Айнымалы токтар және кернеулерді өлшеудің жұмыстық құралдары болып табылатын амперметрлер (микро-, милли-, килоамперметрлер),  вольтметрлер (микро-, милли-, киловольтметрлер), айнымалы токтың компенсаторлары, әмбебап және құрама аспаптар, сонымен қатар тіркейтін аспаптар және электрондық осциллографтар.

         Айнымалы токтар және кернеулерді өлшеудің ерекшелігі – олар уақыт бойынша өзгеретіні. Жалпы жағдайда уақыт бойынша өзгеретін шама өзінің кез келген уақыттағы лездік мәндерімен толық анықталады. Уақыт бойынша айнымалы шамалар тағыда өзінің жеке параметрлерімен сипатталануы мүмкін (мысалы, амплитудасымен) немесе интегралдық параметрлерімен – олар ретінде әрекеттік мәні пайдаланылады

                                                   ,                                                   (8.1)

орташатүзетілген мәні

                                                  ,(8.2)

және орташа мәні

                                                     .                                                 (8.3)

 

мұнда x{t) — уақыт бойынша өзгеретін шама.

         Сөйтіп, айнымалы токтар және кернеулерді өлшегенде олардың әрекеттік, амплитудалық, орташатүзетілген, орташа және лездік мәндері өлшенуі мүмкін. Электрлік өлшеулердің тәжірибесінде ең жиі өлшеуге жататын синусоидалды айнымалы токтар және кернеулер болады, әдетте олар әрекеттік мәнімен сипатталанады. Сондықтан, ток немесе кернеудің қисығы түрі синусоидалды болса, айнымалы токтар және кернеулерді өлшеудің құралдары көбінесе әрекеттік мәндерде градусталады.

         Айнымалы токтар және кернеулердің әрекеттік мәндерін өлшеуі әртүрлі өлшеу құралдарымен жасалынады, олардың арасында ең көп таралғандары Е қосымшасында келтірілген (кестелер Е.3 және Е.4). Бұл кестелерді Е.1 және Е.2 кеслерімен салыстыруы мынаны көрсетеді – айнымалы токтар және кернеулерді өлшеудің ең кіші жоғарғы шектері тұрақтылардан бірнеше есе үлкен. Ол былай түсіндіріледі – сыртқы айнымалы магниттік өріс және паразиттік резистивті-сыйымдылық байланыстар әсерлері айнымалы шамаларды өлшегенде ең күшті [9]. Ескеру керек, Е.3 және Е.4 кестелерде келтірілген цифрлар әртүрлі аспаптардың шекті мүмкіндіктерін сипаттайды. Бірақ, өлшеу диапазонның жоғарғы шектерін сипаттайтын цифрларды, жиілік диапазонын сипаттайтын цифрларымен бір мағыналы байланыстыруға болмайды. Өлшенетін шамалар диапазоны және жиілік диапазоны арасындағы байланыс әртүрлі өлшеу құралдар үшін әртүрлі. Сөйтіп жалпы заңдылықты көрсетуге болады - өлшенетін шама мәні өскен сайын жиілік диапазонның жоғарғы шекарасы, әдеттегідей, азайады. Сонымен қатар, бұрын белгіленген, басқа заңдылық та көрінеді: жиілік өскен сайын өлшеу қателігі өседі.

---

         Синусоидалды токтар және кернеулердің орташатүзетілген  және амплитудалық Х_т мәндерін өлшеу қиын емес, себебі бұл мәндер бір мағыналы синусоиданың әрекеттік мәнімен X байланысқан:  = Х/1,11 және    Х_т = . Бұл аспаптардың жиілік диапазоны неғұрлым кең болса, соғұрлым токтар және кернеулер қисықтар түрлері өзгеруінен пайда болатын қателік кіші болады.

         Айнымалы токтар және кернеулердің орташа мәні өлшенетін токтар немесе кернеулердің тұрақты құрастырушысын сипаттайды. Айнымалы токтар және кернеулердің орташа мәндерін өлшеу үшін әдетте магнитоэлектрлік аспаптар пайдаланылады.

         Айнымалы токтар және кернеулердің лездік мәндері тіркейтін аспаптар және электрондық осциллографтармен өлшенеді. Ескеру керек, лездік мәндері бойынша токтар және кернеулердің басқа да мәндерін анықтауға болады (орташа, орташатүзетілген, әрекеттік, амплитудалық).

