Особенности измерений:

1)Измерения могут быть прямыми и косвенными.

2)Результат любого измерения приближенный. Неопределенность в измерении характеризуется погрешностью - отклонением измеренного значения физической величины от ее истинного значения.

3)Измерения проводятся с помощью средств измерений

1. Измерение напряжения и тока на промышленной частоте.

Измерение напряжения и тока на промышленной частоте может быть выполнено любыми вольтметрами и амперметрами, работающими на частоте 50 Гц, но только когда объект измерения мощный. Такие измерения выполняются в основном электромагнитными и электродинамическими вольтметрами и амперметрами.

Для измерения напряжения на переменной частоте применяют компенсаторы переменного тока. Компенсаторы переменного тока менее точны по сравнению с компенсаторами постоянного тока, так как отсутствует эталон ЭДС переменного тока.

II. Измерение напряжения на повышенной и высокой частотах.

Измерение напряжения на повышенной и высокой частотах осуществляется вольтметрами, работающими в указанном диапазоне частот, а также электронными осциллографами.

Осциллографы – приборы, чувствительные к напряжению, поэтому все измерения, выполняемые ими, сводятся к измерению отклонения электронного луча под действием приложенного напряжения.

III. Измерение тока в цепях повышенной и высокой частоты.

С увеличением частоты точность измерения переменного тока электромагнитными и электродинамическими амперметрами в обычном исполнении падает. Приборы специального изготовления имеют расширенный диапазон частот (до 10 кГц) и используются для измерения токов в мощных цепях.

Измерение токов в цепях высокой частоты выполняется в основном термоэлектрическими амперметрами.

Термоамперметры – сочетание термопреобразователя и магнитоэлектрического измерительного механизма. Термопреобразователь состоит из одной или нескольких термопар и нагревателя.

8-Измерение емкости и индуктивности методом амперметра-вольметра

Для измерения малых емкостей (не более 0,01 - 0,05 мкФ) и высокочастотных катушек индуктивности в диапазоне их рабочих частот широко используют резонансные методы Резонансная схема обычно включает в себя генератор высокой частоты, индуктивно или через емкость связанный с измерительным LС-контуром. В качестве индикаторов резонанса применяют чувствительные высокочастотные приборы, реагирующие на ток или напряжение. 

Методом амперметра-вольтметра измеряют сравнительно большие емкости и индуктивности при питании измерительной схемы от источника низкой частоты 50 - 1000 Гц. Для измерения можно воспользоваться схемами рис. 3.

Рисунок 3. Схемы измерения больших (а) и малых (б) сопротивлений переменному току

По показаниям приборов полное сопротивление

где

из этих выражений можно определить

Когда можно пренебречь активными потерями в конденсаторе или катушке индуктивности, используют схему рис. 4. В этом случае

Рис. 4. Схемы измерения больших (а) и малых (б) сопротивлений методом амперметра

Вольтметра

9. Омметр служит для измерения сопротивлений. Омметр (рис.5.10) состоит из источника постоянного тока 1, миллиамперметра 2 магнитоэлектрической системы. На лицевой стороне омметра имеется пять клемм. Клеммы (–) и (+) предназначены для подключения источника постоянного тока. Клеммы (–) и (х1), (х10), (х100) служат для подключения измеряемых сопротивлений, соответствующих 1 Ом, 10 Ом и 100 Ом.

Мегомметр – это магнитоэлектрический логометр, предназначенный для измерения больших сопротивлений (изоляции электрических машин, аппаратов, кабелей и проводов). Мегомметр (рис.5.11) состоит из постоянного магнита, между полюсами которого находятся две подвижные катушки 1 и 2, выполненные из тонкого провода и расположенные под углом 90° друг к другу. Последовательно с одной катушкой включается известное сопротивление r0, а со второй – измеряемое сопротивление . Катушки с сопротивлениями подключены к генератору 3 постоянного тока с наружной рукояткой для вращения.  Без тока в катушках, подвижная система находится в безразличном равновесии, стрелка останавливается у любого деления шкалы. Ток катушкам подводится с помощью гибких ленточек, не создающих противодействующего момента.

