şi b), iar voltmetrele ampermetrele
a
li
Ry
variaţia
cuplului rezistent, pînă cînd devine egală cu frecvenţa curentului de măsurat şi deci plăcuţa intră în rezonanţă mecanică si oscilează
celui creat
i
cu o frecvenţă egală cu cea a curentului alternativ de Frecvența proprie a oscilaţiilor libere ale plăcuței poate
fi modificată, cu
a
constant iar cel de-al doilea variind periodic ca mărime şi ca [luxul rezultant variază si el periodic şi ca urmare placuta
oscilează măsurat.
Sunt
©)
cu
A
p
de
măsurarea
măsurare cu măsuraj
curentului ; b —
ve
a
ajutorul
x 7 b
transformatoarelor
măsurarea
de
tensiunii.
49
Prin
conectarea
voltmetrele,
mul
surat
de
loarea
lucru
lor în
circuitele
datorită consumului al
introducind mărimii
circuitelor
și ca
astfel o eroare
indicate
de
de
propriu
urmare
măsurare,
de putere, valoarea
sistematică
aparatele
de
ampermetrele
modifica
mărimii
de metodă.
măsurat
si
cea
de
Între
şi
regimă-
va-
adevărată,
care exista înainte de conectarea acestora în circuitul de măsurare există o diferenţă determinată de faptul că rezistenţa ampermetre-
lor nu este egală cu zero şi rezistența voltmetrelor nu este infinită, Această diferenţă este cu atît mai mare cu cît consumul de putere al aparatelor de măsurat este mai mare în comparaţie cu puterea
din circuitul în Pentru ca urmare eroarea ampermetrelor trelor cât mai
surare.
Ca
care se face măsurarea, influența consumului aparatelor de foasurat si ca sistematică de metodă să fie cit mai mici, rezistența trebuie să fie cât mai mică, iar rezistența voltmemare în comparaţie cu rezistența circuitului de mă-
ampermetru
sau
ca voltmetru
poate
fi folosit
dispozitivele de măsurat, cu excepția dispozitivelor care nu pot fi folosite decît ca voltmetre.
oricare
Într-adevăr, deoarece deviația sistemului mobil este funcţie rentul I care trece prin dispozitivul de măsurat, 4 = f(), dacă este coneciat ca volimetru și dacă rezislența sa Ry este constantă, prin dispozitivul de măsurat depinde numai de tensiunea U. de Uy 1 = ly =— şi deci deviația sistemului mobil este : Re
=f)= ge] a=1=t[ Uy
dintre
electrostatice
de cuaparatul curentul măsurat
10 kV
ua
=f A (Ua):
şi tensiunile continue se măsoară cu aparatele magsi electrodinamice. “Tensiunile peste 1000 V (pina la
și chiar mai
mult)
se măsoară
cu voltmetre
electrostatice,
Curenţii și tensiunile alternative se măsoară cu aparate diferite după valoarea mărimii de măsurat. Curenţii și tensiunile mici (de ordinul miliamperilor şi amperilor si a milivolţilor și volfilor) se
măsoară,
in
general,
cu termocuplu.
cu
Curenţii
aparate
magnetoelectrice
de ordinul
amperilor
cu
redresor
gi zecilor
sau
de amperi
(pind la circa 80—100 A) şi tensiunile de ordinul zecilor şi sutelor de volți (pind la circa 600—750 V) se măsoară cu aparate feromagnetice, electrodinamice si termice cu fir cald. Curenţii de intensităţi mari (peste 100 A) se măsoară prin intermediul trans-
formatoarelor de măsurat 50
care reduc de obicei
această
“de aceea
curentul
de măsurat
tensiune
este
măsurările
indicată
cu
folosirea
transformatoare
voltmetrelor
devin
costisitoare
electrostatice.
si
® Ampermetre şi voltmetre magnetoelecirice. Ampermetrele și volimetrele magnetoelectrice sînt cele mai precise si mai sensibile aparate de măsurat indicatoare. Ele se fabr ca aparate de orator de clasa 0,1—0,2—0,5 iar ca aparate tehnice de clasa 1
și „
1,5.
Aparatele magnetoelectrice se utilizează fără sunturi sau reistenţe adiţionale la măsurarea curenților foarte mici, pind la 0—50 mA, cu o cădere de tensiune de ordinul 60—150 mV, nuindu-se în aceste cazuri miliampermetre-milivoltmetre. Pentru ăsurarea curenților de la cîţiva miliamperi pînă la 30000 A și a
tensiunilor
împreună
pînă
la
1000
cu sunturi,
‘ampermetrele
V,
aparatele
magnetoelectrice
respectiv cu rezistențe
si voltmetrele magnetoelectrice.
se
adiţionale,
folosesc
constituind
Sunturile si rezistentele adiţionale se construiesc pentru unul ‘Sau mai multe domenii de măsurare, interioare (pind la 50-100 A respectiv 600—750 V) sau exterioare aparatului, individuale sau calibrate.
“oara
Așadar ampermetrele si voltmetrele au dispozitivele de măsurat de aceeasi constructie, deosebindu-se doar prin parametri, schema interioară şi modul de legare la circuitul de măsurare.
Curenţii netoelectrice
a 5 A sau în anumite cazuri la 1 A, Tensiunile înalte (peste 750 V) se măsoară tot prin intermediul transformatoarelor de măsurat, sau ‘cu voltmetre electrostatice. Transformatoarele de măsurat se foloSesc in general pentru măsurări de tensiuni pînă la 100 kV. Peste
La „Întreprinderea se
fabrică
aparate
de aparate
M10 si M 11 în clasa de precizie electrice industriale. 9
Ampermetre
si
electrice
magnetoelectrice
voltmetre
1,5 pentru
de măsurat“
de
tablou
măsurări
feromagnetice.
tip
din 'TimiM8,
M9,
în instalaţiile
Ampermetrele
si
voltmetrele feromagnetice sînt cele mai utilizate aparate de măsurat urenţii si tensiunile alternative datorită simplităţii si siguranţei în
unctionare. În același timp filor si tensiunilor continue.
se folosesc si pentru măsurarea curenEle se fabrică in general ca aparate de
ablou de clasa 1,5—2,5 precum și ca aparate portative si de laboator, de clasa 0,2—0,5 — 1. Ampermetrele feromagnetice se conectează in circuitul de măsuare direct, cu bobina dispozitivului de măsurat legată in serie,
stfel încît prin aceasta trece întregul curent de măsurat. Bobina ispozitivului de măsurat fiind fixă poate fi construită pentru curen{i nominali mari, astfel încît cu ampermetrele feromagnetice se ot măsura curenţi pind la 200—250 A fara să se utilizeze sunturi
au transformatoare măsurat ului de
200—250
As);
de curent. Numărul de amperspire ale dispoziorice curent nominal pentru este acelaşi
pentru
aceasta
bobinele
ampermetrelor
au
spire
cu
51
atit mai puţine cu cât curentul nominal este mai mare, ajungindu-se ca la curenţi de 200—250 A să aibă o singură spiră din bară de
cupru. Pentru măsurarea curenților alternativi mari (peste 200 A), ampermetrele feromagnetice se folosesc împreună cu transforma-
toare de măsurat
ampermetrelor
ar duce
de curent, Extinderea
feromagnetice
la creșterea
domeniului
nu se face cu sunturi
consumului
propriu
de măsurare
deoarece
a
aceasta
al aparatelor.
Voltmetrele feromagnetice constau dintr-un miliampermetru feromagnetic conectat în serie cu una sau mai multe rezistenţe adi-
fionale,
după
cum
aparatul
are una
sau
mai
multe
limite
rare. Bobinele voltmetrelor se construiesc cu un număr
de spire (2 000—10 000 spire).
de
măsu-
foarte mare
Voltmetrele feromagnetice se construiesc pentru tensiuni nominale cuprinse între 15 si 600 V. Pentru măsurarea tensiunilor peste 600 V voltmetrele feromagnetice se folosese împreună cu transformatoare de măsurat de tensiune. Întreprinderea de aparate electrice de măsurat“ din Timisoara produce aparate de tablou de clasa 1,5 cu ax central sau cu ax lateral. O Ampermetre şi voltmetre elecirodinamice şi ferodinamice. Ampermetrele si voltmetrele electrodinamice sînt aparate de pre-
cizie mare, construindu-se de obicei ca aparate de laborator, de clasa 0,2 si 0,1. Aceste aparate se folosesc atît în curent continuu
cât st în curent alternativ, indicaţiile lor fiind identice. Aceasta permite ca aparatele electrodinamice să fie etalonate în curent continuu prin
metoda
de
rent alternativ.
compensație,
servind
apoi
ca
aparate
etalon
în
cu-
Ampermetrele si voltmetrele ferodinamice sînt mai putin precise (clasa 1—2,5) decît cele electrodinamice, însă sînt mai robuste, fiind
astfel utilizate industriale. larg
mai
ales
ca aparate
de
tablou
și aparate
Ampermetrele electrodinamice şi ferodinamice au de măsurare determinat de modul de conectare
fixă şi mobilă. Ampermetrele pentru cu bobinele fixă și mobilă
portative
un domeniu a bobinelor
curenţi mici, sub 0,5 A, se construiesc legate în serie (fig. 3.5, a), pentru aceste
valori ale curentului fiind posibilă alimentarea bobinei mobile prin arcurile spirale. Ampermetrele pentru curenţi peste 0,5 A se construiese cu bobinele legate în paralel (fig. 3.5, b), sau cu bobina mobilă legată în paralel cu un sunt montat în serie cu bobina fixă (fig. 3.5, ¢ şi d). Atit la legarea
în
serie
cît şi la legarea
mobilă si fixă, indicaţiile ampermetrelor tratul curentului de măsurat.