         Үшфазалы тізбектерде токтар және кернеулерді өлшеу ерекшелерін атап өтейік. Егер әрбір өлшенетін шама өз аспабымен өлшенетін болса, жалпы жағдайда симметриялы емес үшфазалы тізбектерде қажетті токтар және кернеулерді өлшеу құралдардың саны өлшенетін шамалар санына сәйкес болады. Симметриялы үшфазалы тізбектерде өлшеу кезінде тек қана бір линияда (фазада) ток немесе кернеуді өлшеу жасаған жеткілікті, себебі бұл жағдайда барлық линиялық (фазалық) токтар мен кернеулер бір-біріне тең. Линиялық және фазалық токтар мен кернеулер арасындағы байланыс жүктемені қосу сұлбасына тәуелді.

Симметриялы үшфазалы тізбектерде бұл байланыс белгілі арақатысымен анықталады:     және     жүктеме жұлдызша сұлбасы бойынша қосылғанда және     және    жүктеме үшбұрыш сұлбасы бойынша қосылғанда.

         Өлшеу трансформаторлар көмегімен симметриялы емес үшфазалы тізбектерде токтар мен кернеулерді өлшеген кезде қолданылатын өлшеу транформаторлар санын азайтуға болады. Мысалы ретінде 8.1, а суретінде үш линиялық токтарды өлшеу үшін екі өлшеу трансформаторлар қолдану сұлбасы келтірілген, ал 8.1, б суретінде сондай ақ линиялық кернеулерді өлшеу сұлбасы келтірілген.



 

8.1 сурет – Үшфазалы тізбекте токтарды (а) және кернеулерді (б) өлшеу сұлбалары

 

Бұл сұлбалар үшфазалы тізбектер үшін белгілі арақатынастарға негізделген: және . Токтарды өлшеу сұлбасында және  токтар А1 және А2 амперметрлермен өлшенгенде токты өлшеу трансформаторлардың К және К трансформация коэффициенттері есепке алынады, яғни   и 

---

. Амперметр А3 қосылғаны сондай, одан токтар қосындысы ағады, яғни . Егер К = К болса, онда . Мұнда «минус» таңбасы токтың фазасы өзгергенін көрсетеді, ал амперметрлер көрсетімдері өлшенетін токтың фазасына тәуелді емес екені белгілі, сондықтан А3 амперметрдің көрсетімі бойынша  тоғын анықтауға болады.

Линиялық кернеулерді өлшеу сұлбасы ұқсас жұмыс істейді.

Тақырып бойынша қосымша ақпаратты [4,6,8,9,12,13] әдебиеттен алуға болады.

   

---

9 дәріс. Қуат, энергия және электр мөлшерін өлшеу

 

Дәрістің мазмұны: тұрақты және айнымалы бірфазалы токтың қуаты және энергиясы, үшфазалы тізбектердің актив және реактив қуаты.

 

Дәрістің мақсаты: қуат, энергия және электр мөлшерін өлшеу құралдарын және әдістерін оқу.

 

         9.1 Қуат, энергия, электр мөлшері және оларды өлшеу эдістері

 

         Физикалық объекттердің, процестердің және құбылыстардың көбісінің негізгі мінезделері болып құат пен энергия табылады. Сондықтан құат пен энергияны анықтау – ол өлшеудің өте көп таралған түрі. Энергия және сондай ақ қуаттың түрлері өте көп: электрлік, жылулық, механикалық, сәулелену қуаты және т.б. Ең көп таралғандары бұл электрлік қуат пен энергияны өлшеу. Қуат пен энергияның басқа түрлерін де өлшеуі электрлік әдістерімен жасалынады. Кәзіргі заман тәжірибеде электрлік қуатты өлшеу кең шектерде талап етіледі: 10 ²⁰ Вт-тан көптеген миллиард Вт- тарға дейін. Басқа энергетикалық электрлік шамалар сияқты, қуат пен энергияны кең жиілік диапазонда өлшейді: 0-ден (тұрақты ток) 10⁹ Гц-ке дейін және одан да үлкен.

         Тұрақты ток электр тізбегінде қуатты осы өрнектердің біреуімен көрсетуге болады

                               ,                           (9.1)

мұнда I— тізбектегі ток;

          U — R кедергісі бар жүктемеде кернеу кемуі;

          q — уақыт бірлігінде жүктемеде шығатын жылу мөлшері.