При прохождении тока по катушкам на них будут действовать вращающие моменты, направленные в противоположные стороны.

Следовательно, угол отклонения указательной стрелки прибора зависит от измеряемого сопротивления. Шкала мегомметра градуируется в килоомах и мегомах. В мегомметре имеются зажимы Л ("линия"), З ("земля"), Э ("экран") и переключатель пределов измерения КОМ и МОМ. Измеряемое сопротивление подключают к зажимам Л и З, а рукоятку генератора равномерно вращают с частотой, близкой к 2 об/с. Для измерения сопротивления изоляции электрических машин и аппаратов относительно их корпуса, зажимы Л и З присоединяют к жиле провода обмотки и к наружному корпусу машины или аппарата. 

Для измерения сопротивления изоляции между обмотками машины или аппарата, зажимы Л и З присоединяют к выводам обмоток, а корпус машины или аппарата – к зажиму Э.

Мостовые схемы дают возможность измерять параметры электрических цепей. Широкое применение мостовых схем объясняется высокой точностью измерений, большой чувствительностью и возможностью измерения различных физических величин. Наибольшее распространение для измерения больших и малых величин сопротивлений получили схемы одинарного и двойного моста. Одинарные мосты применяются для измерения средних сопротивлений от 10 Ом до 100 МОм. Для измерения малых величин сопротивлений 10 Ом и меньше применяются двойные мосты, в которых влияние величин вызывающих погрешность измерения сведены к минимуму.

Мост содержит источник питания, два источника электрических сигналов, выполненные неуправляемыми, две электрические ветви и регистратор. Первая электрическая ветвь состоит из пары сопротивлений, а вторая - из сопротивления и измеряемого комплексного сопротивления. Электрические ветви соединены с регистратором. При этом вторые выводы первой и второй ветвей подключены к выходу соответствующего источника электрических сигналов, входы которых подсоединены к источнику питания моста. В качестве регистратора электрических сигналов использованы последовательно включенные дифференциальный усилитель и регистратор амплитуды и временного сдвига. Второй вход регистратора амплитуды и временного сдвига подключен к источнику питания моста.

10.

Суть методики измерения сопротивления заземления сводится к выполнению следующих действий:  -визуальный осмотр заземляющего устройства;  -проверка целостности связей (сварных и болтовых -соединений);  -проведение отключения питания и нагрузки (если это продиктовано спецификой электроустановки);  -присоединение измерительных приборов, фиксация результатов;  -обработка данных и составление протоколов измерения сопротивления заземляющих устройств.

11. Измерение сопротивления заземляющего устройства подстанции прибором Ф4103. Измерение сопротивления производится без отсоединения грозозащитных тросов, оболочек отходящих кабелей и других естественных заземлителей. Для подстанций с напряжением на стороне до 1 кВ с глухозаземленой нейтралью по отдельности измеряется сопротивление ЗУ искусственного заземлителя, расположенного в непосредственной близости от нейтрали генератора или трансформатора, и сопротивление повторных заземлителей отходящих ВЛ -0,4 кВ. Далее измеряется общее сопротивление растеканию всех заземлителей (в т.ч. естественных и повторных заземлений нулевого провода каждой ВЛ) и общее сопротивление ЗУ подстанции со всеми присоединенными заземлителями. Для измерения сопротивления растеканию тока исследуемого заземлителя необходимо забить в землю два электрода, диаметр электродов должен быть не менее 5мм. Принципиальные схемы измерений приведена на рисунке 1. Направление разноса электродов выбирать так, чтобы соединительные провода не проходили вблизи металлоконструкций и параллельно трассе ЛЭП. При этом, расстояние между токовыми и потенциальными проводами должно быть не менее 1 м. Присоединение проводов к ЗУ выполнять на одной металлоконструкции, выбирая места подключения на расстоянии 0,2 - 0,4 м друг от друга. Токовый и потенциальный электроды следует располагать на одной линии по территории, свободной от линий электропередачи и других подземных коммуникаций. Расстояние от подстанции до токового и потенциального электродов выбираются в зависимости от размеров заземляющего устройства (ЗУ) и характерных особенностей территории вокруг подстанции.

