14
REFERAT MATERIA: STATISTIC ŞI PRELUCRAREA DATELOR EXPERIMENTALE TEMA: APARATE DE MÃSURÃ PENTRU MÃRIMI ELECTRICE STUDENT: ŞERBÃNICÃ IONUŢ-CÃTÃLIN ANUL: I GRUPA: I SUBGRUPA: III

Aparate Pentru Masurarea Marimilor Electrice

Embed Size (px)

Citation preview

REFERAT

MATERIA: STATISTIC ŞI PRELUCRAREA DATELOR EXPERIMENTALE

TEMA: APARATE DE MÃSURÃ PENTRU MÃRIMI ELECTRICE

STUDENT: ŞERBÃNICÃ IONUŢ-CÃTÃLINANUL: IGRUPA: ISUBGRUPA: III

  

Elementele componente ale aparatelor de măsurat sunt: - dispozitivul de măsurat : ansamblul partilor constructive care produce mişcarea sistemului mobil, a cărui deplasare depinde

de mărimea de măsurat; - elemente de prelucrare a semnalelor: accesorii sau componente care produc modificarea semnalelor (ca mărime, formă, fază) sau realizează diferite operaţii matematice asupra semnalelor (adunare, scădere, înmulţire, împărţire, logaritmare, derivare, integrare) în scopul adaptarii lor la dispozitivele de măsurat utilizate; - traductor: element de intrare în lantul de măsurare, care transforma mărimea de măsurat într-o mărime electrică, adecvată schemei funcţionale sau instalaţiei de măsurat respective; - elemente de referinţă: părţi constructive care furnizeaza mărimi cu parametrii caracteristici de valoare cunoscută cu precizie (tensiune, curent, rezistenţă, inductivitate, capacitate, durată) utilizate în aparate bazate pe metode de compensaţţie sau de punte; - elemente auxiliare: părţi constructive care participă la realizarea şi corecta functionare a aparatului: surse de alimentare, elemente de protejare împotriva factorilor perturbatori (temperatura, câmpuri electromagnetice, vibraţii, umiditate), elemente de fixare si consolidare a părţilor constructive distincte, elemente de conectare, etc. Elementele menţionate pot fi interioare sau exterioare (caz în care se numesc accesorii).

Clasificarea aparatelor de măsură se poate face după: - mărimea electrică masurată: galvanometre, ampermetre, voltmetre, ohmmetre, wattmetre, frecventmetre, contoare, punţi (de rezistenţe, de capacităţi, de inductivităţi) etc.; - după construcţie şi principiu de funcţionare:

După construcţie exista dispozitive: - pentru obţinerea unei singure interacţiuni (simple); - pentru producerea a două interacţiuni (cupluri) de sensuri contrare (logometre).

După principiul de funcţionare : - dispozitive magnetoelectrice; - feromagnetice; - electrodinamice; - de inducţie; - termice; - electrostatice; - cu vibraţii;

- magnetoelectrice cu redresoare; - magnetoelectrice cu termoelemente, etc.

Pentru indicarea principiului de funcţionare se utilizează simboluri caracteristice înscrise pe cadranul aparatului, după modul de prezentare a rezultatului măsurării : - aparate indicatoare prevăzute cu dispozitive de citire a indicatiei, putând fi la rândul lor : - de poziţie - indica valoarea actuală a mărimii; - integratoare - cu indicaţia in funcţie de integrala definita a mărimii, într-un interval de timp; - aparate înregistratoare, care pot fi: - înregistratoare si indicatoare pentru supravegherea uneia sau mai multor mărimi; - pentru înregistrarea avariilor (viteza diagramei creşte automat pentru intervale de câteva secunde); - pentru înregistrarea modului de lucru a protecţiei; - dupa clasa de precizie şi legat de aceasta, dupa destinaţie : - aparate de laborator - de clasă 0,5; 0,2; 0,1 sau mai mica decât 0,1 şi care pot fi folosite ca: - aparate de lucru (măăsurări curente); - aparate de verificare (a aparatelor de lucru); - aparate etalon (păstrează şi transmit unităţile de măsură către aparatele de verificare); - aparate de exploatare, de clasă 0,5; 1; 1,5; 2,5; 5, care pot fi de serviciu (tehnice) sau de tablou, cu funcţii de măsurare, de supraveghere sau de control a mărimilor respective; - alte criterii : - anumite caracteristici tehnice pe care le satisfac (rezistenţa la şocuri, vibraţii, acceleraţii, climatice, antiex); - forma cutiei sau scării gradate (rotunde, dreptunghiulare); - felul montajului: (aparent; îngropat în panou); - poziţia de funcţionare: cu cadran vertical, orizontal sau înclinat sub un anumit unghi.