52
în
paralel
Fig.
binelor
Ampermetrele
de obicei
cu două
3.5.
Schemele
de
conexiuni
ale
bo-
ampermetrelor — electrodinamice,
electrodinamice
şi
limite de măsurare
ferodinamice
cu raportul
se
1:2.
construiesc
Ampermetrele electrodinamice se construiesc, în general, pentru curenţi cuprinşi între 25 mA si 10 A, mai rar pînă la 50 A. Pentru măsurarea curenților mai mari, ampermetrele electrodin amice se folosesc împreună cu transformatoare de măsurat de curent. Ampermetrele electrodinamice nu se utilizează cu şunturi din aceleași motive ca $i ampermetrele feromagnetice. _ Voltmetrele elect rodin 2 dinaiamice şi ' ferodinamice au bobinele fixă $i mobilă lege te în serie, împreună cu o rezistență adițională cu ajutorul că a se pot obţine diferite domenii de măsura re (fig. 3.6)
a bobinelor
sînt proporţionale
cu
pă-
Fig.
36. Schema de conexiuni metrelor electrodinamice,
a
volt-
53
Scara
gradată
obicei
cu mai
a
voltmetrelor
are
dată a ampermetrelor. Voltmetrele electrodinamice multe
acelaşi
caracter
şi ferodinamice
limite de măsurare,
ca
se
cuprinse
şi scara
gra-
construiesc
între
de
15 si 600
V.
Tensiunile mai mari de 600 V se măsoară cu voltmetrele electrodinamice prin intermediul transformatoarelor de măsurat de tensiune. ®
struiesc
Voltmetre pentru
electrostatice.
măsurarea
Dispozitivele de măsurat turilor
joase
viabilă
variabilă
30 kV).
de
folosesc
pentru
măsurarea
mărirea
tice si prin
surare,
urmare
dispozitivele
si a
obicei
pentru
se
tensiunilor
electrostatice cu suprafața
folosesc
Pentru
electrostatice
joase
se
(între 20 şi 1500 se
Voltmetrele
tensiunilor
con-
înalte.
activă a armă-
măsurarea
sensibilităţii
tensiunilor
aparatelor
de
înalte
măsurat
măsurat
mod
creşte
electrostatice
cu
va-
(pînă
Fig.
Ja
de mă-
suprafaţa
activă
a
armăturilor variabilă se construiesc cu mai multe perechi de plăci fixe, între care se mișcă plăcile mobile fixate pe un ax comun (fig.
3.7.).
În
acest
paralel si deci capacitatea cuplu activ mai puternic.
numărul
totală Acest
condensatoarelor
legate
in
a sistemului, ceea ce duce la un voltmetru poate măsura tensiuni
cuprinse între 150 si 1000 V.
Extinderea domeniului de măsurare al voltmetrelor electrostatice (pînă la 500 kV) se efectuează cu ajutorul condensatoarelor adifionale (fig. 3.8, a) şi divizoarelor de tensiune capacitive (fig. 3.8, b) în curent alternativ si cu ajutorul divizoarelor de tensiune rezistive în curent continuu.
4
ZA, |
IAgi
Z
||
i
Extinderea
domeniului de măsurare electrostatice,
a voltmetrelor
ne Ape
tele magnetoelectrice
caracterizindu-se
printr-o
mare
sen-
sibilitate precizie şi printr-un consum de putere foarte mic, calitafi pe care nu le au celelalte tipuri de aparate de măsurat elec-
trice, se folosesc din ce în ce mai mult si la alternativ, în asociaţie cu un dispozitiv redresor.
După
netoelectric
dispozitivul
redresor
cu
se deosebese : aparate
cuplu, aparate electronice.
| Aparatele cu redresor constau şi unul sau mai multe redresoare
cu semiconductoare
care
cu
măsurări
se asociază
redresoare,
dintr-un
(diode cu ger-
aparat (4)
în
aparatul
aparate
i {
maniu, cu siliciu sau cu cuproxid),
cu
curent
mag-
termo-
magnetoelectric 30
35
25°
e Elemente redresoare, Elementele redresoare semiconduetoare sînt elemente conductoare neliniare ; curentul
bate
este
funcţie
de
care
le
stră-
valoarea
şi
sensul tensiunii aplicate, datorită variaţiei rezistenţei interne cu tensiunea aplicată, Ca urmare ca-
f
racteristica lor statică curent-tensiune este neliniară (fig. 3.9). Fig.
3.7.
1 —
plăcile
Voltmetru
electrostatic
ecranat :
fixe ; 2 —
plăcile
multicelular
mobile;
3 —
fir
de suspensie purtind acul indicator sau oglinda;
54
38.
b
C. Ampermetre gi voltmetre magnetoelectrice cu redresoare
electrosta-
pentru folosirea lor la limite mai mici de
a
tensiunilor
V), iar cele cu distanța dintre armături
4
—
acul
indicator,
Fig.
3.9.
Caracteristica statică cu-
rent-tensiune a diodelor semiconductoare cu cuproxid,
35
[100 Invers Wud ) 55
După
sensul tensiunii
aplicate elementul redresor
lasă
curentul
să treacă ușor într-un sens si foarte greu în celălalt. Rezistenţa internă a elementului redresor în direcţia trecerii uşoare a curentului este foarte mică si se numeşte rezistență directă R, iar cea in contrar este foarte mare şi se numeşte rezistență inversă R,. Curentul care trece prin elementul redresor în sensul 1
tentei directe are o valoare mare si se numeşte curent direct Ia, iar cel în sensul rezistenţei inverse este foarte mic, practic zero,
şi se numeşte
curent
invers I;. In mod
analog
tensiunea
aplicată
elementele
perfect
ar fi acela
+ ui
4
u
7
n
zt
e
XS
Fig. 3.10, Cireuite redresoare cu simpli
Ra vedresor
a
redresoare ; el se numește
Ri
Un
A
se
numeşte tensiune directă Us şi tensiunea inversé U;. Peste o anumită valoare a tensiunii inverse, denumită tensiunea de străpungere, elementul redresor îşi pierde proprietatea de redresare, curentul invers crescînd brusc. Tensiunea maximă care se redresează trebuie să fie mai mică decît tensiunea de străpungere Raportul dintre curentul direct Ia gi cel invers I; caracterizează din punct de vedere calitativ coeficient de redresare K :
—
redresare.
care
ar avea
rezistența
i
inversă
infinitd si rezistența directă egală cu zero, şi deci un coeficient de redresare infinit. În realitate, rezistența directă nu poate fi nulă
şi
nici
rezistența
inversă
nu
este
infinită,
astfel
de redresare are valori finite foarte mari. Coeficientul de redresare nu este constant,
siunea
si
temperatura
de
lucru,
teme a elementelor redresoare. Ca elemente redresoare se
din
cauza
folosesc
cu germaniu, cu siliciu sau cu cuprozid.
mai
Diodele pînă
la
cu siliciu —
cu cuproxid 5—10
pînă
kHz,
permit iar
la 1 MHz
au o stabilitate mai mare peratură si îmbătrînire,
a
cele
măsurări cu
și chiar
diodele cu
caracteristicilor
la
cu
rezistenţei
ten-
in-
gi
acceptabile în
special
Diodele
variațiile
cele
cu siliciu de
tem-
O Circuite redresoare. Circuitele redresoare sînt alcătuite din unul sau mai multe elemente redresoare legate între ele în diferite moduri, în scopul de a transforma curentul alternativ în curent redresat pulsatoriu. După numărul alternanţelor curentului alternativ redresate se deosebesc circuite redresoare cu simplă redresare (fig. 3.10) si circuite redresoare cu dublă redresare (fig. 3.11).
