книги из ГПНТБ / Быков М.А. Электрические измерения электрических величин [учеб. пособие]

чиная от нуля, в течение определенного промежутка времени, затем очень быстро спадает до нуля и затем опять возрастает пропорционально времени и т. д. (пилообразной формы). На

то электронный луч прочертит вертикальную прямую, соответ­ ствующую удвоенной амплитуде кривой напряжения.

Если же одновременно подать оба напряжения: исследуе­ мое и у на вертикально отклоняющие пластины и пилообраз­ ное их на горизонтально отклоняющие пластины, то электрон­ ный луч под действием двух взаимно перпендикулярных полей будет перемещаться по кривой, воспроизводящей кривую изме­ нения исследуемого напряжения во времени. Благодаря свето­ вой инерции экрана и человеческого глаза на экране будет видна вся кривая исследуемого напряжения.

Для получения пилообразного напряжения в электронном осциллографе имеется так называемый «генератор пилообраз­ ного напряжения» (генератор R—С). Чтобы кривая исследуе­ мого напряжения была на экране неподвижной, необходимо,

170

чтобы частота генератора развертки (.пилообразного напряже­ ния) была в целое число раз меньше частоты исследуемого на­ пряжения.

Если на обе пары пластин ЭЛТ («вход у» и «вход х-») по­ дать синусоидально изменяющиеся напряжения, то электрон­ ный луч нарисует на экране замкнутую кривую, которая назы­ вается кривой Лиссажу. Форма кривой Лиссажу зависит от амплитуд приложенных напряжений, частот и сдвига фаз меж­ ду ними. По форме кривых Лиссажу можно судить о соотно­ шении частот обоих напряжений, что используется в схемах измерения частоты. Кривые Лиссажу используются при иссле­ дованиях форм кривых напряжений высоких частот, когда применение генератора пилообразного напряжения невоз­ можно.

Электронные осциллографы обладают следующими пре­ имуществами по сравнению со светолучевыади.

1. Электронные осциллографы имеют большое входное со­ противление (порядка нескольких мегом), малую входную ем­ кость (несколько десятков пикофарад) и потребляют очень ма­

циллографы применимы в цепях токов частотой до нескольких тысяч герц.

4. Благодаря встроенным внутри усилителям эти осцилло­ графы обладают высокой чувствительностью и разрешают на­ блюдать кривые и измерять напряжения в широком диапазоне величин (от долей милливольт до сотен киловольт).

Недостатками электронных осциллографов по сравнению со светолучевыми являются: отсутствие у большинства типов электронных осциллографов специальных приспособлений для фотографирования исследуемой кривой с экрана и возмож­ ность одновременного наблюдения только одной кривой. Ис­ пользование, однако, специальных электронных коммутаторов разрешает подключать на вход осциллографа поочередно два напряжения и при достаточно высокой частоте этих переклю­ чений видеть одновременно на экране обе кривые. В настоя­ щее время создаются специальные электронные осциллографы с несколькими электронными пушками и общим экраном, ко­ торые дают возможность наблюдать одновременно несколько кривых. Однако они дороги, сложны и широкого распростра­ нения не получили.

Электронные осциллографы используются не только в электроизмерительной технике и радиотехнике, но и в меди-

171

от внешнего источника энергии. Вольтметр показывает дейст­ вующее значение этого напряжения Uy' (если используется вольтметр электромагнитной, электродинамической «ли теп­ ловой систем). На экране осциллографа видна вертикальная линия высотой h' {мм), соответствующая удвоенной амплиту­ де этого напряжения.

Чувствительность осциллографа определяется по формуле

возможности произвести измерение мгновенного значения на­ пряжения, кроме электронного осциллографа. В этом заклю­ чается одно из его преимуществ.

Для измерения тока (рис. IV-13) в цепь исследуемого тока і х включается образцовое сопротивление R0. На «вход у» ос­ циллографа подается напряжение ау, создаваемое измеряе­ мым током іх на образцовом сопротивлении і?0 . Величина мгновенного значения напряжения определяется на экране ос­ циллографа аналогично предыдущему, а величина тока опре­ деляется по закону Ома:

Рис. 1V-13

Измерение активного сопротивления (рис. ІѴ-14) выпол­ няется методом сравнения: падение напряжения на измеряе­ мом сопротивлении Rx сравнивается с падением напряжения

173

Переключатель П переводят в положение 2. Тогда на осцил­

Рис. IV-14

Напряжения будут одинаковыми при равных сопротивле­ ниях, т. е.

Так как величина образцового сопротивления известна с боль­ шой точностью, то с достаточной точностью может быть опре­

рение сопротивлений величиной от одного ома до сотен килоом в большом диапазоне частот (до 100 кгц).

Электронный осциллограф дает возможность получить вольтамперную характеристику нелинейного сопротивления, а также динамические характеристики электронных приборов,

ности (на экране видна вся в. а.х.) и возможности снятия ее при работе нелинейного сопротивления в его рабочем режиме, т. е. при заданных напряжении, токе и частоте.