         Айнымалы токтың бірфазалы электр тізбегіндегі актив қуаты Т периодтағы қуаттың орташа мәні болып анықталады

                                             ,                                               (9.2)

мұнда и, i және р —кернеу, ток және  құаттың лездік мәндеріне сәйкес.

         Ток және кернеу уақыт бойынша синусоидалды функциялар болса, онда актив қуат мына өрнекпен есептеленеді

                                                       .                                                     (9.3)    

Көбейткіш       cos      қуат коэффициенты деп аталады, ал S  = UI – толық қуаты дейді, ол актив қуатты тек қана актив жүктеме кезінде анықтайды, яғни cos = 1 болған кезде.

---

         Әртүрлі электротехникалық құрылғыларды есептегенде және олардың тиімділігін бағалағанда реактив қуат ұғымы қолданылады, ол синусоидалды

процесс үшін мына өрнекпен анықталады

                                                          .                                                  (9.4)

         Құат коэффициенті актив қуаттың толық қуатқа қатынасы болып анықталады:

                                                             .                                                 (9.5)

         Көпфазалы тізбек үшін актив және реактив қуаттар өрнектері мынадай түрде болады

                                          ,                           (9.6)

мұнда U_ф және I_ф — фазалық кернеу және токтардың әрекеттік мәндері;

           — сәйкес фазалық кернеулер және токтар арасындағы фазалық ығысу бұрышы;

           п — фазалар саны.

         Электрэнергияны тек қана ірі тұтынушыларда реактив қуатын өлшеудің мағынасы бар, олар әр уақытта үшфазалы айнымалы токпен қамтамасыз етіледі.

         Уақыт бойынша қуаттың интегралы болатын, электр энергияның өрнегі жоғарыда келтірілген қуаттың өрнектерін интегралдау жолымен табылады. Сондықтан электр энергияны санауыш өзі, әдетте, қуатты өлшеу түрлендіргіші және интегратор болып табылады, сол ретінде механикалық немесе электрлік санауыштар қолданылады.

         Қолданылатын өлшеу түрлендіргіштер түріне тәуелді қуатты (энергияны) өлшеу әдістері мыналарға бөлінеді: электрмеханикалық, электрлік, электржылулық (калориметрлік) және салыстыру әдісі.

         Электр энергияны өлшеу диапазоны номиналды (максималды) токтар мен кернеулердің өзгеру диапазонымен анықталады. Әртүрлі электртехникалық құрылгылармен тұтынылатын энергия үшін токты өлшеу диапазонның төменгі шегі 10 А тең, ал кернеудің – 10 В. Бірақ ондай кіші энергияларды тікелей өлшеу үшін өлшеу құралдары болмайды, сондықтан энергияның кіші мәндері жанама әдістермен анықталады (мысалы, қуатпен уақыт анықталады). Токты өлшеу диапазонның жоғарғы шегі 10 А, ал кернеудің — 10 В. Энергияны өлшеудің рұқсат етілетін қателігі мына шектерден шықпау керек ±(0,1— 2,5) %.

         Реактив энергиясын өлшеу тек қана өнеркәсіп үшфазалы тізбектер үшін керек. Сондықтан, бұл жағдайда, токты өлшеу диапазонның төменгі шегі 1 А деңгейінде болады, ал кернеудің – 100 В. Энергияны тікелей өлшеген кезде токты өлшеу диапазонның жоғарғы шегі 50 А тең және кернеудің – 380 В. Реактив энергияны өлшеудің рұқсат етілетін қателігі мына деңгейде болу керек ±(1— 2,5)

---

Смотрите также файлы

• Вопросы с ядрами какого нерва связаны жизненно важные центры ствола мозга Назовите нервы, выходящие из ствола мозга.doc

• Методические указания к лабораторной работе 2 Изучение конструкции червячного редуктора.doc

• Банковская система в рф.docx

• Методичні рекомендації для інтернів з семінарського заняття Навчальна дисципліна Педіатрія Тема заняття Геморагічний синдром диференційний діагноз, методи обстеження, лікарська тактика..docx

• Рисунок Схема вэу на базе асинхронного генератора аг асинхронный генератор.docx