Circuite
redresoare
cu dublă redresare,
nu-
Coeficientul de redresare al diodelor cu germaniu are valori de ordinul 4 000—6 000, al diodelor cu siliciu 105—106, iar elementele cu cuproxid 600—1 000,
56
3.1L.
semiconductoare,
erori
mult.
coeficientul
ci variază
variaţiei
germaniu
mai
încît
două
Circuitele redresoare redresoare, Cel mai
redresor dresorul cursul
surat
cu simplă redresare folosesc unul sau simplu circuit redresor constă dintr-un
legat in serie cu aparatul de măsurat; (lig. 3.10, a). Repermite trecerea curentului într-un singur sens numai în
unei
AM
d
rea sensului
singure
circulă
un
semiperioade,
curentului
curent
astfel
pulsatoriu
aproape
întreaga
polaritatea
invei
încît
(fig.
prin
3.10,
tensiune
aparatul
¢).
La
de
ma-
schimba-
a reţelei se aplică
la bornele redresorului, ceea ce poate duce la străpungerea sa. Pentru limitarea tensiunii inverse şi pentru a se asigura continuitatea circulaţiei curentului în circuit se utilizează încă un redresor care
se
montează
cu
primului redresor si al aparatului
în
de măsurat
paralel
cu
ansamblul
(fig. 3.10, b). In serie
cu cel de-a] doilea redresor se leagă o rezisi enţă R egală cu rezi tenta Ru a aparatului de măsurat, care servește la egalizarea rezistentelor din cele două ramuri în paralel.
57
Pentru netezirea pulsatiilor curentului redresat, în paralel cu aparatul de măsurat se conectează un condensator de capacitate mare. Circuitele redresoare cu dublă redresare redresează ambele alternante ale curentului alternativ, mărind astfel la dublu valoarea curentului redresat (pentru curenţi sinusoidali /, = 0,9 I). Cele mai folosite circuite cu dublă redresare sînt circuitul cu transformator cu priză mediană (fig. 3.11, a) şi circuitele în punte (fig. 3.11, b
si c). În aceste circuite redresoarele sint astfel legate încît, ambele direcţii ale curentului alternativ, curentul redresat
prin
aparatul
de măsurat
AM
în același
sens
(fig. 3.11,
L
o
°-(_+1_)}-m-°
Manganină Cupru
-0
Manganină J
o
a
pentru circulă
—
d
4). Circui-
tele redresoare în punte cu două redresoare și două rezistenţe (fig. 3.11, c) au calitatea de a [i mai putin influențate de variațiile temperaturii ambiante, însă necesită aparate de măsurat mai sen-
sibile deoarece prin curentul redresat, în vind drept sunt. Si la circuitele paralel cu aparatul pentru de
netezirea
@
Aparate
redresare
acestea nu trece decît o parte (30—400/)) din fiecare semiperioadă una dintre rezistenţe ser-
redresoare cu dublă redresare se conecţează în de măsurat un condensator de capacitate mare
pulsaţiilor
de
măsurat
folosite,
deci
curentului
cu
de
redresat.
redresoare.
numărul
e
In funcţie
de
alternantelor
cuplul
Curentul
activ
redresat
şi deci
care
sensibilitatea
trece
prin
sînt
mici.
dispozitivul
de
măsurat
al
urmare
ecuaţia
caracteristică
a scării dispozitivului
surat magnetoelectric în acest caz devine BSn
Din
această
relaţie
rezultă
că
:
de mă-
Tinea indicaţiile
aparatelor
cu
redre-
soare sînt proporţionale cu valoarea medie a curentului alternativ, În circuitele de curent alternativ însă este necesar in mod obișnuit
să se măsoare pot
ji gradate
valoarea eficace a curentului. Aparatele cu redresoare pentru
valorile
eficace
ale
curentului
numai
pentru
o formă determinată a curbei acestuia (în mod obișnuit, pentru sinusoidă). La schimbarea formei curbei curentului de măsurat apare
58
o eroare suplimentară ; mărimea
acestei
erori depinde
de aba-
fe
d
se
aparatelor cu redresor este pulsatoriu si ca urmare si cuplul activ creat de el este pulsatoriu. Din cauza inerţiei, echipajul mobil nu reuşeşte să urmărească variațiile cuplului activ, pulsatoriu si rămine într-o poziţie medie, corespunzătoare valorii medii a cuplului.
Ca
Cupru Monganină
schemele
redresate,
deosebesc aparate cu simplă redresare si aparate cu dublă redresare. Aparatele cu simplă redresare se folosesc rar, deoarece curentul trecînd numai în cursul unei singure alternante prin dispozitivul de măsurat,
Manganină
Fig.
3.12,
Schemele
aparatelor
cu
redresoare :
a — ampermetre pentru curenţi mici ; b — ampermetre pentru curenţi mari; ¢ — voltmetre pentru tensiuni mici; d — voltmetre
terea [actorului
de formă
pentru
tensiuni
a curentului
1,11 a acestui factor în curent sinusoidal. Aparatele
tensiunilor
cu
redresoare
în asociaţie
se
nesinusoidal
folosesc
cu sunturile
mari.
faţă de
la măsurarea
sau rezistenţe
valoarea
curenților
adiționale
si
la fel
ca si aparatele magnetoelectrice. Rezistentele adiţionale si sunturile se leagă în circuitul de curent alternativ si nu în cel de curent redresat, pentru a se reduce valoarea tensiunii sau curentului aplicate elementelor redresoare. Schemele ampermetrelor şi voltmetrelor cu redresoare sint astfel realizate încît asigură în acelaşi timp
extinderea limitei de măsurare cit si compensarea erorilor de temperatura şi de frecvenţă (fig. 3.12). Aparatele cu redresoare se construiesc, în general, ca aparate
universale cu mai multe limite de măsurare pentru măsurarea curentilor si tensiunilor atât în curent continuu cât și în curent alternativ. Aceste aparate se numesc voltampermetre. Există multe construcţii de aparate universale cu redresoare,
diferind
ca domenii de măsurare
reprezentate
schema
și
aspectul
si performanţe.
exterior
ale
În figura 3.13 sînt
unui
voltampermetru
59
ob 25 +
Deoarece pe baza efectului termic al curentului electric se deineşte de fapt valoarea eficace a curenților alternativi, rezultă că paratele cu i în curent
acesteia. Termocuplurile se execută din manganin-constantan (pentru incălziri pind la 200°C), fier-constantan (pînă la 600°C), platinăplatină rhodiu (pînă la 1000°C) ete. Firul încălzitor se confectioează din material nemagnetic de mare rezistenţă (constantan, cromnichel, aliaj de platină cu iridiu etc.).
Ae
0003,
După
şase
limite
de
este
curentul 3.13.
Aparat
măsurare
universal
pentru
relativ
mică,
de
rită numeroaselor surse de erori.
cu
redresor,
curenţi
(între
3 mA
şi 6 A)
obicei
fiind
de
clasa
1,5
şi 2,5
și
inre-
dato-
Aparatele
cu termocuplu
magnetoelectric
'Permocuplul
este
aliaje diferite, sudate lui
rentul
sînt constituite
si unul
format
sau
din
mai
măsurat
I
două
cu cantitatea
pentru
dintr-un
dispozitiv
termocupluri.
60
cu
termo-
măsurat,
fiind
încălzit
prin
contact
direct
de
către
adiatie. Termocuplurile fara contact pot fi legate în serie (fig. 3.14,
1), ceea
ce
permite
mărirea
tensiunii
termoelectromotoare ; numă-
ul termocuplurilor înseriate este limitat de creşterea rezistenţei circuitului, Aparatele cu termocuplu fără contact se folosesc pentru curenţi între 5 mA
şi 1 A.
încălzirea
kU) şi deci scara
curentului
de
măsurat.
Termocuplurile
conductoare
din
melale
se
montează
in
de sau
Prin încălzirea capătu-
de căldură
capătului
produsă
activ,
aparatului
este pătratică.
a
4
de cu-
adică
cu
rentul de măsurat). Rezultă deci că indicațiile dispozitivului de măsurat sînt proporționale cu pătratul valorii eficace 1 a curentului
(u =
de
circuitul
12 R; (unde R; este rezistenţa firului încălzitor prin care trece cude măsurat
aparatele
acest caz după o schemă în punte (fig. 3.15).
multe
la unul dintre capete.
este proporțională de
a termocuplului,
acesta. Aceste aparate se folosesc pentru curenţi de la 1 A la 300 A. La aparatele fără contact (fig. 3,14, c si d) termocuplul nu este in contact cu firul încălzitor, acesta încălzind capătul activ prin
activ (cu sudură) al termocuplului cu ajutorul curentului de rat, între capetele libere apare o tensiune electromotoare. Dispozitivul magnetoeleciric, fiind legat la capetele libere ale termocuplului, măsoară curentul datorită acestei tensiuni termoelectromotoare. "Tensiunea termoelectromotoare dezvoltata de termocuplu este proporţională cu diferenţa dintre temperatura capătului activ şi cea a capătului liber. La rîndul ei, această diferenţă de tempe-
ratură
încălzire
tipuri: cu contact si fără contact.
