اندازه گیری پارامترهای الکتریکی جریان، ولتاژ، مقاومت

صفحه 1 از 2

ابزارهای الکتریکی برای اندازه گیری مقادیر مختلف

به طور معمول، اصطلاح "اندازه گیری" به عنوان فرآیند مقایسه یک کمیت اندازه گیری شده با یک کمیت فیزیکی همگن با اندازه شناخته شده، که اندازه گیری نامیده می شود، درک می شود. در نتیجه، اندازه گیری یک فرآیند اطلاعاتی است که نتیجه آن دریافت اطلاعات اندازه گیری - اطلاعات کمی (عددی) در مورد کمیت های مورد اندازه گیری است.
یک دستگاه اندازه گیری برای تولید سیگنالی از اطلاعات اندازه گیری به شکلی طراحی شده است که برای درک مستقیم ناظر (انسان) قابل دسترسی باشد. با توجه به روش تولید قرائت، ابزارهای اندازه گیری به دو دسته نشان دهنده و ضبط تقسیم می شوند.

دستگاه ضبط حاوی مکانیزمی برای ضبط خواندن است. اگر دستگاه ضبط قرائت ها را به صورت نمودار ارائه دهد، به آن ضبط کننده می گویند.
ابزارهای اندازه گیری الکتریکی نه تنها برای اندازه گیری طراحی شده اند مقادیر الکتریکی- ولتاژ، قدرت، فرکانس و جریان قدرت، مقاومت، بلکه مقادیر غیر الکتریکی- دما، رطوبت، سطح، فشار، و غیره. ابزارهای اندازه گیری الکتریکی که قرائت آنها از یک مقیاس کالیبراسیون ثابت خوانده می شود، که نسبت به آن نشانگر یا نشانگر نور به آرامی حرکت می کند، آنالوگ نامیده می شود. ابزارهایی که قرائت آنها به صورت دیجیتالی بر روی دستگاه مخصوص قرائت ارائه می شود و به صورت گسسته (در مرحله) با تغییر آرام در مقدار اندازه گیری شده تغییر می کند، دیجیتال نامیده می شود.

ابزارهای اندازه گیری الکتریکی آنالوگ دارای مکانیزم اندازه گیری الکترومکانیکی هستند که یک کمیت الکتریکی را به انحراف یک سیستم متحرک و یک اشاره گر (پیکان) مرتبط تبدیل می کند. تبدیل انرژی الکتریکیمقدار اندازه گیری شده به انرژی مکانیکی، انحراف سیستم متحرک و اشاره گر در نتیجه تعامل میدان های مغناطیسی و الکتریکی رخ می دهد.
تمام اطلاعات در مورد اصل عملکرد دستگاه، واحدهای اندازه گیری، دقت، ایمنی و غیره در مقیاس دستگاه نشان داده شده است (شکل 1).
علامت های زیر معمولاً برای دستگاه ها اعمال می شوند.

1. واحدهای اندازه گیری پایه I: آمپر - A، کیلو آمپر - kA، میلی آمپر - tA، میکرو آمپر - μΑ، کیلوولت - کیلوولت، ولت - V، میلی ولت - mV، کیلووات - کیلووات، وات - W، اهم - Ω، کیلوهم - κΩ، مگا اهم - ΜΩ و غیره د

برنج. 1. مقیاس یک دستگاه آنالوگ

1. نوع دستگاه علامت گذاری دستگاه از یک حرف و یک عدد چهار رقمی تشکیل شده است. نامه اصل عملکرد دستگاه را نشان می دهد (M - magnetoelectric، E - الکترومغناطیسی، D - الکترودینامیک و غیره).
2. نوع جریان. ثابت با -، متغیر ~، ثابت و متغیر = نشان داده می شود.
3. اصل عملکرد دستگاه. ابزارهای اندازه گیری الکتریکی بسته به اصل فیزیکی بدست آوردن نیروی مکانیکی که قسمت متحرک را با اشاره گر ابزار حرکت می دهد به چند گروه اصلی طبقه بندی می شوند (جدول 1).

