Эксплуатация электроизмерительных приборов

Исследование истории развития электрических измерительных приборов. Анализ принципа действия магнитоэлектрических, индукционных, стрелочных и электродинамических измерительных приборов. Характеристика устройства для создания противодействующего момента.

Рубрика Физика и энергетика
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 24.06.2012
Размер файла 1,1 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://allbest.ru/

Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия

Письменная экзаменационная работа

На тему: Эксплуатация электроизмерительных приборов

Нижний Новгород 2012

Содержание

Введение

1. Краткие сведения об электрических измерительных приборах

1.1 Магнитоэлектрические приборы

1.2 Электродинамические приборы

1.3 Индукционные приборы

1.4 Стрелочные приборы

2. Схемы включения электрических измерительных приборов

3. Надзор за состоянием электроизмерительных приборов

4. Обучение персонала правилам электробезопасности

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Особое место в измерительной технике занимают электрические измерения. Современная энергетика и электроника опираются на измерение электрических величин. В настоящее время разработаны и выпускаются приборы, с помощью которых могут быть произведены измерения более 50 электрических величин. Перечень электрических величин включает в себя ток, напряжение, частоту, отношение токов и напряжений, сопротивление, емкость, индуктивность, мощность и т.д. Многообразие измеряемых величин определило и многообразие технических средств, реализующих измерения.

Измерения являются одним из основных способов познания природы, её явлений и законов. Каждому, новому открытию в области естественных и технических наук предшествует большое число различных измерений.

Важную роль играют измерения в создании новых машин, сооружений, повышении качества продукции.

Особо важную роль играют электрические измерения как электрических так и не электрических величин.

Первый в мире электроизмерительный прибор «указатель электрической силы» был создан в 1745 году, академиком Г.В. Рохманом, соратником М.В. Ломоносова.

Это был электрометр - прибор для измерения разности потенциалов. Однако только со второй половины XIX века в связи с созданием генераторов электрической энергии остро встал вопрос о разработке различных электроизмерительных приборов.

Вторая половина XIX века, начало XX века, - русский электротехник М.О. Доливо-добровольский разработал амперметр и вольтметр, электромагнитный системы; индукционный измерительный механизм; основы ферродинамических приборов.

В последующем развитие приборостроения идёт неизменно опережающими темпами.

Основные достижения:

- Аналоговые приборы непосредственной оценки улучшенных свойств;

- Узко профильные аналоговые сигнализирующие контрольные приборы;

- Прецизионные полуавтоматические конденсаторы, мосты, делители напряжения, другие установки;

- Цифровые измерительные приборы;

- Применение микропроцессоров;

- Измерительный компьютер.

Современное производство немыслимо без современных средств измерений. Электроизмерительная техника постоянно совершенствуется.

В приборостроении широко используется достижения радиоэлектроники, вычислительной техники, и другие достижения науки и техники. Всё чаще применяют микропроцессоры и микро ЭВМ.

Измерением называется нахождение значений физической величины опытным путём с помощью специальных технических средств.

Измерения должны выполняться в общепринятых единицах.

Средствами электрических измерений называются технические средства, использующиеся при электрических измерениях.

Цель работы заключается в анализе эксплуатации электроизмерительных приборов.

Задачи работы:

· Рассмотреть магнитоэлектрические приборы

· Рассмотреть Электродинамические приборы

· Рассмотреть Индукционные приборы

· Рассмотреть Стрелочные приборы

· Изучить схему включения электрических измерительных приборов

· Рассмотреть надзор за состоянием электроизмерительных приборов

· Проанализировать обучение персонала правилам электробезопасности

· Сделать соответствующие выводы.

1. Краткие сведения об электрических измерительных приборах

Развитие электроизмерительной техники конца второй половины XIX и начала XX ст. значительные заслуги принадлежат М.О.Доливо-Добровольскому. Он разработал электромагнитные амперметры и вольтметры, индукционные приборы с вращающимся магнитным полем (ваттметр, фазометр) и ферродинамический ваттметр.