    

În componenţa dispozitivelor de măsurat deosebim : - elemente active - între care se creeaza interacţiunile (de obicei forţe sau momente) si care imprimă miscarea parţilor mobile; - elemente auxiliare - valorifică aceste interacţiuni

producând deplasări proporţionale cu mărimea de măsurat.

Ele pot fi: - fixe ; - mobile (echipajul mobil).

Se caracterizează prin faptul că mărimile în care este convertit semnalul metrologic şi mărimile de ieşire, sunt legate de mărimea de măsurat prin relaţii (de exemplu de proporţionalitate).

Urmăresc continuu, variaţia mărimii de măsurat. Valoarea măsurată se obţine prin aprecierea poziţiei unui ac

indicator, a unui inscriptor sau a unui spot luminos, în raport cu reperele unei scări gradate.

Au semnalul metrologic discontinuu, măsurarea repetându-se după un anumit interval de timp, iar valoarea măsurată este prezentată sub formă de număr în afişaj.

Ele se pot realiza pe baza unei metode electrice de măsurare analogice sau pe baza unei metode electrice de măsurare digitale.

Metodele electrice de măsurare digitale au avantajul obţinerii directe a valorii măsurate, exactitate ridicată şi posibilitatea înregistrării sau transmiterii la distanţă a informaţiei de măsurare.

Au caracteristic faptul că rezultatul măsurării se obţine parţial sub formă digitală şi parţial sub formă analogică. După principiul de funcţionare se clasifică:

a. Aparatele magnetoelectrice, funcţionează numai în curent continuu şi sunt formate din unul sau mai mulţi magneţi permanenţi, ficşi sau mobili, şi una sau mai multe bobine, parcurse de curentul de măsurare.

b. Aparatele feromagnetice, sunt formate dintr-o bobină fixă, parcursă de curentul

de măsurat, şi o piesă din Fe, introdusă în câmpul magnetic creat de curent.c. Aparate electrodinamice, sunt alcătuite din una sau mai multe bobine

mobile parcurse de curentul de măsurat. Dacă bobina este din Fe, se numesc ferodinamice.

d. Aparatele electrostatice, sunt formate din piese metalice fixe şi piese metalice mobile, între care se exercită forşe electrostatice.e. Aparatele termice cu fir cald, funcţionează prin dilatarea unui fir conductor parcurs de curentul de măsurat.f. Aparatele de inducţie, acţionează asupra curenţilor pe care conductoarele mobile îi introduc în piese.g. Aparatele cu redresor sunt formate prin asocierea unui aparat magnetoelectric cu unul sau mai multe dispozitive redresoare.h. Aparatele electrostatice funcţionează la frecvenţe înalte.

1-magnet permanent; 2-piese polare; 3-miez cilindric; 4-şunt magnetic; 5-bobină mobilă; 6-corector de zero.

Au ca element de bază un dispozitiv magnetoelectric, cu sensibilitate micşorată pentru creşterea preciziei şi a fidelităţii.

Pot fi folosite pentru măsurarea tensiunii şi curentului. Astfel dacă unui milivoltmetru îi înseriem o rezistenţă adiţională, îl transformăm în voltmetru şi totodată îl putem utiliza ca ampermetru, prin şuntarea lui cu rezistenţe bine calculate.

Avantaje: sensibilitate mare, consum relativ mic, scară uniformă, amortizare bună.

Principiul de funcţionare constă în: acţionarea unui câmp fix de inducţie magnetică asupra unei bobine

parcurse de curent. Circuitul magnetic conţine: magnet permanent sub formă de

potcoavă cu două piese polare şi un şunt magnetic. Reglarea poziţiei şuntului permite menţinerea constantă a inducţiei

în întrefier. În întrefier se roteşte o bobină mobilă, pe care se înfăşoară un

conductor izolat şi care este fixată pe un ax de rotaţie. Acul indicator se fixează pe un ax cu oscilaţia limitată de

contragreutăţi, iar cuplul rezistent e creat de arcuri spirale. Amortizarea se face cu curenţi ce se induc şi care creează un cuplu de

frânare.

Sunt dispozitive de măsurat magnetoelectric, utilizate pentru măsurarea curentului electric continuu de valori mici.

Au sensibilitate mare, dar este puţin robust şi precizie mică. Cu ajutorul circuitului din figură se determină valorile

caracteristicilor galvanometrului: rezistenţa critică exterioară (rezistenţa conectată la borne, pentru care funcţionarea are loc în regim critic); rezistenţa internă (rezistenţa electrică măsurată la borne); perioada oscilaţiilor libere (timpul necesar pentru a efectua o oscilaţie completă).

Clasificarea galvanometrelor: magnetoelectrice, balistice, de rezonanţă.

Datorită cuplului mediu nul, nu dau indicaţii în curent alternativ. Erorile sunt determinate de frecările în lagăre, de etalonarea

imprecisă sau de asamblarea defectuoasă.

Au clasă de precizie bună, sensibilitate ridicată şi consum de putere pentru măsurare mic.