1. طبقه بندی برق ابزار اندازه گیری

نام دستگاه	مشروط تعیین	پدیده فیزیکی
مغناطیسی با قاب متحرک		برهمکنش میدان های مغناطیسی یک آهنربای دائمی و یک هادی با جریان
مغناطیسی با یکسو کننده
الکترومغناطیسی		عقب نشینی یک هسته فولادی توسط میدان مغناطیسی یک سیم پیچ حامل جریان
الکترودینامیک		برهمکنش دو هادی با جریان

5. امنیت. در داخل ستاره پنج پر ولتاژ تست بر حسب کیلو ولت است.
6. موقعیت استفاده شده: از دستگاه با ترازو در حالت عمودی استفاده کنید - _1_; وقتی مقیاس افقی است - I 1; در یک موقعیت شیب دار (در زاویه، به عنوان مثال، 60 درجه) - Ζ 60 درجه.

1. کلاس دقت - خطایی را که این دستگاه در نتیجه وارد می کند مشخص می کند. خطاها همیشه در اندازه گیری ها اجتناب ناپذیر هستند. تفاوت بین دستگاه خواندن x„ و مقدار واقعی مقدار اندازه گیری شده x را خطای مطلق می نامند: Ax = = xn - xr. با این حال، قضاوت در مورد دقت اندازه گیری ها بر اساس مقدار خطای مطلق دشوار است. بنابراین، برای نشان دادن و عادی سازی خطای ابزار، از خطای نسبی کاهش یافته استفاده می شود که نسبت خطای مطلق به حداکثر مقدار ممکن اندازه گیری شده - حد بالایی اندازه گیری های xpr است.

کاهش خطای نسبی



کلاس دقت دستگاه بزرگترین خطای کاهش یافته اساسی را در درصد تعیین می کند. طبق استاندارد، ابزارهای اندازه گیری الکتریکی آنالوگ با توجه به درجه دقت به کلاس هایی تقسیم می شوند: 6; 4; 2.5; 1.5; 1.0; 0.5; 0.2; 0.1; 0.05; 0.02; 0.01 و غیره

دستگاه مغناطیسی الکتریک.

نمودار دستگاه مغناطیسی الکتریکی در شکل 2 نشان داده شده است. این دستگاه از یک آهنربای دائمی 1 و یک سیم پیچ متحرک 3 تشکیل شده است. سیم مسی، روی یک قاب آلومینیومی مستطیلی پیچیده شده است. یک سر سیم پیچ به فنر مارپیچ 5 و دیگری به فنر 6 متصل است. قاب با سیم پیچ می تواند حول یک هسته فولادی ثابت بچرخد 2. همراه با قاب و سیم پیچ، محور 4 می تواند بچرخد و بنابراین فلش نشانگر 7.

برنج. 2. نمودار یک دستگاه مغناطیسی الکتریکی:
1 - آهنربای دائمی؛ 2 - هسته؛ 3 - سیم پیچ; 4 - محور; 5، 6 - چشمه ها؛ 7 - فلش

در یک دستگاه مغناطیسی، جریان اندازه گیری شده از یک سیم پیچ عبور می کند. در نتیجه، هادی های سیم پیچ حامل جریان، خود را در میدان مغناطیسی آهنربای دائمی می یابند. سپس، طبق قانون آمپر (هادی با جریان از میدان مغناطیسی به بیرون رانده می شود)، یک نیروی مکانیکی F، متناسب با قدرت جریان در سیم پیچ دستگاه، شروع به اعمال بر روی هر هادی سیم پیچ می کند. تحت تأثیر این نیرو، قاب با سیم پیچ و همراه با آن فلش در جهت نیروی F می چرخند.
با چرخاندن فلش، فنرهای مارپیچ 5 و 6 پیچ خورده و متناسب با زاویه پیچش خود نیروی متضاد ایجاد می کنند.

