4) тряскопрочные - выдерживающие разрущающее влияние тряски без нарушения своих функций;

5) нечувствительные к тряске - выполняющие свои функции в заданных условиях тряски;

6) вибропрочные - выдерживающие разрушающие действия вибраций без нарушения своих функций;

7) нечувствительные к вибрации - выполняющие свои функции при вибрациях в заданном диапазоне частот и ускорений;

8) ударопрочные -- выдерживающие интенсивные механические удары без нарушения своих функций.

По защищенности от влияний окружающей среды приборы имеют исполнения:

1) обыкновенное - предохраняющее прибор от загрязнений и механических повреждений;

2) брызгозащищенное - защищающее от попадания внутрь прибора брызг воды;

3) водозащищенное - защищающее от попадания внутрь прибора воды при обливаний волной или струей воды под давлением;

4) герметичное - защищающее от попадания воды внутрь корпуса при полном погружении в воду;

6) газозащищенное - предохраняющее от обмена воздухом между внутренним объемом прибора и внешней средой;

6) пылезащищенное - защищающее от попадания внутрь прибора пыли;

7) защищенное от агрессивной среды - обеспечивающее длительную работу прибора в условиях агрессивной окружающей среды;

8) взрывозащишенное-обеспечиваюшее безопасное применение прибора в условиях взрывоопасных помещений.

5-4. ИЗМЕРЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ И ТОКОВ

Измерение напряжений и токов производится посредством измерительных приборов, основанных на методе непосредственной оценки или методе сравнения.

Приборы, основанные на методе непосредственной оценки, представляют собой сочетание измерительного механизма с измерительным преобразователем.

Применяются следующие системы измерительных механизмов: магнитоэлектрическая, электромагнитная, электродинамическая, ферродинамическая, электростатическая. Измерительный механизм магнитоэлектрической системы реагирует на среднее значение тока, электростатической системы - на действующее значение напряжения, прочих - на действующее значение тока, протекающего через измерительный механизм.

Основное достоинство измерительного механизма магнитоэлектрической системы - малая в сравнении с. другими системами (кроме электростатической) потребляемая

мощность. Поэтому для измерений постоянных токов и напряжений рекомендуется применять приборы на основе этого механизма.

Приборы на основе измерительного механизма магнитоэлектрической системы в сочетании с выпрямительным, термоэлектрическим и электронным измерительными преобразователями применяются для измерений переменных токов и напряжений. Их называют выпрямительными, термоэлектри-

Рис. 5-2. Измерение напряжения активного двухполюсника.

ческими и электронными приборами соответственно.

При измерении вольтметр подключается к выводам электрической цепи, напряжение между которыми измеряется. Амперметр включается в рассечку цепи. Приборы могут быть постоянно включенными в цепь, или включаться только для измерения и затем выключаться. В последнем случае мощность, потребляемая прибором (конечное значение его входного сопротивления), приводит к погрешностям. Покажем это на примере измерения напряжения холостого хода на выводах активного двухполюсника (рис. 5-2). До замыкания ключа К напряжение на выводах активного двухполюсника равно Е. После замыкания ключа в Цепи возникает ток / и напряжение на выводах двухполюсника снижается вследствие падения напряжения на внутреннем сопротивлении двухполюсника:

Ш = 1г = Е

Результат измерения равен U=E-AU. Отсюда погрешность измерения

и - Е . г г

е = -

Снизить указанную погрешность можно только выбором вольтметра с достаточно большим по сравнению с г входным сопротивлением.

Применительно к измерению тока амперметром требование снижения методической погрешности заключается в выборе амперметра с пренебрежимо малым собственным сопротивлением по сравнению с сопротивлением цепи, в которой измеряется ток.

Расширение пределов измерения приборов, основанных на методе непосредственной оценки, осуществляется посредством

добавочных резисторов, делителей напряжения, шунтов и трансформаторов тока и напряжения. На рис. 5-3 показаны схемы включения приборов с указанными преобразователями.

Добавочные резисторы выполняются внутренними (располагаются внутри корпуса прибора и рассчитываются на измерение напряжений до 500 В) или наружными. В переносных приборах добавочные резисторы обычно выполняются секпионными на

Рис. 5-3. Схемы включения нг иборов при измерении напряжений и токов.

о -вольтметр с добавочным резистором Гд; б - вольтметр с делителем напряжения; в - амперметр с шунтом г; г - вольтметр с трансформатором напряжения: д - амперметр с трансформатором тока.

несколько пределов измерения. Параметры добавочных резисторов регламентируются ГОСТ 8623-69. Номинальные токи добавочных резисторов составляют 3, 5 и 7,5 мА. Диапазон напряжений постоянного тока, измеряемых вольтметрами с добавочными резисторами, составляет 6005000 В. Основная погрешность добавочных резисторов лежит в пределах 0,1-0,5%.

Делители постоянного напряжения содержат только резисторы, а переменного - дополнительные конденсаторы. Дело в том, что входное сопротивление вольтметра, включенного на выход делителя напряжения, содержит заметную емкостную составляющую, которая вместе с распределенной емкостью резистора А2 представлена конденсатором Cs (рис. 5-3). Для того чтобы коэффициент передачи делителя не зависел от частоты измеряемого напряжения, в схему вводится дополнительный конденсатор Ci, емкость которого должна удовлетворять условию Ci/-i=C2/-2. При этом коэффициент передачи делителя от частоты измеряемого напряжения не зависит. Делители постоянного напряжения, предназначенные для измерительных приборов, должны удовлетворять требованиям ГОСТ 11282-65. Коэффициент деления делителей обычно выбирается кратным 10. Делители рассчитываются на входные напряжения до 1000 В. Минимальная основная погрешность коэффи-

циента деления делителей лежит в пределах 0,01-0,0005%.