Принцип измерения электрических величин был впервые предложен основоположником русской науки М.В. Ломоносовым. Который экспериментально пришёл к выводу, что "Электричество взвешено быть может". Первый электроизмерительный прибор был построен в России современником Ломоносова Г. В. Рихманом. Это был электрометр со шкалой и стрелкой, принцип действия которого положен в основу устройства большинства современных приборов.

Электроизмерительные приборы - техническое устройство с помощью которого происходит измерение электрических величин.

Электроизмерительные приборы классифицируют по следующим признакам:

· По роду измеряемой величины: для измерения тока-амперметры, миллиамперметры, гальванометры; для измерения напряжения - вольтметры, милливольтметры, гальванометры; для измерения мощности - ваттметры, киловаттметры; для измерения энергии - счётчики; для измерения сдвига фаз и коэффициента мощности - фазометры; для измерения частоты - частотометры; для измерения сопротивлений - омметры и мегомметры.

· По роду измеряемого тока: для измерения в цепях постоянного, переменного, постоянного и переменного токов, а также в трёхфазных цепях.

· По степени точности: приборы делят не восемь классов точности - 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5;и 4,0.Класс точности - отношение предельной абсолютной погрешности к максимальному (номинальному) значению измеряемой величины, выраженное в процентах.

· По принципу действия: магнитоэлектрические, электромагнитные, электродинамические, индукционные, тепловые, термоэлектрические, электростатические, электронные, электролитические, фотоэлектрические.

Детали электроизмерительных приборов

электрический измерительный прибор индукционный

Устройство для создания противодействующего момента.

Принцип работы большинства электроизмерительных стрелочных приборов основан на повороте подвижной их части под действием вращающегося момента. Последний создается током, связанным определенной зависимостью с измеряемой электрической величиной.

Если этому повороту ничем не противодействовать, то подвижная часть прибора либо повернется на наибольший возможный угол, либо придет в ускоренное движение. Противодействующий момент у большинства приборов создается закручивающейся упругой бронзовой пружиной 1, концы которой прикреплены: один -- к оси подвижной части прибора 2, а другой -- к неподвижной части прибора ( к вилке пружино держателя) 3. Очевидно, что чем больше ток, проходящий через прибор, тем больше вращающий момент, действующий на подвижную часть прибора. Под действием этого вращающего момента подвижная часть прибора поворачивается, закручивая спиральную пружину. Пружина, в свою очередь, препятствует этому повороту. Поворот будет происходить до тех пор, пока вращающий и противодействующий моменты не сравняются:. Кроме того, спиральная пружина возвращает подвижную часть прибора в первоначальное (нулевое) положение после того, как прибор выключен из цепи.

Для уравновешивания стрелки прибора иногда применяют грузики 4 (противовесы), навинченные на стержни с мелкой резьбой, посредством которой можно изменять расстояние грузиков от оси вращения. Для установки стрелки прибора против нулевого деления служит корректор, состоящий из поводка 5 и винта 6. Эксцентрично поворачивающийся выступ винта 6 изменяет положение пружино-держателя 3 и одного конца спиральной пружины 1, поворачивая тем самым стрелку 7 в нужную сторону. У многих приборов по две противодействующих пружины. Они помещаются либо рядом, либо у концов оси подвижной системы.

Шкалы приборов. Шкала прибора служит для отсчета значений измеряемой величины. Кроме того, на шкалу обычно наносят условные обозначения, соответствующие характеристикам данного прибора (род измеряемой величины, род тока, класс точности, принцип действия и т. д.).В многопредельных приборах шкала имеет определенное число условных делений, по которым путем пересчета определяют измеряемую величину в нужных единицах. Шкалы других приборов градуируют непосредственно в значениях измеряемой величины, -- это шкалы непосредственного отсчета.

Различают равномерные и неравномерные шкалы. Достоинством равномерной является постоянство масштаба вдоль всей шкалы, что обеспечивает простоту отсчета измеряемой величины в любой части шкалы.