برای فعال کردن اندازه گیری ها ACبا استفاده از دستگاه های سیستم الکترومغناطیسی، یک دستگاه یکسو کننده به صورت سری به دستگاه متصل می شود و جریان متناوب را به جریان مستقیم تبدیل می کند. چنین وسایلی را یکسو کننده می نامند.

دستگاه الکترومغناطیسی.

اصل کار این دستگاه بر اساس عقب نشینی هسته توسط میدان مغناطیسی یک سیم پیچ تخت است.
در مکانیسم اندازه گیری الکترومغناطیسی نشان داده شده در شکل 3، یک سیم پیچ مسطح از سیم مسی دارای یک شکاف هوایی است که در آن، هنگامی که یک میدان مغناطیسی (جریان در سیم پیچ) ظاهر می شود، یک هسته 6 ساخته شده از فولاد الکتریکی، که به طور غیرعادی بر روی محور 1 نصب شده است، وجود دارد. کشیده شده است. قطعات متحرک دمپر الکترومغناطیسی نیز بر روی محور 4 نصب شده است.

برنج. 3. نمودار دستگاه سیستم الکترومغناطیسی:
1 - سیم پیچ؛ 2، 3 - قطعات دمپر؛ 4 - محور; 5 - آهنربای دائمی دمپر; 6 - هسته؛ 7،9 - قسمت هایی از فلش؛ 8- بهار

دستگاه های الکترومغناطیسی از نظر طراحی ساده و مناسب برای کار در مدارهای جریان مستقیم و متناوب هستند. اما از آنجایی که حساسیت و دقت این دستگاه ها نسبتاً کم است، عمدتاً به عنوان دستگاه های پانل کلاس 1.5 و 2.5 استفاده می شوند که با جریان متناوب در فرکانس صنعتی 50 هرتز کار می کنند.

دستگاه های الکترودینامیکی

برنج. 4. نمودار یک دستگاه الکترودینامیک:

1، 2 - قطعات یک سیم پیچ ثابت؛ 3- سیم پیچ متحرک; 4- دمپر هوا

این دستگاه ها مجهز به مکانیزم اندازه گیری با سیم پیچ ثابت و متحرک هستند (شکل 4). یک سیم پیچ ثابت از دو قسمت (کویل) 1 و 2 تشکیل شده است که به صورت سری به هم متصل شده اند تا آنها میدان های مغناطیسیتا کردن برای متعادل کردن سریع نشانگرهای ابزار، به عنوان یک قاعده، یک دمپر هوا 4 نصب می شود.
اگر جریان 1 از سیم پیچ ثابت و جریان 2 از سیم پیچ متحرک عبور داده شود، نیروی مکانیکی وارد بر سیستم متحرک دستگاه متناسب با حاصل ضرب جریان ها خواهد بود. بنابراین، یک دستگاه الکترودینامیک می تواند نیرو، ولتاژ و توان را اندازه گیری کند جریان الکتریکیدر مدارهای جریان مستقیم و متناوب

ابزار اندازه گیری دیجیتال

اصل عملکرد آنها بر اساس تبدیل خودکار یک مقدار اندازه گیری شده پیوسته یا آنالوگ به سیگنال های گسسته در قالب یک کد است که بر اساس آن مقدار آن بر روی دستگاه خواندن به صورت دیجیتال نمایش داده می شود. مزایای ابزارهای دیجیتال نسبت به ابزارهای آنالوگ: راحتی و دقت خواندن (بدون خطای ناظر ذهنی). دقت اندازه گیری بالا، عملاً برای ابزارهای آنالوگ دست نیافتنی است. امکان ثبت (چاپ) نتایج اندازه گیری و وارد کردن آنها به رایانه به صورت کد دیجیتال یا انتقال آنها از طریق کانال های ارتباطی.