Dezavantaj: funcţionează numai în curent continuu şi nu suportă supraîncărcări mari.

Principiul de funcţionare constă în interacţiunea dintre câmpul magnetic al unei bobine fixe parcurse de curentul de măsurat şi una sau mai multe piese mobile din material feromagnetic.

1-bobină; 2-piesă de Fe moale Este format dintr-o bobină în care poate pătrunde o piesă de Fe moale, sub acţiunea câmpului magnetic creat de curenţii din bobină.

Piesa se magnetizează şi este atrasă în interiorul bobinei.

1-bobină rotundă 2-piesă fixă 3-piesă mobilă Este format dintr-o bobină rotundă, cu două piese de Fe moale, una fixă şi una mobilă, care se magnetizează şi se resping, ceea ce determină deplasarea piesei. Erorile de funcţionare în curent continuu, se datorează histerezului magnetic al piesei mobile, ce determină indicaţii diferite la creşterea şi descreşterea curentului de măsurat (erori de 3-4%).

În curent alternativ, se produce o slăbire a câmpului, provoccând erori de 1-2%. Pentru a reduce aceste erori, se utilizează piese mobile, de dimensiuni reduse şi carcase din material plastic.

Principiul de funcţionare a acestor aparate constă în interacţiunea dintre câmpul magnetic creat de curentul ce trece printr-o bobină fixă şi curentul care parcurge o bobină mobilă.

Erorile ce apar la aparatele electrodinamice sunt cauzate de câmpurile magnetice exterioare

Pentru micşorarea erorilor, aparatele electrodinamice se ecranează.

În cazul aparatelor ferodinamice, bobina fixă este prevăzută cu un miez feromagnetic în scopul întăririi câmpului. Aparatele ferodinamice, nu sunt influenţate de câmpuri magnetice exterioare, ele având un câmp propriu mai intens, dar prezintă efectul de histerezis magnetic al curenţilor turbionari ce apar în miez. Pentru micşorarea erorilor, se realizează cu miezul din tole secţionate.

Ambele aparate funcţionează în curent continuu şi alternativ.

a-cu variaţia suprafeţei armăturilor; b-cu variaţia distanţei dintre armături.

Utilizează forţa electrostatică exercitată de armătura fixă a unui condensator variabil, asupra armăturii mobile. Varierea capacităţii se poate realiza prin: varierea suprafeţei active a armăturilor (fig.a) sau varierea distanţei dintre armături (fig.b). La aplicarea unei tesiuni între armăturile fixe şi mobile, acestea se încarcă cu electricitate de semn contrar şi se resping. În primul caz, se rotesc armăturile mobile în spaţiul dintre armăturile fixe şi cuplul rezistent este dat de arcurile spirale.

În cel de-al doilea caz, se produce o deplasare a plăcii mobile suspendate între cele două plăci fixe (o atragere datorită energiei de semn contrar şi o respingere datorită energiei de acelaşi semn) şi cuplul rezistent este dat de greutatea plăcii mobile.

Aparatul funcţionează şi la tensiune alternativă, cuplul mediu fiind diferit de zero. Avantaj: nu absorb curent, măsurarea făcându-se cu consum practic nul. Se folosesc numai ca voltmetre pentru măsurarea tensiunilor înalte.

1-fir activ; 2-arc plat de oţel; 3-fir de mătase; 4-rolă; 5-fir de bronz fosforos.

Principiul de funcţionare se bazează pe dilatarea unui fir parcurs de curentul de măsurare. Dilatarea este transmisă la acul indicator, printr-un sistem de amplificare mecanică. Firul activ este confecţionat din aliaje cu coeficient ridicat de dilatare termică (Pt, Ag) şi diametru redus (maxim 0,1mm). Firul activ este întins pe arcul plat de oţel, prin intermediul unui fir de mătase, înfăşurat pe o rolă, şi de un fir de bronz. Prin întinderea arcului de oţel, firul activ provoacă rotirea rolei şi a acului indicator. Aparatele termice funcţionează în curent continuu şi alternativ, până la frecvenţe de sute de kilohertzi. La frecvenţe înalte, apar erori apreciabile. Dezavantaje: consumul de putere ridicat, firul activ fragil, inerţie termică, care împiedică urmărirea variaţiilor rapide de curent.

BIBLIOGRAFIE

1.http://www.scritube.com/tehnica-mecanica/APARATE-SI-METODE-ANALOGICE-PE71410413.php

2.http://www.referatele.com/referate/fizica/online10/Procesul-de-masurare-electrica-Masurarea-tensiunii-si-curentului-continuu-Masurarea-tensiunii-si-cur.php

3.http://www.ereferat.org/referate/fizica/masurarea-energiei-electrice/2828.html

4.http://facultate.regielive.ro/cursuri/mecanica_electrotehnica/mijloace_pentru_masurarea_marimilor_electrice-198890.htm