Гйунты обеспечивают измерение токов до 6000 А. Если измеряемые токи превышают 50-100 А, то применяют наружные шунты, которые должны удовлетворять требованиям ГОСТ 8042-61. Шунты изготавливаются на номинальные падения напряжения 60, 75, 100, 150 и 300 мВ. Основная погрешность шунтов лежит в пределах 0,005- 0,5%.

Трансформаторы напряжения й тока предназначены для преобразования измеряемых напряжений и токов в стандартные: 100 / 3 В, 150 В, 100 В, 100/ /3 В, 100/3 В и 5 А (реже 1; 0,5; 0,3; 0,125 А); , кроме того, они обеспечивают гальваническое разделение цепей.

Точность трансформаторов характеризуется погрешностью коэффициента трансформации и угловой погрешностью. Последняя определяется как угол сдвига между вектором первичной величины и повернутым на 180° вектором вторичной величины и выражается в угловых минутах. Если повернутый вектор опережает первичный, погрешность считается положительной, в противном случае - отрицательной.

Трансформаторы напряжения применяются в цепях с напряжением до 15 ООО В, выпускаются следующих классов точности 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1 и 3. Угловая погрешность лежит в пределах от ±2 до ±100, в зависимости от класса и нагрузки. Требования к трансформаторам напряжения регламентируются ГОСТ 1983-67 и ГОСТ 9032-69.

Трансформаторы тока применяются для измерений переменных токов до 10 000 А, вьшускаются следующих классов точности: 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1; 3 и 10. Угловая погрешность лежит в пределах от ±2 до ±120 в зависимости от класса и нагрузки. Требования к трансформаторам тока регламентируются ГОСТ 7746-68 и ГОСТ 9032-69.

Точное измерение напряжений и токов производится с помощью потенциометров или цифровых вольтметров.

S-5. ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ

Для измерения параметров электрических цепей - сопротивления, емкости, индуктивности и взаимной индуктивности применяются приборы непосредств.енной оценки, сравнения и комбинированные приборы.

Приборы непосредственной оценки применяются при сравнительно грубых измерениях и строятся на основе логометров. Точность измерения такими приборами обьмно не превышает 1%.

Комбинированные приборы обычно представляют собой вольтметр постоянного тока, содержащий преобразователи пара-

метров электрической цепи в постоянное напряжение, которое и измеряется вольтметром. Точность измерения в данном случае зависит от типа применяемого вольтметра и качества преобразователей. Комбинированные приборы на основе цифрового вольтметра обеспечивают высокую точность измерения параметров электрической цепи (например, приборы моделей Ф4801, Щ68002 и др.).

Рис. 5-4. Четырехплечнй мост.

Наиболее распространенными приборами сравнения, предназначенными для измерения параметров электрических цепей, являются мосты. Мостом называется электрическая цепь, в которой можно выделить две ветви с взаимным сопротивлением, равным бесконечности при определенном соотношении между сопротивлениями цепи и равным конечному значению, если соотношение между сопротивлениями цепи изменяется.

Четырехплечнй мост (рис. 5-4) содержит четыре резистора Zi, 2, Z3, Zn, включенных в виде кольца. Точки а, Ь, с, d называют вершинами моста, цепь между двумя смежными вершинами - плечом моста, а между двумя противоположными вершинами - диагональю моста. В одну диагональ включен источник питания (диагональ аЬ на рис. 5-4) ее называют диагональю питания. Другая диагональ содержит нахрузку, ее называют диагональю нагрузки или выходной; в эту диагональ включается сравнивающее устройство (СУ) или показывающий прибор.

В зависимости от рода тока в диагонали питания моста различают мосты постоянного и переменного тока.

В зависимости от режима выходной диагонали различают мосты - уравновешенные, неуравновешенные и квазиуравновешенные.

При определенном соотношении сопротивлений плеч моста ток и напряжение в диагонали нагрузки равны нулю независимо от значения напряжения в диагонали питания, такой мост называют уравновешенным. Уравнение, устанавливающее соотношение между сопротивлением плеч уравновешенного моста, называют уравнением (условием) равновесия моста. Для четырехплечего моста это уравнение имеет вид

Zi/Zg = Zg/Zi.

Если известно, что мост уравновешен и заданы сопротивления трех его плеч, то сопротивление четвертого плеча вычисляется из уравнения равновесия.

В неуравновешенных мостах об измеряемом сопротивлении судят по току или напряжению в диагонали нагрузки.

Квазиуравновешенные мосты представляют собой разновидность мостов переменного тока, в которых уравновешивание осуществляется только по одной из составляющих измеряемого комплексного сопротивления - модулю, фазе, активной или реактивной составляющей. Достигается это путем применения специальных сравнивающих устройств. Такие мосты называют также полууравновешенными.

Уравновешенные мосты. Разновидности мостов постоянного тока ограничены двумя вариантами - четырехплечим (одинарным) и двойным.

Если измеряемое сопротивление включено в первое плечо моста и мост уравновешен, то

Обычно мост приводится к равновесию плавной регулировкой R2. Плечи моста, содержащие Rs и Ri, называют плечами отношения и регулируются с кратностью 10 ( =...-2; -I; 0; -fl; -f2...). С помощью плеч отношения устанавливается диапазон показаний моста.

Различают три способа подключения из меряемых сопротивлений к мосту-по двух-,

0!l

Рис. 5-5. Способы подключения измеряемого сопротивления к мосту.

-двухпроводная схема; б - трехпроводная схема; s - четырехпроводная схема; г - сопротивление соединительного проводника.