برنج. 5. نمودار عملکردی یک دستگاه اندازه گیری دیجیتال
در تکنولوژی مدرن، ابزارهای اندازه‌گیری دیجیتال برای اندازه‌گیری کمیت‌های الکتریکی، عمدتاً به شکل ابزارهای اندازه‌گیری جهانی (مولتی متر) استفاده می‌شوند که می‌توانند به طور همزمان ولتاژ، جریان، مقاومت و فرکانس سیگنال الکتریکی را اندازه‌گیری کنند.
شکل 5 نمودار عملکردی یک ابزار اندازه گیری دیجیتال را نشان می دهد. از دو دستگاه کاربردی تشکیل شده است: یک مبدل آنالوگ به دیجیتال (ADC) و یک دستگاه بازخوانی دیجیتال (DRO).

موضوع: اندازه گیری پارامترهای الکتریکی جریان، ولتاژ، مقاومت.

بیایید سعی کنیم آن را بفهمیم و به وضوح درک کنیم که چگونه اندازه گیری چنین اولیه است پارامترهای الکتریکیمانند ولتاژ، جریان و مقاومت. آنها به یکدیگر وابسته هستند. به عنوان مثال، اگر در مدار الکتریکیاگر مقدار ولتاژ ثابتی وجود داشته باشد و قدرت جریان افزایش یافته باشد، مقاومت در این مدار لزوما کاهش یافته است. یا زمانی که ولتاژ کاهش می یابد، اما زمانی که مقاومت ثابت، قدرت جریان در مدار الکتریکی نیز کاهش می یابد. با دانستن این موضوع، نمی توانید هر سه اندازه گیری پارامترهای الکتریکی مقاومت، جریان و ولتاژ را انجام دهید، اما با اندازه گیری دو، می توانید سومی را محاسبه کنید. باید از قانون اهم استفاده کرد.

و حالا در مورد خودمان اندازه گیری های الکتریکی. بیایید با اندازه گیری ولتاژ شروع کنیم. بنابراین، همانطور که می دانید، ولتاژ الکتریکی اختلاف پتانسیل بین دو نقطه است که باعث اختلاف مستقیم در میزان قدرت بارهای الکتریکی واقع در قسمت های مختلف مدار می شود. در نتیجه، ولتاژ باید نسبت به این دو نقطه اندازه گیری شود تا وجود و وجود مقدار عددیاختلاف پتانسیل داده شده برای انجام این کار، ابزارهای اندازه گیری خاصی به نام ولت متر ابتدا محدوده اندازه گیری را تنظیم می کنند (زیرا در عمل ولتاژهای کاری از میلی ولت تا کیلو ولت وجود دارد که کاملاً طیف گسترده ایابعاد). سپس، پروب های ولت متر اندازه گیری شده توسط کنتاکت را لمس کنید، جایی که مقادیر گرفته شده است ولتاژ الکتریکی. این اندازه گیری به موازات مدار مدار انجام می شود. لطفا توجه داشته باشید که اندازه گیری ثابت و ولتاژ AC، این یک چیز نیست.

اندازه گیری پارامترهای الکتریکی جریان با اندازه گیری ولتاژ مورد بحث در بالا متفاوت است. اگر در مورد اول پروب ها به سادگی به دو نقطه اعمال می شد نمودار الکتریکی، سپس در مورد قدرت جریان، لازم است بخشی از مدار الکتریکی که در آن اندازه گیری ها انجام می شود، شکسته شود و پروب های اندازه گیری دستگاه به نقطه شکست متصل شوند. این دستگاه برای اندازه گیری جریان آمپرمتر نامیده می شود. اگر با جریان متناوب سر و کار دارید و گیره های جریان خاصی دارید، می توان از این قطع شدن مدار جلوگیری کرد. با این اندازه گیری کافی است گیره جریان را در جایی که نیاز به اندازه گیری و تعیین مقادیر پارامتر الکتریکی وجود دارد به دور هادی حامل جریان بپیچید. باید در نظر داشت که جریان مستقیم و متناوب چیزهای مختلفی هستند و اندازه گیری آنها متفاوت است.

