Измерение действующих значений переменных токов и напряжений

Электромагнитные, электродинамические, ферродинамические и электростатические измерительные механизмы могут быть ис­пользованы для измерений действующих значений переменного тока и напряжения.

Расширение пределов измерений по току перечисленных из­мерительных механизмов осуществляется с помощью измеритель­ных трансформаторов тока, так как падение напряжения в этих механизмах в несколько раз больше, чем в магнитоэлектрических, поэтому шунты получились громоздкими и дорогими.

Расширение пределов измерения по напряжению может быть достигнуто как с помощью добавочных сопротивлений, так и путем использования измерительных трансформаторов напряжения. По­следние главным образом применяются при необходимости изо­ляции прибора от сети высокого напряжения. Расширение пределов измерения электростатических измерительных механизмов произ­водится с помощью добавочных конденсаторов.

Электромагнитные приборы в основном применяются в качестве щитовых приборов класса 1,5, а также лабораторных многопредельных приборов клас­са 0,5.

Элек тродинамические амперметры и вольтметры явля­ются наиболее точными приборами на переменном токе. Они вы­пускаются только в качестве лабораторных приборов классов 0,1; 0,2 и 0,5.

Электромагнитные, электродинамические и ферродинамические приборы обычно градуируются (и поверяются) либо на переменном токе промышленной частоты, либо на постоянном токе. При из­мерении на повышенных частотах эти приборы имеют значитель­ную погрешность, обусловленную в основном индуктивностью катушек. Для работы на высоких частотах указанные приборы не могут быть использованы.

На практике электростатические вольтметры могут быть ис­пользованы на любых частотах, за исключением малых частот (до 30 … 40 Гц), так как при малых частотах полное сопротивление Z измерительного механизма и добавочного конденсатора зависит от сопротивления изоляции, шунтирующего емкостное сопротив­ление.

Для измерения действующих значений переменных токов и на­пряжений также могут быть использованы термоэлектриче­ские приборы. Схемы цепи термоэлектрических приборов приведены на рис. 8.3.

Термоэлектрический прибор представляет собой магнитоэлектрический измерительный механизм Г (см. рис. 8.3, а, с единичной термопарой) в сочетании с термопарой 1, служащей для измерения температуры t проволоки (термосопротивления) 2, через которую протекает измеряемый переменный ток I. Угол от­клонения  магнитоэлектрического измерительного механизма пропорционален термоЭДС Si, т. е.

Характеристика шкалы не будет строго квадратичной, так как температура t терморезистора определяется тепловым равновесием проволоки, т. е. потерями выделяемой теплоты, зависящими от многих факторов.

Если измеряемый ток мал, то мало и значение термоЭДС. В этом случае можно использовать батарею из нескольких термопар (см. рис. 8.3, б). Однако непосредственный контакт рабочих концов термопар с терморезистором невозможен, ибо термопары оказались бы замкнутыми накоротко. Поэтому рабочие концы термопар обыч­но изолируются от терморезисторов каплей стекла.

Терморезистор часто называют нагревателем, а сочетание нагревателя с термопарой — термопреобразователем. Тер­морезистор (нагреватель) обычно выполняется из константана или сплава платины с родием. В качестве термопары чаще всего при­меняется термопара хромель­копель. Индуктивность терморезисто­ра очень незначительна, поэтому основное применение термоэлек­трические приборы получили для измерения токов высокой часто­ты (в мегагерцах — МГц).