Обычно в стрелочных приборах стрелка находится на некотором расстоянии от шкалы, а для снятия показаний приборов приходится проецировать положение стрелки на шкалу. При этом положение проекции стрелки зависит от угла между лучом зрения на стрелку и плоскостью шкалы, т. е. от положения глаза относительно стрелки и шкалы. Этот угол должен быть прямым. На практике трудно добиться такого угла, поэтому получается так называемая погрешность от параллакса (параллакс -- видимое смещение предмета из-за перемены места наблюдения). Для устранения этой параллактической погрешности на шкалах наиболее точных приборов укрепляют плоскую зеркальную пластину. Отсчет показаний снимают одним глазом, причем глаз располагают относительно стрелки и шкалы так, чтобы стрелка и ее изображение в зеркале сливались воедино.

Успокоители. Подвижную часть прибора с противодействующей спиральной пружиной можно рассматривать как некоторую колебательную систему. В самом деле, при включении прибора в цепь подвижная его часть под действием толчка, создаваемого быстро нарастающим вращающим моментом, поворачивается, но не сразу может остановиться в положении, в котором вращающий и противодействующий моменты равны (подобно тому, как маятник не в состоянии остановиться, проходя через положение равновесия). Подвижная часть прибора будет совершать затухающие колебания, и для снятия показаний необходимо некоторое время для полной остановки его стрелки. Для быстрой остановки подвижной части прибора применяют специальные устройства -- успокоители. Наиболее распространенными успокоителями являются воздушные и магнитоиндукционные.

Воздушный успокоитель представляет собой дугообразный цилиндр1, запаянный с одного конца. Внутри цилиндра находится поршень 2. Он жестко связан с подвижной частью прибора и не касается стенок цилиндра. Зазор между поршнем и цилиндром невелик и при быстрых перемещениях поршня давление внутри цилиндра не успевает выровняться с атмосферным. В цилиндре создаются то сгущения, то разрежения воздуха, которые препятствуют движению поршня и тем самым быстро успокаивают подвижную систему. При медленном же движении поршня часть воздуха может свободно входить в цилиндр и выходить из него через зазор, не препятствуя поворотам подвижной части прибора.

Иногда воздушный успокоитель имеет форму замкнутой коробочки со щелью .Эта щель служит для перемещения рычага /, на котором укреплена пластинка 2. Последняя не касается стенок коробочки и выполняет ту же роль, что и поршень. При движении пластинки в коробочке одновременно действуют и сгущения (по одну сторону пластинки) и разрежения (по другую сторону), препятствующие колебаниям.

Магнитоиндукционный успокоитель представляет собой перемещающуюся между полюсами постоянного магнита М легкую алюминиевую пластину А, жестко связанную с подвижной системой прибора. При колебаниях пластинки в магнитном поле постоянного магнита в соответствии с законом Ленца в ней индуцируются токи, препятствующие этим колебаниям, поэтому колебания подвижной системы и стрелки быстро прекращаются. Астатические измерительные приборы применяют для устранения влияния внешних магнитных полей на показания электромагнитных и электродинамических приборов. Астатический прибор -- это совокупность двух измерительных механизмов, подвижные системы которых объединены в одном приборе и воздействуют на одну и ту же ось со стрелкой. При этом измерительные механизмы расположены так, что под действием внешнего поля вращающий момент одного из них увеличивается, тогда как другого на столько же уменьшается, а общий вращающий момент, действующий на всю подвижную систему прибора, остается неизменным.