La unele aparate nu se folosese fire încălzitoare, încălzirea acindu-se chiar de către electrozii termocuplurilor legaţi direct în
D. Ampermetre și voltmetre cu termocuplu măsurat
de
La aparatele cu contact (fig. 3.14. a şi b) capătul activ al termocuplului este sudat sau fixat de firul încălzitor prin care trece
tensiuni (între 6 si 600 V). Aparatele cu redresoare se utilizează mai ales ca aparate dustriale portative. Precizia ampermetrelor si voltmetrelor cu
dresoare
modul
uplu sînt de două
Fig. cu
termocuplu sînt utilizabile atât: în curent continuu cit alternativ, indiferent de forma de variaţie în timp a
oo 9-0
o—o—_——-0
0
Fig.
3.14.
d
Schema
aparatelor
cuplu.
cu
termo-
Fig,
3.15,
Schema
a aparatelor
cu
de
punte
termocuplu,
61
Aparatele cu termocuplu, pentru curenţi mici (de la 1 mA pînă la 1 A) se construiesc cu termocuplul aşezat în vid. Aparatele cu
—
ampermetre
şi voltmetre
degajează multă căldură se construiesc cu termocuplul așezat în aer
—
—
ampermetre
și
termocuplu,
si
au
borne
pentru
de
curenţi
legătură
mari
masive
(pînă
la
pentru
150—300
a se
evita
A)
în
care
se
supraîncălzirile,
Principala calitate a aparatelor cu termocuplu constă în faptul că indicațiile nu depind de frecvență pind la frecvențe relativ înalte (2—5 MHz), ceea ce face ca ampermetrele cu termocuplu să fie cele mai
utilizate
în măsurările
electronice
(în special
în dome-
niul frecvenţelor radio). La frecvenţe foarte înalte apar însă erori din cauza modificării rezistenţei firului încălzitor datorită efectului pelicular.
Deficientele aparatelor cu termocuplu sint: dependenţa indicatiilor de temperatura mediului înconjurător, sensibilitatea mare la suprasarcini, durată limitată de funcţionare a termocuplurilor şi necesitatea
utili
i unui
dispozitiv
de
măsurat
de
mare
sensibi-
litate. Aparatele cu termocuplu se construiesc în mod obişnuit ca aparate portative sau de tablou, de clasa 1—2,5. Aceste aparate se utilizează mai ales ca ampermetre și miliampermetre cu un singur domeniu
de
măsurare
pentru
măsurarea
înaltă. Ca voltmetre se utilizează mai rar de a realiza rezistenţe adiţionale nereactive.
curenților
din
cauza
de
frecvenţă
dificultăţilor
Metode de măsurare
a curenților si tensiunilor :
— metode de citire cu aparate indicatoare (ampermetre şi voltmetre) ; —
metoda
e Aparate
de compensație.
de măsurat
curenţi si tensiuni :
In curent continuu : — — —
galvanometre magnetoelectrice ; ampermetre si voltmetre magnetoelectrice ; ampermetre şi voltmetre electrodinamice ;
—
ampermetre și voltmetre cu termocuplu
— voltmetre electrostatice ;
;
In curent alternativ : — —
62
galvanometre de rezonanţă ;
ampermetre
cu
termocuplu ;
|4
voltmetre
electrodinamice
şi
ferodinamice ;
ampermetre termice cu fir cald .
INTREBĂRI
DE CONTROL
Care sînt aparatele destinate mici ? Care sînt principalele
trelor ?
măsurării curenților şi tensiunilor foarte caracteristici constructive ale galvanome-
. Ce este galvanometrul de rezonanţă si care sînt principalele deosebiri constructive între diferitele sale tipuri ? . Care sînt aparatele indicatoare care servesc la măsurarea curenților şi tensiunilor si care este modul lor de conectare în circuit? Care sint condiţiile pe care trebuie să le îndeplinească aceste aparate pentru ca eroarea sistematică de metodă să fie cit mai mică ? „ Care sînt tipurile constructive de aparate de măsurat care se folosesc la măsurarea curenților si tensiunilor și care sînt domeniile lor de utilizare ?
. Ce sînt aparatele magnetoelectrice cu redresoare, de funcţionare şi care sînt tipurile constructive ? . Care
sînt
„Cum
se
principalele
măsoară
caracteristici
curenții
si
ale
tensiunile
aparatelor
foarte
care cu
mari?
de măsurare cu ajutorul transformatoarelor de măsurat ?
REZUMAT e
magnetoelectrice
— ampermetre şi voltmetre feromagnetice ;
si
voltmetre
magnetoelectrice
cu
redresoare ;
este
principiul
lor
termocuplu?
Care
sînt.
schemele
După mărimea care se măsoară, puntile pot fi alimentate în eurent continuu sau în curent alternativ, Pentr u măsurarea vezis= fenfe
mai
Măsurarea rezistentelor
valori de la câteva fracțiuni de ohm
de
precizie
industriale
aparate indicatoare.
se
folosesc
metoda
metodele
de
si
punte,
iar
legat
laturile
într-una
sau
de zero.
unui
din
patrulater
diagonalele
închis,
un
căderile de tensiune în laturile peetiv, în laturile CB și DB sînt egale, arlică :
DR
aparat
patrulaterului
Valoarea
mărimii
în
funcţie
de
măsurat
de
dindi
cu rezistenţa
trei i rezist i: enţe
de măsurat
;
Uae = Un
diţia de echilibru a punţii, din laturile patrulaterului.
indicator
si sursa
de
rezultă
impedantele
din
Păcindu-se
AC
si AD
şi,
:
res-
şi Ves = Von
DR
raportul
se obţine condiția punţii Wheatstone :
de
Și
dintre
Ry = Ry
aceste două
de
echilibru
a
Eau Met
ali-
Re
Sau:
con-
Se
cunoscute
Metodele de punte fiind metode de zero au o sensibilitate si precizie mare de măsurare, nefiind influențate de etalonarea aparatului de zero și de variațiile sursei de alimentare. 64
4.1) ) este alcătuită ită
care împreună
san, eu notatiile din figura 4.1 :
mentare conectată în cea de-a doua diagonală. Principtul metodelor de punte constă in echilibrarea electrică a punţii, care se caracterizează prin lipsa curentului in diagonala
aparatului
fig. (fig
H
pentru
voltmetrului
Metodele de punte sînt metode de comparaţie de zero. Circuitul de măsurare al metodelor de punte (cunoscut de obicei sub numele de punte) se compune din patru impedanțe, care formează
te
punctele C si D, la are este conectat aparatul de zero, situaţie care este posibilă numai n cazul în care
A, Măsurarea rezistențelor prin metode de punte
zero
Puntea MtWheaetstone
_
frec-
pînă la 10! Q, in gama
ampermetrului
+
Ra Iormează laturile patrulaterului ABCD, un galva nometru de curent eontinuu (cu sensibilitate 10-7...10-9 A/mm) ca aparat de zero într-una din diagonalele patrulaterului, iar în cealaltă diagonală o sursă de curent continuu (de 1,5...4 V) şi o rezist enţă pentru limiea curentului în circuit,
venţelor de la curent continuu pînă la sute de megaherti. Există numeroase metode de măsurare a rezistentelor electrice, acestea diferind după specificul si mărimea rezistenţei de măsurat, precizia urmărită si aparatele de măsurat utilizate. Cele mai uzuale sînt metodele de măsurare a rezistenței în curent continuu. Pentru măsurări
ei EEN
1. Puntea Wheatstone
Prin rezisten{a unui receptor pasiv se înţelege de obicei rezistenta lui în curent continuu, egală cu raportul dintre tensiunea aplicată şi curentul absorbit sau cu raportul dintre puterea absorbită prin efect Joule-Lenz si pătratul intensității curentului absorbit. Rezistentele folosite în circuitele electrice şi electronice au
măsurări
de curent continuu, Dintre acestea cele Wheatstone, cu care se măsoară rezis-
tenţe cuprinse între 1 Q şi 1 MQ, și puntea & vezistențe foarte mici, sub 1 9 pînă la 10-69.ublă Thomso: DS
IV
punţii
zistenfe
Ry
RiR3 = RRs
observa
depinde
din
că
condiţia
numai
laturile
de
de
cele
echilibru
patru
re.
patrulaterului, fiind indlependentă de rezistentele interne ale ussei de curent si aparatului indicator de OVO,
“Ss
CAPITOLUL
lor se folosesc punți utilizate sînt puntea
Pig.
41.
Schema
ţii Wheatstone.
pun-
65
Din condiţia măsurat :
de
echilibru
rezultă
valoarea
rezistenţei
de
Ra = Rip: Re iar +
Rezistenţele cunoscute Ry si Ry constituie rezistențele de raport, rezistenţa Rg — rezistența de comparație.