اکنون در مورد اندازه گیری پارامترهای الکتریکی مقاومت. ابزار اندازه گیری اهم متر نامیده می شود. برای انجام اندازه‌گیری مقاومت، باید مناسب‌ترین محدوده (حد) روی دستگاه را انتخاب کنید و عنصر مورد اندازه‌گیری را با پروب‌ها لمس کنید. اگر مقدار تقریبی مقاومت اندازه گیری شده از قبل مشخص نیست، با بالاترین حد ممکن شروع کنید. یعنی اهم متر (مولتی متر، تستر) را روی بالاترین حد اندازه گیری (معمولا مگا اهم) تنظیم کنید و به نشانگر نگاه کنید. هیچ قرائتی وجود ندارد، آن را روی یک حد اندازه گیری پایین تر تنظیم کنید، و به همین ترتیب تا زمانی که متر یک مقدار مقاومت خاص را ارائه دهد. اندازه گیری مقاومت باید مستقل از مدار الکتریکی انجام شود، یعنی قبل از اندازه گیری مقاومت یک قطعه، عنصر یا رسانا، باید از مدار موجود جدا شود، زیرا احتمال زیادی وجود دارد که اهم متر نادرست نشان دهد. ارزش به دلیل جذب بخش های غیر ضروری مدار الکتریکی.

به طور کلی، در حال حاضر تعداد زیادی دستگاه اندازه گیری الکترونیکی جهانی وجود دارد که در دسترس هستند که می توانید به راحتی، در صورت لزوم، یکی از پارامترهای الکتریکی را با حداکثر سرعت، دقت و راحتی اندازه گیری کنید. اگر قبلاً ندارید، یک مولتی متر دیجیتال الکترونیکی معمولی بخرید (قیمت آن کاملاً مقرون به صرفه است). تمام عملکردهای "حیاتی" را دارد - اندازه گیری جریان و ولتاژ مستقیم و متناوب، مقاومت، هدایت عناصر نیمه هادی(بررسی عملکرد دیودها، ترانزیستورها)، بررسی مدار باز. در مدل های پیشرفته تر، علاوه بر قابلیت های اساسی اندازه گیری پارامترهای الکتریکی، قابلیت های اضافی نیز وجود دارد - اندازه گیری ظرفیت، فرکانس، اندوکتانس، دما و غیره.

اندازه گیری جریان آمپرمترآمپرمتر وسیله ای برای
اندازه گیری ها
جاری،
در این منطقه جریان دارد
زنجیر. برای کاهش
تأثیر تحریف کننده بر
برقی
زنجیره ای
باید کم داشته باشد
امپدانس ورودی
دارد
حساس
عنصر،
تماس گرفت
گالوانومتر
برای
کاهش یابد
مقاومت
آمپرمتر به صورت موازی
او
حساس
عنصر
شامل شود
شانت کردن
مقاومت (شانت).

آمپرمتر نمایشی

اندازه گیری
مکانیزم
مغناطیس الکتریک
سیستم های مجهز به یک مجموعه
فلس ها و شانت ها
محدودیت ها
اندازه گیری ها
:
DC: 3A, 10A;
جریان AC: 3A، 10A.
حساسیت
گالوانومتر 5x0.00001 A/div

اندازه گیری جریان

آمپرمتر گنجانده شده است
مدار الکتریکی
به طور مداوم
با مصرف کننده،
رعایت قطبیت

افزایش حدود اندازه گیری آمپرمتر

SHUNT
–
هادی،
قابل اتصال
موازی
آمپر متر برای انبساط
حدود اندازه گیری های آن در
چنین گنجاندن قسمت شنت
جریان اندازه گیری شده منشعب است
و از طریق آمپرمتر عبور خواهد کرد
جریان n برابر کمتر است
جریان اندازه گیری شده
Ra
من
Rsh
، n
n 1
یاا

گالوانومتر D'Arsonval

گالوانومتر
D'ARSONVAL
بسیار حساس
ابزار اندازه گیری الکتریکی برای اندازه گیری جریان های کم یا
استرس اصل عملکرد آن بر اساس عمل مغناطیسی جریان است.