1.1 Магнитоэлектрические приборы

Принцип действия приборов магнитоэлектрической системы основан на взаимодействии проводника с током (рамки 3) с магнитным полем постоянного магнита М. Подковообразный постоянный магнит М, стальные полюсные наконечники N и S, стальной цилиндр 2 образуют магнитную цепь (полюсные наконечники и стальной цилиндр служат для уменьшения магнитного сопротивления этой цепи). Благодаря форме полюсных наконечников в большей части воздушного зазора между цилиндром и наконечником создается радиально направленное однородное магнитное поле, в котором может поворачиваться подвижная рамка 3. Рамку прибора (обмотку) чаще всего выполняют из изолированного провода на легком алюминиевом каркасе, укрепленном на двух полуосях. Измеряемый ток проходит в рамку через токоведущие спиральные пружины 5, служащие одновременно и для создания противодействующего-момента. При протекании тока по рамке на ее стороны, находящиеся в воздушном зазоре, действует пара сил (токи в этих сторонах рамки имеют противоположное направление), создающая вращающий момент и поворачивающая эту рамку в ту или иную сторону вокруг оси. Направление силы F, действующей на одну сторону рамки, может быть определено по правилу левой руки, а значение -- по закону Ампера:

,

где В - магнитная индукция в зазоре,  - длина активной стороны рамки, I - сила тока в рамке,  - число витков рамки ,  - угол между плоскостью рамки и вектором индукции в воздушном зазоре. Благодаря тому что магнитное поле в рабочем зазоре радиальное(), то момент этой пары сил (вращающий момент) равен 

где d - ширина рамки, являющаяся плечом пары. Так как величины В, для данного прибора постоянные, то их произведение дает также постоянную величину, которую обозначим через :

.

Тогда .

Под действием этого вращающего момента рамка поворачивается, закручивая (или раскручивая) спиральные пружины, создающие противодействующий момент

,

где  - постоянная, характеризующая жёсткость пружин, б - угол поворота оси со стрелкой. Очевидно, что рамка будет поворачиваться до тех пор, пока противодействующий момент, увеличиваясь с углом поворота, не окажется равным вращающему, т. е.

, откуда

,

где - постоянная данного прибора по току. Таким образом, угол поворота стрелки магнитоэлектрического прибора пропорционален току в рамке и шкала такого прибора равномерная. Механизм магнитоэлектрического прибора может быть использован для устройства гальванометра, амперметра и вольтметра. Ток, проходя по обмотке рамки, создает напряжении , равное приложенному, тогда

,

где  - постоянная прибора по напряжению. Из последнего соотношения следует, что магнитоэлектрический механизм можно использовать для изготовления вольтметра. В этом случае сопротивление рамки должно быть достаточно большим с тем, чтобы прибор можно было включать параллельно нагрузкам. Однако для этого пришлось бы рамку делать из большего числа витков тонкой проволоки (а для амперметра -- из небольшого числа витков толстой проволоки). Как в том, так и в другом случае рамка получилась бы тяжелой, а прибор -- грубым. На практике рамки амперметров и вольтметров не имеют принципиального различия. В первом случае рамку шунтируют, а во втором -- последовательно с ней включают добавочное гасящее сопротивление.

Принцип градуирования магнитоэлектрического прибора в качестве вольтметра основан на прямой пропорциональной зависимости между током в рамке и приложенным к ней измеряемым напряжением.

Для переменных токов эти приборы без дополнительных устройств -- выпрямителей -- непригодны, так как направление отклонения стрелки прибора зависит от направления тока в рамке. Следовательно, в цепи переменного тока подвижная часть прибора ничего не покажет. Поэтому, если нулевое деление шкалы находится не в ее середине, а на левом краю, то около зажимов прибора ставятся знаки "+" и "--", к которым следует подключать провода соответствующей полярности. При неправильном включении такого прибора стрелка упирается в ограничитель, стремясь уйти в противоположную сторону за нулевое деление шкалы. Специальных успокоителей в магнитоэлектрических приборах не делают. Их роль выполняет алюминиевый замкнутый каркас, на который навивается рамка. При колебаниях каркаса в нем индуцируются токи, препятствующие этим колебаниям, и подвижная система прибора быстро успокаивается. Изменения температуры окружающей среды могут влиять на изменения сопротивления прибора, плотности магнитного потока в воздушном зазоре и упругих свойств пружин, создающих противодействующий момент. Однако два последних обстоятельства приблизительно компенсируют друг друга. Например, повышение температуры вызывает ослабление магнитного потока в воздушном зазоре, т. е. вращающий момент уменьшается, при этом уменьшение упругости пружин примерно на столько же уменьшает противодействующий момент. Изменение сопротивления прибора из-за изменения температуры окружающей среды значительно сказывается на показаниях амперметров с шунтами, но почти не сказывается на показаниях вольтметров. У вольтметра сопротивление рамки значительно меньше добавочного сопротивления, а последнее изготовляют из манганиновой проволоки, имеющей незначительный температурный коэффициент. Поэтому сопротивление всего прибора почти не изменяется. Для устранения температурной погрешности в некоторых приборах применяют специальные схемы так называемой температурной компенсации.