Rezistentele
100
-+- 1000
de raport
sînt rezistențe
O, care permit
fixarea
unui
variabile raport
de
egal
1
+
cu
10
+
o putere
întreagă a lui 10, între 10-23 si 10°. Rezistenţa de comparaţie Ry este în general o rezistență variabilă în decade cu valori între
10-! si 105 Q.
Practic, echilibrul punţii Wheatstone se obţine fie fixîndu-se rezistenjele R, si Ry într-un raport constant şi variindu-se rezistenta
de
comparaţie
Ry,
tenta de comparaţie Ry si Ro. Din
cauza
fie
R3
invers,
menţinîndu-se
și variindu-se
variaţiei
in
trepte
a
raportul
constantă
dintre
rezistenţei
de
rezis-
rezistentele
comparaţie,
de
multe ori nu se poate realiza echilibrul punţii, galvanometrul avînd deviații ay şi a» în sensuri diferite pentru două valori Ry si Ry
(Rs
>> Rs)
foarte
apropiate
ale
acest caz, rezistenţa de echilibru calculindu-se cu relaţia :
rezistenței
se află
de comparaţie.
prin
metoda
În
interpolării 4
Fig. a —
Ru = Rit (Ry — Rp) dt aa de
Domeniul
valorile
practică
acestor
de măsurare
limită
ale
însă domeniul
limite
erorile
al punților
rezistentelor
Wheatstone
de
raport
şi
de
este
42.
Schema
pun-
ților Wheatstone:
cu cu
raport constant; raport variabil,
pa
b —
determinat
comparaţie.
În
este limitat între 1 Q si 106 Q. În afara
de
măsurare
cresc
foarte
mult;
în
cazul
rezistenţelor de măsurat sub 1 Q, datorită influenţei rezisten{elor conductoarelor de legătură și a rezistentelor de contact a bornelor de conectare la punte a rezistenţei de măsurat, iar în cazul rezi tentelor de măsurat peste 106 Q, datorită reducerii sensibilităţii punţii din cauza micşori curenților în laturile patrulaterului. Realizările constructive ale punţii Wheatstone sînt diferite. Punţile de precizie se construiesc cu raport constant şi rezistența
de comparaţie variabilă (fig. 4.2, a). Pentru măsurări curente in atelierele de montaj sau de reparaţii electrice se folosese punți cu raport variabil, realizat cu ajutorul unui reostat cu fir calibrat cu
un
cursor
(fig.
galvanometru
calibrat
cu
mai redusă, 66
4.2,
cursor
b).
Aceste
punți
se
manipulează
şi funcționează
cu
au
în
baterii
mai
general
uscate,
usor,
dar
montate
Puntile au
o
pe
cu
ele
tir
precizie
2.
Puntea dublă Thomson
RezistenTţele mici (sub 10, pind pind la 10-6 = 0 ) se măsoară cu puntea dublă Thomson, în care se e limină influența rez’ tentelor contactelor şi conductoarelor de legătură asupra circuitului de masurare, prin plasarea lor intr. -un circuit auxiliar, 67
Rezistenţa
de
măsurat
mulatorul
4.3,
Schema
Thomson,
punţii
£). Rezistenţele
împreună
cu
rezistentele
secţiune
mare
si lungime
ia Rat. Ra
Ry
fiind
—
rezistenţa
montajul
internă
amonte
a voltmetrului) ;
(fig. 4,4, b), în care
voltmetrul este montat ntre borna de intrare a ampermetrulu i și borna de ieşire a re: enjei de măsurat, măsurind astfel o cădere de tensiune U egală u suma căderilor de tensiune U, în rezistenţă şi Us = Rl in ipermetru
mpermetrul
e
lim acest scop ¥
Wheatstone :
Ry
Ry,
mică, avind
tele R yy respectiv Rp structiv sint cuplate mecanic) E ză fie rezistenţa fie simultan rezistentele R, şi R La echilibru se obţine zistenta de măsurat R. o expre: asemănătoare celei
punţii
R. ș
R,,
rezistenţa 7 cit mai mică (ry 0). Pentru echilibrarea punţii
duble
ăsoară căderea de tensiune Ux în această rezistenţă, iar amperetrul indică un curent / egal cu suma curenților J,, care trece rin rezistența de măsurat Ra si Il, = au absorbit de voltmetru
:
(tig. 4.3) este legată în serie cu o rerezistenţă de comparaţie etalon iy şi cu sursa de curent; continuu (
(Ra
fiind
măsoară
rezistenţa
curentul
internă
7, care
a
ampermetrului),
trece prin
iar
rezis
tență, Rezistenţa de măsurat R, fiind dete rminată de raportul dintre ăderea de tensiune U de la bornele sale si curentul Tz, care trece if U, my ae rin ea [Re Saag i dacă se folosesc pentru
si Ry couetalon Ry,
2
i I ale aparatelor de istematică de metodă,
peniru redin cazul
calcul
măsurat, ambele De aceea pentru
indicațiile
U
montaje prezintă o eroure aflarea unei valori a rezis-
enţei măsurate cit mai apropiată de valoarea adevărată trebuie să e facă corectarea rezultatelor obținute, ţinînd u-se seama de con-
sumul propriu al aparatelor cază următoarele relaţii : — montajul aval:
de
măsurat.
În
acest
scop
se
utili-
Rezistentele Ri, Ry, Ry şi R, trebuie să capete valori cit mai mari (minimum 10 Q) pentru ca rezistenţa conductoareloy de legătură şi a contactelor să fie neglijabile. Precizia măsurărilor cu puntea dublă poate ajunge pînă la 0,1.
B. Măsurarea rezistentelor cu ampermetrul și voltmetrul
legii
de
1. Metoda
ampermetrului
Metoda
ampermetrului
lui
Ohm
tensiune
Uz
şi constă în
+
și voltmetrulvi din
si voltmetrului
rezistența
valorii acesteia din raportul
măsurarea de
R, ==
măsurat
se
bazează
curentului la R,
si
din
pe
folosii
Si a căderii
determinarea
îi
Măsurarea se poate face cu două montaje, care difera între ele prin modul in care se leagă voltmetrul în circuit, astfel : — montajul aval (fig. 4.4, a), in care voltmetrul este montat în derivatie direct la bornele rezistenţei de măsurat și ca urmare 68
i
ig.
44,
Schemele
rezistenfelor
metrului
prin
de
metoda
măsurare
amper-
și voltmetrului,
69
compara
Eroarea sistematică este determinată de raportul dintre rezisor tenja de măsurat și valoarea rezistentelor interne ale aparatel atit mai
cu
folosite ; ea este
cit
cu
ale aparatelor de măsurat pentru a se obfine Ra = za cît mai apropiată de valoarea ademici (sub 1 Q) se măsoară cu montajul aval,
rezistentele
j
amonte.
9), cu
105
(peste
(pind la 105 9) si mari
iar rezistentele mijlocii montajul
aval,
| ten{ei de măsurat.
rezisde măsurat Rz este mai mare în comparaţie cu cunosc se nu cînd atunci că ă Rezult a ampermetrului.
rezistentele interne o valoare măsurată vrata,
montajului
în cazul
oe.
şi Precizia măsurării rezistentelor prin metoda ampern obicei de ; te utiliza lor aparate erorile de ă voltmetrului este limitat ea este mai mică de 1%.
Cu
rezistența
2. Metode de comparaţie enței de inâtsuz ai Aceste metode constau în compararea rezist Măsurarea se e. o rezistență etalon de același ordin de mărim
poate
comparaţie
directă,
fie prin
comparaţie
directă
(fig.
fie prin
face
O Metoda
de
substituție.
4.5,
a).
În
caz
acest
rezistența de măsurat R, și rezistența etalon de comparaţie Ro E: montează în serie, Cu ajutorul unui voltmetru se măsoară suecesiv comutatorul
(folosindu-se
cele două
rezistențe
R,
și
4)
Ry
căderile
(cu
care
de
tensiune
sînt
Us
și
proporţionale)
Uy
iu
și se
I prin
și
rezistențelor
voltmetrului
mai
cele două
Uy = Rol
mare,
Rz
exactă. Din această cauză rezistența as Această elor mici.
metodă
® Metoda
este
rezistenţe fiind
ace-
rezultă valoarea rezis-
da Roi
Pg 2 =
cit valorile
cu
si Ry
sînt
atît
mai
măsurarea
Ry va fi reglabilă.
indicată
pentru
apropiate este
măsurarea
şi
mai
rezisten-
substitutiei (fig. 4.5, b). În acest caz rezistenţa de
măsurat Ry se montează în paralel cu rezistenţa etalon de comparaţie Ry. Cele două rezistenţe se compară între ele substituindu-se na cu cealaltă în circuitul de măsurare. Cu
cu
Uz = Rz/
este mai mică în comparaţie cu peri iar în cazul montajului amonte, cu ci
rezistența de măsurat R tenta Ry a voltmetrului, rezistența tenta Ra
mică,
între ele. Curentul
lași, din relaţiile
ajutorul
comutatorului
K,
se
introduce
mai
intii
în
cir-
uitul de măsurare rezistența de măsurat R, şi apoi cea etalon Rp, care se reglează pînă cînd miliampermetrul mA va indica același curent în circuit. În această situaţie cele două rezistenţe sînt egale,
adică Ra = Ry.