اندازه گیری ولتاژ الکتریکی ولت متر

ولت متر
- دستگاهی برای
اندازه گیری ها
ولتاژ
در
بخش مدار الکتریکی
برای
کاهش یابد
نفوذ
ولت متر را روشن کرد
حالت
زنجیر
او
باید
ورودی بزرگی دارند
مقاومت
ولت متر
دارد
حساس
عنصر،
تماس گرفت
گالوانومتر
برای
افزایش دهد
مقاومت
ولت متر به صورت سری با
عنصر حساس آن
شامل شود
اضافی
مقاومت

تنظیم جریان و ولتاژ توسط رئوستات

تنظیم فعلی توسط رئوستات
تنظیم ولتاژ توسط رئوستات

ولت متر نمایشی

مکانیسم اندازه گیری
مغناطیس الکتریک
سیستم های مجهز به یک مجموعه
ترازو و اضافی
مقاومت
دی سی:
5 ولت، 15 ولت.
AC:
15 ولت، 250 ولت.
حساسیت
گالوانومتر
5x0.00001 V/div

10. اندازه گیری ولتاژ

ولت متر
شامل شود
موازی
بخش از زنجیره، در
که اندازه گیری می شود
ولتاژ،
مشاهده کردن
قطبیت

11. افزایش حدود اندازه گیری ولت متر

اضافی
مقاومت
–
اضافی
مقاومت،
به صورت سری با
ولت متر برای گسترش آن
محدودیت های اندازه گیری با این
شمول
اضافی
ولتاژ مقاومت در
ولت متر n برابر کمتر خواهد بود
اندازه گیری شد.

12. پتانسیومتر

اصل عملکرد پتانسیومتر
مدار منبع تغذیه لامپ از طریق پتانسیومتر

13. اندازه گیری مقاومت به روش آمپرمتر و ولت متر

گزینه های مونتاژ مدار اندازه گیری
طرح I
طرح دوم

14. روش های اندازه گیری مقاومت

پل
اندازه گیری
(پل
وتستون)
–
اندازه گیری
زنجیر،
برای اندازه گیری استفاده می شود
روش
مقایسه ها
با
مرجع
معنی
ناشناخته
ارزش ها
مقاومت،
اندوکتانس، ظرفیت خازنی و غیره
مقادیر
اندازه گیری
پل
تماس گرفت
همچنین
اندازه گیری
دستگاه ها،
حاوی این زنجیره

15. اندازه گیری مقاومت اهم متر

OHMETER
–
دستگاه
برای
اندازه گیری ها
برقی
مقاومت،
اجازه می دهد
آنچه را که اندازه گیری می شود بشمارید
مقاومت مستقیم
در مقیاس
در دستگاه های مدرن برای
اندازه گیری مقاومت و
سایر مقادیر الکتریکی
از اصول دیگر استفاده می شود و
صادر می شوند
نتایج
V
فرم دیجیتال

16. اصل عملکرد یک اهم متر

ساده ترین اهم متر شامل
از
منبع
جاری،
متغیر
مقاومت
و
متر حساس
جریان (میکرو متر)، مقیاس
که فارغ التحصیل شده است
اوه
در
اتصال
مقاومت ناشناخته
فلش
میکرو آمپرمتر
منحرف خواهد شد
کمتر
متصل است
مقاومت بنابراین در
مقیاس
اهم متر
صفر
تقسیم در سمت راست است، و
سمت چپ انتهایی مشخص شده است
علامت "بی نهایت"
نمودار شماتیک یک اهم متر

17. نتیجه گیری

اندازه گیری کمیت های الکتریکی مانند
مانند ولتاژ، مقاومت، جریان
و غیره با استفاده از انواع مختلف تولید می شوند
ابزارهای اندازه گیری، مدارها
و دستگاه های خاص تایپ کنید
ابزار اندازه گیری بستگی به نوع و
اندازه (محدوده مقادیر)
مقدار اندازه گیری شده، و همچنین از
دقت اندازه گیری مورد نیاز