12, Для измерения мощности в цепях постоянного и однофазного переменного тока применяют приборы, называемые ваттметрами, для которых используют электродинамические и ферродинамические измерительные механизмы.

Электродинамические ваттметры выпускают в виде переносных приборов высоких классов точности (0,1 - 0,5) и используют для точных измерений мощности постоянного и переменного тока на промышленной и повышенной частоте (до 5000 Гц). Ферродинамические ваттметры чаще всего встречаются в виде щитовых приборов относительно низкого класса точности (1,5 - 2,5).

Мощность цепи постоянного тока определятся с помощью амперметра и вольтметра: где – показание вольтметра, включенного на участке, где определяется мощность, В; – показание амперметра на том же участке цепи, А.

13, Мощность в цепи трехфазного тока может быть измерена с помощью одного, двух и трех ваттметров. Метод одного прибора применяют в трехфазной симметричной системе. Активная мощность всей системы равна утроенной мощности потребления по одной из фаз.

При соединении нагрузки звездой с доступной нулевой точкой или если при соединении нагрузки треугольником имеется возможность включить обмотку ваттметра последовательно с нагрузкой, можно использовать схемы включения, показанные на рис. 1.

Рис. 1 Схемы измерения мощности трехфазного переменного тока при соединении нагрузок а - по схеме звезды с доступной нулевой точкой; б - по схеме треугольника с помощью одного ваттметра

Если нагрузка соединена звездой с недоступной нулевой точкой или треугольником, то можно применить схему с искусственной нулевой точкой (рис. 2). В этом случае сопротивления должны быть равны Rвт+ Rа = Rb =Rc.

На рис. 40.4 показана векторная диаграмма токов и напряжений для сим¬метричной нагрузки. Из диаграммы следует, что показания отдельных ваттметров могут быть определены по формулам:

14.

Рис. 8-23. Схема соединения двухэлементного ваттметра для измерения мощности в трехпроводнойтрехфазной цепи.

Схема включения двухэлементного ваттметра

15. Принцип действия однофазного индукционного счетчика

О сновными его узлами являются электромагниты 1 и 2, алюминиевый диск 3, укрепленный на оси 4, опоры оси - подпятник 5 и подшипник 6, постоянный магнит 7. С осью связан при помощи зубчатой передачи 8 счетный механизм (на рисунке не показан), 9 - противополюс электромагнита 1. Электромагнит 1 содержит Ш - образный магнитопровод, на среднем стержне которого расположена многовитковая обмотка из тонкого провода, включенная на напряжение сети U параллельно нагрузке Н. Эта обмотка в соответствии со схемой включения называется параллельной обмоткой или обмоткой напряжения. При номинальном напряжении 220 В параллельная обмотка имеет обычно 8-12 тысяч витков провода диаметром 0,1 - 0,15 мм.Электромагнит 2 расположен под магнитной системой цепи напряжения и содержит U - образный магнитопровод, с расположенной на нем обмоткой из толстого провода с малым количеством витков. Данная обмотка включена последовательно с нагрузкой и поэтому называется последовательной или токовой обмоткой. Через нее протекает полный ток нагрузки /. Обычно количество ампер-витков этой обмотки находится в пределах 70 - 150, т.е. при номинальном токе 5 А обмотка содержит от 14 до 30 витков.Комплекс деталей, состоящий из последовательной и параллельной обмоток с их магнитопроводами, называется вращающим элементом счетчика.

Ток протекающий по обмотке напряжения создает общий переменный матнитный поток цепи напряжения, небольшая часть которого (рабочий поток) пресекает алюминиевый диск находящийся в зазоре между обоими электромагнитами. Большая часть мгнитного потока цепи напряжения замыкается через шунты и боковые стержни магнитопровода (нерабочий поток), который разделяется на две части и необходим для создания требуемого угла сдвига фаз между магнитными потоками цепи напряжения и цепи нагрузки (токовой цепи). Магнитный поток цепи напряжения прямо пропорционален приложенному напряжению (напряжению сети)