Metoda substitutiei este precisă, precizia sa nedepinzind de clasa de precizie a aparatului indicator ci numai de precizia rezisten{ei etalon Ro şi de modul în care sursa de alimentare E isi men-
{ine constantă tensiunea electromotoare.
1
Metoda este indicată pentru măsurarea rezisten{elor peste 1000 @, fiind des utilizată la măsurarea rezistentelor în domeniul recventelor audio (în acest caz ca sursă de alimentare se folosește n generator de frecvenţă acustică).
6. Wăsurarea rezistenfelor cu aparate indicatoare Aparatele indicatoare folosite pentru măsurarea directă a rezistentelor se numese ohmmetre sau megohmmetre, Principiul de funcţionare a ohmmetrelor și megohmmetrelor [se bazează pe aplicarea legii lui Ohm (R = +) într-un, circuit | constituit,
a Fig,
70
4.5.
Jindicator
Li Măsurarea
| stantă
é rezistenfelor
prin
metoda
de
comparaţie.
in
de
esenţă,
curent
a sursei,
dintr-o
sursă
si rezistenţa
intensitatea
de
de
curent
măsurat.
curentului
în
continuu,
La
circuit
un
o tensiune
este
invers
aparat
con-
pro-
|porţională cu rezistenţa de măsurat şi astfel aparatul indicator poate i gradat în ohmi, căpătind funcţia de aparat de măsurat rezistenţe,
71
Constructiv, ohmmetrele și megohmmetrele se compun aparatul indicator, sursa de curent continuu și elementele de glare, la bornele lor conectîndu-se rezistentele de măsurat. Precizia de măsurare a ohmmetrelor şi megohmmetrelor esie mare, clasa lor de precizie fiind în cel mai bun caz 1,5. aceea aceste aparate se folosesc, in general, pentru măsurări dustriale.
din renu De in-
1. Ohmmetre
“mici și mijlocii (10...105 9).
Ohmmetrele sint formate dintr-un mili- sau microampermetru magnetoelectric cu bobină mobilă, rezistenţe adiţionale variabile și o baterie uscată de 1,5...4,5 V curent continuu.
În funcţie de modul de conectare faţă de aparatul indicator, ohmmetrele cu montaj paralel.
a rezistentelor de măsurat pot fi cu montaj serie sau
® Ohmmetrul serie (fig. 4.6, a) are rezistența de măsurat R, conectată în serie cu aparatul indicator. Ca urmare, în momentul în care rezistenţa de măsurat R, este egală cu zero (adică bornele ohmmetrului maximă, iar
(Ra = 09,
dicator,
sînt scurtcircuitate) aparatul cînd rezistenţa de măsurat
adică
nefiind
bornele
străbătut
aparatului de
curent,
indicator va avea deviația Rez are valoarea maximă
sînt neconectate) va
avea
aparatul
deviația
minin
in-
Rezultă că scara ohmmetrului serie, gradată în ohmi, are sens invers față de aparatele de măsurat obişnuite (deviația acului este cu atit mai mică cu cît rezistența de măsurat este mai mare). Scara gradată este neuniformă, diviziunile ei fiind mai dese pentru vaJorile mari ale rezistentelor.
4
e 1
482
K
R
pozitive
de
a bateriei. zistenţei
corecție
care
Compensarea
adiționale
teia si a bateriei
compensează
se realizează
variabile
să rămînă
Ra
creşterea
(astfel
constantă)
prin
ca
sau
rezistenţei
modificarea suma
interne
valorii
rezistenţei
prin reglarea unui
re-
aces-
sunt
magnetic prevăzut în circuitul magnetic al aparatului lectric, care modificind intensitatea cimpului magnetic
magnetoîn între-
are
adițională
fier schimbă sensibilitatea aparatului de măsurat (în sensul cre terii acesteia). Corectia ohmmetrelor se face înaintea fiecărei utilizări. Pentru aceasta, la ohmmetrele serie se scurtcircuitează bornele de coneca
rezistenţei
de
măsurat
și se
reglează
rezistenţa
face
bornele
sau suntul magnetic pină cînd se aduce indicatorul la gradatia zero.
La
(în
ohmmetrele
paralel,
corecţia
se
cu
neconectate
gol) aducîndu-se indicatorul la diviziunea co. Ohmmetrele se construiesc pentru mai multe domenii de mă'surare, care se obţin cu ajutorul unor rezistențe adiţionale montate în serie sau în paralel cu aparatul indicator.
a
46,
Pentru măsurarea rezistentelor foarte mari (peste 105 9) se folosese megohmmetre. Aceste aparate au construcţia asemănătoare cu ohmmetrele serie, dar au ca sursă de tensiune un mic
L—aht|---t £
Fig,
a [ti
Deoarece tensiunea sursei de alimentare nu rămîne constantă în timp, scăzînd datorită creșterii rezistenţei interne a bateriei odată cu îmbătrînirea acesteia, ohmmetrele sînt prevăzute cu dis-
2. Megohmmetre
E-45-20V
Alt Fall
e Ohmmetrul paralel (fig. 4.6, b) are rezistenţa de măsurat Ry onectată în paralel cu aparatul indicator. In acest caz aparatul indicator are deviația maximă cînd rezistența de măsurat are valoarea infinită, adică atunci cînd la bornele aparatului nu este tonectată nici o rezistenţă si deci tot curentul trece prin aparatul e măsurat, iar indicaţia zero corespunde valorii zero a rezistenţei de măsurat, adică atunci cînd bornele aparatului sînt scurteireuiate. În consecinţă, scara ohmmetrului paralel, gradată în ohmi, are sensul normal, Ohmmetrul serie se folosește la măsurarea rezistenţelor mari (peste 105 9), iar ohmmetrul paralel la măsurarea rezistentelor
enerator
4
Schemele ohmmetrelor,
de curent
continuu
cu magnet
permanent
(magneton),
acţionat manual, care furnizează o tensiune înaltă de 500, 1000 sau 500 V. Ca aparat indicator se utilizează un miliampermetru mag‘netoelectric cu bobină simplă sau de tip logometric. 73
EZUMAT Metode de măsurare a rezistentelor + Metode
de punte :
— puntea Wheatstone ; —
puntea
dublă Thomson.
Metode industriale : — metoda ampermetrului şi voltmetrului ; — metode de comparatie ; — cu aparate indicatoare ; ohmetre si megohmmetre.
a Fig.
. „O
4.7.
b
Schemele
Megohmmetrul
megohmmetrelor
cu
fogometru
că indicatia sa este independentă La
aceste
aparate
cu
rezistența
logometre
INTREBĂRI
magnetoelectrice.
magnetoelectrie
are
„Care este principiul
avantajul
de tensiunea sursei de alimentare, de
măsurat
Ry
se
conectează
fie
în serie (fig. 4.7, a) fie în paralel (fig. 4.7, b) cu una dintre bobinele mobile ale logometrului. Ca urmare, curentul prin una dintre bobinele mobile ale logometrului depinde de valoarea rezistenţei de măsurat, curentul prin cealalță bobină fiind independent de
aceasta.
. Deviatia logometrului este determinată de raportul curenților prin cele două bobine. Ambii curenţi fiind proportionali cu tensiunea sursei, raportul lor nu depinde de aceasta:
unde: R, şi Rp sînt rezistentele bobinelor mobile si Ry — 0 rezisten{a de protecţie. Imdicaţiile megohmmetrului cu logometru sînt deci funcţie numai de rezistența de măsurat, fiind independente de tensiunea adică
de
viteza
de
rotaţie
a
manivelei
urmare, aceste megohmmetre nu necesită nici o măsurării, Megohmmetrele cu montaj paralel se folosesc rezistentelor mici (0,02 — 0,2 MQ), iar cele pentru măsurarea rezistentelor mari (pind la 74
metodelor de punte si care sînt principalele lor ca-
racteristici ?