На рис. IV-15 приведена схема получения в. а.х. нелиней­ ного активного сопротивления НС. Питание схемы осущест­ вляется от сети переменного тока через делитель напряже-

174

ішя. Последовательно с НС включено образцовое регулируе­ мое сопротивление R0. Напряжение с НС подается на «вход у» осциллографа (иу = ин с ), а напряжение с Ro, пропорциональное току нелинейного сопротивления іас, дается на «вход х» ос­ циллографа, т. е. ах = г!К R0.

Рис IV-15

Если подать одновременно на оба входа осциллографа из­

175

ГЛАВА V

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ ТОКА

ИНАПРЯЖЕНИЯ

§1. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ

Вцепях переменного тока для расширения пределов изме­

рения амперметров и пределов по току ваттметров, счетчиков и других приборов используются измерительные трансформа­ торы тока (TT). Шунты в цепях переменного тока используют­

ся мало, так как вследствие большого активного и реактивно­ го сопротивлений обмоток тока этих приборов шунты должны иметь более сложную схему, большое сопротивление и потреб­ лять значительную мощность.

Добавочные сопротивления для расширения пределов изме­ рения вольтметров и цепей напряжения различных приборов в цепях переменного тока высокого напряжения не использу­ ются, так как они будут также потреблять значительную мощ­ ность. Поэтому для этой цели используются изімерительные трансформаторы напряжения (ТН).

Измерительные TT и ТН применяются не только для рас­

ширения пределов измерения цепей тока и напряжения при­ боров, но и для отделения измерительных приборов и обслу­ живающего их персонала от цепей высокого напряжения. В этом заключается основное назначение измерительных транс­ форматоров тока и напряжения. Так как приборы включаются на низкое напряжение (во вторичные цепи измерительных трансформаторов), то их изоляция может быть рассчитана на низкое напряжение, т. е. для измерения в цепях высокого на­ пряжения можно использовать обычные измерительные при­ боры.

Измерительные TT и ТН по принципу действия аналогичны

между собой. Каждый трансформатор состоит из сердечника и намотанных на него обмоток: первичной с числом витков W\ и вторичной— с w2. На рис. Ѵ-1 приведена принципиальная

схема включения измерительных трансформаторов в сеть и подключения к ним приборов. Схема включения первичных об­ моток измерительных TT яТН в сеть различна. Первичная об-

мотка W\ TT включается в разрыв цѳпи первичного тока /і (аналогично непосредственному включению амперметра в цепь 'переменного тока). Во вторичную обмотку w2 включают­ ся последовательно амперметр и цепи тока ваттметра счетчи­ ка, фазометра. Для обеспечения безопасности обслуживающего персонала и приборов при возможном пробое изоляции между первичной и вторичной обмотками, когда на вторичной обмот­ ке мог бы оказаться высокий потенциал, один из зажимов вто­ ричной обмотки TT заземляется.

Рис . Ѵ-1

Первичная обмотка W\ измерительного ТН включается па­ раллельно сети высокого напряжения (аналогично непосред­ ственному включению вольтметра в цепь измеряемого напря­ жения). К зажимам вторичной обмотки w2 подключаются па­ раллельно вольтметр и цепи напряжения ваттметра, счетчика, фазометра. Один из зажимов вторичной обмотки заземляет­

ричного, Ii>h, поэтому число витков Wi<wa (для соблюдения условия равенства намагничивающих сил первичной и вторич­ ной обмоток). Первичная обмотка выполняется с небольшим числом витков из медного изолированного провода, рассчитан­ ного на величину первичного тока І\. При токе более 600 а

нимается по ГОСТ ток / 2 „ом =5 Й (реже 1 а).

У измерительных ТН напряжение первичной обмотки обыч­ но больше вторичной, т. е. Ui>U2 (поэтому хѵі>щ). Обе об­ мотки выполняются из тонкого изолированного провода. Но­

178

Во вторичную обмотку TT включаются катушки приборов,

обладающие малым сопротивлением, поэтому сопротивление нагрузки вторичной цепи TT мало .и TT работает в режиме,

близком режиму короткого замыкания.

Во вторичную обмотку ТН включаются приборы, сопротив­

ление которых велико, поэтому ТН работает в режиме, близ­ ком холостому ходу.

Принцип действия TT и ТН аналогичен принципу действия

обычного силового трансформатора: под действием намагничивающей силы первичной обмотки в сердечнике создается маг­ нитный поток, который, пронизывая витки вторичной обмотки до2, наводит в них э. д. с. Так как обмотка % замкнута на со­ противление измерительных приборов, то во вторичной цепи появляется ток, пропорциональный (в первом приближении) измеряемой первичной величине.

Действительный коэффициент трансформации трансформа­

торов, т. е. от первичных величин и от вторичной нагрузки, от частоты тока первичной сети /, от конструкции и материала сердечника и т. л. Поэтому в практике показания приборов (/2 и £/р) умножают не на действительный коэффициент транс­ формации, являющийся переменным, а на номинальный.

Номинальный коэффициент трансформации — это отноше­

ние номинального значения первичной величины к номинала ному значению вторичной. Величина эта указывается на щитке трансформатора.

Для TT

ЪЛ ном