„Care este acesteia ? sînt
. Care
schema principiul
punţii
Wheatstone
inductorului.
reglare
Ca
prealabilă
pentru măsurarea cu montaj serie, 500—1000 MQ).
si
modul
de
ampermetrului
si
care
metodei
si montajele
este
Care este cauza erorii sistematice a acestei metode buie utilizate în funcţie de mărimea rezistenţei de cunose
și voltmetrului
caracteristicile ampermetrului comparaţie
. Care
sînt
metodele
de
, Care
sînt
aparatele
indicatoare
pentru
mele de principiu şi diferenţa dintre metode,
este
schema
lor de principiu
cu
care
si care
(cu descrierea funcţionării lor) ?
wal l= peel 1 (Rs)
sursei,
DE CONTROL
se
sint
?
a
voltmetrului ?
și care montaje tremăsurat, dacă nu se
măsurarea pot
echilibrare
măsura
principalele
rezistentelor? Scherezistentele ? Care
tipuri
constructive
say
de ampermetru
(pu
1. Măsurarea puterii în circuitele de curen t continuu cu ampermetrul și voltmetrul curent continuu puterea cons umată într-un circuit fiind produsul dintre intensitatea curen ti ului care circulă prin circuitşi tensiunea aplicată la born e, valoarea sa se poate alla înmulţindu-se indicaţia J a unui ampermetru montat în serie in circuit, cu indicatia U a unui voltmetru montat în derivație, adică Pa = UI. Schema se
indicatiilor
ea puterea
dul
— pa = UI —Ru
PB,
ampermetrului
consumată
de
şi
voltmetru
aval:
voltmetrului,
[pr =U
ly=
P= Uli = Py = pp = pL
și voltmetrului, curentul si res-
de eroare sistematică, Această eroare depinde de raportul dintre vezistența receptorului si valoarea rezistentelor aparatelor de maat folosite ; ea este cu atit mai mică în cazul montajului aval cit rezistența receptorului R este mai mică în comparaţie cu tenţa voltmetrului Ry, iar în cazul montajului amonte, cu cît rezistenţa receptorului R este mai mare în comparaţie cu rezistenţa ampermetrului Ru.
cu
poate realiza fie în montaj aval (fig. 51 @) fie in montaj amonte (fig. 5.1, b), we Din cauza consumului propriu i două aparate de măsurat, ambele montaje dau o eroa al celor r e sistematică de metodă. De aceea, pentru determinarea puter ii efective P consumata în receptor „trebuie se corecteze puterea măsurată P, dată de produsul
amonte :
pectiv căderea de tensiune în receptor, acă nu se cunose caracteristicile aparatelor de măsurat şi veloarea puterii absorbite se determină din produsul indicaţiilor ampermetrului și voltmetrului, rezultatul măsu este afectat
A. Măsurarea puterii active
în
în montajul
vide Ry şi Ry sînt rezistentele ampermetrului fy -— curentul prin voltmetru, iar IA si Uy —
V
Măsurarea puterii și energiei electrice
egală
R4l2)
= Py
Un
P = CAPITOLUL
==
scăzindu-se ae iti ~~} în montaRr,
2. Măsurarea
active cu wattmetrul
Măsurarea directă i puterii active se efectuează cu wattmetre de tip electrodinamic (în curent continuu şi curent alternativ) sau de tip de inducţie (numai în curent alternativ).
Wattmetrele electrodinamice sînt dispozitive de măsurat electro-
dinamice
cu
cîmp
radial
ale
căror
deviații
sînt
proporţionale
în
curent continuu cu produsul curentilor prin bobina fixă şi cea mobilă, iar în curent alternativ şi cu cosinusul unghiului de defazaj intre curenţi. Spre deosebire de ampermetrele şi voltmetrele eleciredinamice,
Ry
puterii
în circuitele de curent continuu şi de curent alternativ monofazat
bobinele
ple, ci formează necteazd
sevcină |
eu
dispozitivului
circuite
independente
de
măsurat
nu
se
(fig. 5.2) ; bobina
în serie cu circuitul de măsurat,
leagă
între
fixă se co-
prin ea trecînd curentul
de
si formînd circuitul de curent, iar bobina mobilă — in serie
o rezistență
adițională
Raa
se
conectează
în paralel
la
circuitul
de măsurat, aplicindu-i-se astfel tensiunea rețelei U si formînd cireuttul de tensiune. In felul acesta prin cele două bobine trec curenţi diferiţi :
hd unde Fig.
76
5.1. Măsurarea
puterii
cu ampermelrul
şi voltmetrul.
este
și le
Za 23 Ry este impedanta
aproximativ
egală
este practic neglijabilă.
cu
Bi
totală a circuitului
rezistența
sa
Rg,
de tensiune,
deoarece
inductanta
care
sa
77
Ca
urmare
deviația
wattinetrului
electrodinamic
circuitele de curent continuu :
4 > Pa 1 Înfa = ki RyU~=
este
pentru
E
A KP,
iar pentru circuitele de curent alternativ :
Ps
u
a = RuLy cos (Îl)
Ps
= 81 Re Cos (.U)
=
n
FI 2
+
cos g =
K P,eoa P
adică este proporțională cu Puterea activă dată de tensiunea aplicată circuitului de tensiune si de curentul care trece prin bobina de curent a dispozitivului di e măsurat. Scara wattmetrului electrodinamic este uniforma. Bobina fixă (de curent) a wattmetr ului este alcătuită dintr-un număr mic de spire de secţiune mare, iar bobina mobilă (de tensiune) dintr-un număr mare de spire de La conectarea wattmetrului in circu sîrmă subţire, it trebuie respectat sensul curenților în bobine. Inversarea sensului curentului în una dintre babine provoacă schimbarea sensului forțelor de acţiune reciprocă și a sensului de deviaţie a bobinei mobile. De aceea bornele bobinelor care se conectează la sursa de alimentare (bornele de intrare) se notează atît pe aparate, cit și pe schemă printr-o steluţă. Rezistența adițională se conectează totdeauna după bobina mobilă, în part în circuitul de tensiune ea dinspre sarcină. Wattmetrele electrodinamice se cons truiese de obicei pentru două valori nominale ale curentul ui din circuitele de curent şi mai multe tensiuni nominale ale cireu itului de tensiune, De obicei wattmetrele sînt astfel construite încît deviația maximă a acului indicator corespunde la curentul și tensiunea nominală si cos @ = 1. Cu aceste valor i se determină constanta wattmetrului, adică numărul de
wati care corespunde la o divi ziune a Scării gradate, Astfel, dacă watt metrul are 150 diviziuni si este construit pentru o tensiune! nomi nală de 150 V si un curent nomi nal de 5 A, la cos p 1, constanta sa va fi:
5150-15 = 8
a
ol Generator 3
pi
||
Generator
Li
Schemele 78
de conectare
a wattmebrului
de
legare
a bobinei
fi îi
ae
de
neglijate, eMag
obicei,
tenja
bobinei
Lă electrodinamic.
Al]
|
tensiune
faţă
ge cm
iste date în ii IE, pensii concurat pu
şi ca urmare trebuie efectuate corectiile ; în a ue conectează încireuit în monte) aval, deoarece
cunoscindu-se de
tensiune,
rezis-
rw
corec-
lia se calculează mai uşor, i La măsurările la care nu se face corectia erorii de metodă, wattmetrele se conectează în circuit de obicei în deoarece puterea
montaj amonte, consumată A
bobina de curent este mai mi decit cea consumată în bobina de tensiune. SI
Cînd tensiunile și curenţii în circuitele de măsurare depășesc
valorile
nominale
ale wattmetru-
lui, acesta se conectează în circuit prin intermediul iransforma-
o
toarelor de măsurat. După cum. se utilizează un singur transformator de măsurat (de curent sau
q
de tensiune) sau ambele transformatoare, se disting montaje se-
as
7
ope an
miindirecte (fig. 5.3, a şi b) s respectiv îndirecte (fig. 5.3, G In
acest
P„
se
caz,
obţine
exemplu
direct.
Rod
de
iile wattmetrului sînt afectate de o ero: Suna ta de putere în bobina ge curent sau La măsurarea puterilor mici erorile datora
de
o£] Rog
modul
puterea
inmultind
mă: urati
pentru
o
in-
~ oOo
montajul
puterii active ,
în circuite trifazate a)
s,
Pi
e Misurarea puterii active in
circuite neutru,
ja
/
i
i
p
E j A
Pn = Kin Kun Po
3. Masurarea
|
5
indicatia
wattmetrului P» cu rapoartele de transformare nominale Kim şi Kun,
Widiv.
We
SI
După
curent, schemele de conectare pe E ati ee ses a wonte (fig. 5.2, a) sau în montaj av yb). i e puli fel ca i pi ea Piitezi ou See ol vole), fae
trifazate
fără
conductor
Pig.
5.3,
Sehearcitlibe chemele
de
aitsanses: 8
Dif 00 5 waltmetrul prin. inter mediul
transtoxmiatoarslon surat,
de
mă-
79
7
San
NJ
3
els
A =
|
a
+
3
6
al circuitelor
cu tensiuni nesimetrice caracterul sarcinii şi al
trifazate, fara conductor
neutru,
Fig.
şi curenți dezechilibrafi, independent de schemei de conexiuni, puterea activă este
—
egală cu suma puterilor pe fiecare fază :
P = Use În 008 ut
Uso la 008 Py 1 Uso Is 008 5,
—
în care Uio, Uz, Ugg şi Ii fy, I3 sint tensiunile şi respectiv curenlii
bina
de
se
respectivă neutru al
conecta poate
fi
poate
măsura
curent
cu
trei
wattmetre
pe cîte o fază și cu
bobina
montate
de
fiecare
tensiune
cu
între faza
si punctul neutru al sarcinii (lig. 5.4, a), Dacă punctul sarcinii nu este accesibil, bobinele de tensiune se pot
la un punct neutru oarecare,
Se
comun
N (fig. 5.4, b) al cărui
demonstrează
că
în
acest
caz
potenţial
indicaţiile
P;,
Py şi Py ale wattmetrelor diferă de puterea consumată pe fiecare fază, însă suma lor algebrică rămîne constantă si egală cu puterea activă trilazată, Dacă
punctul
trei faze, devenită pe faza respectivă
de
tensiune
nu-i
neutru
comun
în acest va avea
este
aplicată
N
se plasează
caz lază indicatia nici
pe
una
dintre
cele
de referinţă, wattmetrul de nulă, deoarece bobinei sale
o tensiune,
însă
suma
a
neutru,
nesimetric
si dezechilibrat,
se
poate
măsura
nu-
mai cu două wattmetre, avînd fiecare bobina de curent montată pe cite o fază, iar bobina de tensiune legată între faza respectivă şi faza de referinţă liberă. După
faza
de referinţă
aleasă
există
a celor două wattmetre (fig. 5.5), cărora expresii ale puterii active trifazate :
80
trei modalităţi
le corespund
de montare
următoarele
Li
=
În
gale
A
Ste)
=
Ww
3
ID
e Vp,
6
e
Măsurarea puterii active cu două watimetre în circuite fără conductor neutru, nesimetrice si dezechilibrate,
trifazate
faza 3 de referinţă (fig. 5.5, a) :
~ = P = Us n cos Uys În) ++ Uza Ia COS (Uys ln) = Pa faza 2 de reterinţă (fig. 5.5, b):
Ugg Ti cos (Usa Di) N
Usa Ia 008 (Usa li) = Pr + Pas DN
faza 1 de referinţă (fig. 5.5, c) :
P=
N
N
Us la Cos (Ugy 12) + Ug Ig cos (Us, 13) = Pa + Po.
În funcţie de caracterul sarcinii, unul dintre wattmetre poate 'să dea indicaţii negative dacă unghiul dintre tensiunea aplicată şi curent este mai mare de 90°. În aceste cazuri, dacă wattmetrul nu esta
prevăzut
curentului acestei
cu
un
comutator
special
pentru
inversarea
sensului
în bobina de tensiune, se inversează legăturile la bornele
bobine
si
indicaţia
se
tului trifazat fiind astfel egală wattmetre +
ia cu
cu
semnul
diferenţa
P= Py + (— Py)
algebrică
a indicatiilor celorlalte două wattmetre rămîne aceeași și egală cu puterea trilazată. Rezultă deci că în acest fel se poate renunța la un wattmetru și astfel puterea activă a unui circuit trifazat fără conductor
—
bo-
4
3
P=
pe fază, iar q@, w, şi qa defazajele dintre tensiuni gi curenţi. Ca urmare puterea activă totală într-un circuit trifazat fara conductor
neuiru
5.5,
7
il
+
Fig. 54. Măsurarea puterii active cu trei wattmetre in circuite trifazate fără conductor neuiru, nesimetrice şi dezechilibrate, În cazul general
fo
bt
Asu
„Pee
ny
3
7
*
ane
At
J * =
3
feepler
*
v cs d
7
minus,
puterea
indicatiilor
celor
circui-
două
= Py = Py
In cazul particular al circuitelor trifazate cu tensiuni simetrice i curenţi echilibraţi, cînd tensiunile, curenţii si detazajele sînt egale ntre ele:
Up
= Uy = Uy
Sel;
n=h=h=l
nghiurile dintre tensiunile aplicate enţii prin bobinele de curent sint :
Uy1,= 30° —9,
si
Și p=p=p=p
bobinelor
de
tensiune
şi cu-
=
Vas J, = 380° + 9. 81
înlocuindu-se aceste valori în relaţia puterii pentru faza 3, vezultă că puterea P măsurată obţinută din indicaţiile celor două wattmetre este : P =P, +P, = UT cos (30° —¢) + UT cos (30° + 9) = U 152 cos 30° cos e =
BUI
adică tocmai puterea totală trifazată. Măsurarea puterii active cu schema poate
realiza
şi
două
pe
circuitul,
întrerupe
singur
un
cu
celor
o măsurare
fazate care constau monofazate,
montate
mai
trifazat,
construit
s-au
comodă
ae di. din; două = dispozitive conform
succesiv,
din fazele-circuitului
schemei
celor
se
wattmetre
două
conectat
wattmetru
torul unui comutator wattmetrie special.
Pentru
cos 9, a
fără
cu aju-
wattmetre.
cu tensiuni simetrice şi curenți defazajele dintre ele fiind acecele trei, faze sint egale si astiel cu un singur wattmetru. Acesta
se montează cu bobina de curent pe ună din faze și cu bobina de tensiune între faza respectivă şi punctul neutru al sarcinii. Punctul neutru fiind accesibil numai in cazul| sarcinilor simetrice legate
Măsurarea
area
|
.
puterii acti
ys
ă
trifaz
active în circuite
iranstormatoarelen io fără conductor nen
tru, prin
intermediul
er
Wattmetru, în circuite simetrice și echilibrate, E P trifazate in care tensiunile şi curenții mn
6 =x Gan euedoudl wattmetre, în circuite nesimetrice ;
Watt-
celor a. metrele electrodinamice trifazate au bobinele mobile pe acelaşi ax, astfel incit cumăsurat fixate de e două dispozitiv il BR să plurile lor active se însumează,
circuitelor trifdzate In cazul echilibrati, tensiunile, curenţii si leasi pe fiecare fază, puterile pe puterea activă se poate măsura
Bree
:
de măsurat wattmetrice două
5.7,
ig.
tri-
wattmetre
In a
circuitele ;
‘
depășesc
ome ale wattmetrelor, măsurarea puterii se pes ien Be Jiul tratifprmafoanaleni de măsurat, în montaj semisau indirect [măsurare fata ey, Mig. 5.7), In scopul protecţiei circuitelor de [ij tăsurărite. i © ove ul pătrunderii accidentale a tensiunii înalte,
[ăi sunctul secundare ale transformatoarelor de curent, împreună „Pa ie rae al transformatoarelor de tensiune sint legate la Wocitivatat de ul eae diferenţa de tensiune dintre bobinele dis-
e nd Surat ale unui wattmetru este de circa 100 V Asa în stea (fig. 5.6, a), de obicei este creat în mod artificial cu ajua transformatoarelor de tensiune). ea e, totală rezistenţa cu torul a două rezistenţe adiţionale Ry si Ry egale watimetre este cea mai utilizată schemă de ouă E îi, ccurare [i Valoarea 6). 5.6, (fig. wattmetrului a tensiune a circuitului de în circuitele trifazate fără conductor cite Sat ee Troutra puterii active trifazate P se obţine inmulfind cu trei indicaţia Pa că poate fi folosită în cazul avantajul pkezintă dei, ei al onora deseste monofazat a wattmetrului (P = 3Pu). Dacă wattmetrul și curenţi dezechitinat să funcţioneze permanent în circuite trifazate echilibrate, fibrati i feces or cu tensiuni nesimetrice Schema cu măsurat. de aparate două DUR Decca, SA [ie wattmetre scaraa sa se pradează astfel incit să indice direct puterea activa iei se folosește rar, numai la măsurarea puterilor mici, trifazata. simetriei circuitului 3pnd este nec ară trifazat (de ară menţinerea i i i aW ky
td
rol
5
28
E
ae
pi
emplu
—
Fall |
4
0
e Măsurarea ă
reuite Meutru,
“In
82
rakes,
Paleti scftve
ri
in
since
aul
trifazate
circuitele
i .
motoarelor
puterii cu
trifazate
i uctor neutru,
ig. 56. Măsurarea puterii active cu un singur wattmetru în cir-
Fig.
încercarea
puterea
active
de
in
conductor
cu
activa
con-
se
ldsoard cu trei wattmetre monaie cu bobinele de curent pe fieare fisa şi cu bobinele de tenlime legate la fazele respective
|
i
la conductorul
neutru
care
este
mică /*
putere).
“IA