К достоинствам магнитоэлектрических приборов относятся: равномерная шкала; большая точность при малой чувствительности; высокая чувствительность при малой точности (гальванометр); малая чувствительность к внешним магнитным полям; малое потребление энергии.

Чувствительность - отношение линейного или углового перемещения указателя к изменению измеряемой величины, вызвавшую это перемещение.

Недостатками таких приборов являются: пригодность только для постоянных токов (без выпрямителей), большая чувствительность к перегрузкам, сравнительно высокая стоимость.

Приоры такого вида систем обозначаются следующим образом: .

1.2 Электродинамические приборы

Принцип действия приборов электродинамической системы основан на механическом взаимодействии двух катушек с токами. На рисунке изображен измерительный механизм электродинамического прибора с воздушным успокоителем 3. Неподвижная катушка 1 состоит из двух секций (для создания однородного поля) и навивается обычно толстой проволокой. Легкая подвижная катушка 2 помещается внутри неподвижной и жестко скрепляется с осью и стрелкой. Подвижная катушка включается в измеряемую цепь через спиральные пружины, создающие противодействующий момент. Если токи в катушках 1 и 2 принять равными соответственно  и , то их взаимодействие создаст вращающий момент , стремящийся повернуть подвижную катушку так, чтобы энергия магнитного поля системы двух катушек стала наибольшей (до совпадения направлений полей). При этом поворот подвижной катушки произойдет за счет энергии магнитного поля катушек. Тогда вращающий момент Мвр, действующий на подвижную катушку, можно представить в следующем виде:

,

Где  - энергия магнитного поля катушек; б - угол поворота подвижной катушки. Энергия магнитного поля системы двух катушек  складывается из энергий катушек и энергии, обусловленной их взаимной индукцией

=,

Где - индуктивность катушек; - коэффициент их взаимной индукции. Тогда получим:

.

Так как  постоянны для данного набора, то

и .

Вообще говоря,  и сильно зависит от формы катушек. Предположив, простоты ради, = const получим: = . Поворот подвижной системы будет происходить до наступления равновесия между вращающим  и противодействующим Мпрюментами, создаваемыми спиральными пружинами: 

= k2 ,

Где k2 -- жесткость пружины. Окончательно имеем:

=k, где k=- постоянная данного прибора.

Отсюда следует, что угол поворота подвижной системы электродинамического прибора в случае постоянных токов пропорционален произведению токов в его катушках. В случае переменных токов, например , мгновенный вращающий момент , а средний за период момент (после преобразований) равен:

.

При = получим: =kcosц.

Пригодность электродинамических приборов для переменных токов объясняется тем, что направления токов в обеих катушках изменяются на противоположные одновременно (или с постоянным сдвигом по фазе), а следовательно, направление поворота подвижной катушки остается неизменным. В зависимости от назначения прибора катушки в нем могут быть соединены либо последовательно -- в вольтметре (рис. а), либо параллельно -- в амперметре (рис. б), либо в разные цепи -- в ваттметре (рис. в). Из выражения вращающего момента = 

следует, что изменение направления тока в какой-либо одной из катушек приведет к изменению направления поворота подвижной системы на противоположное. У вольтметров и амперметров взаимное соединение концов обмоток сделано внутри прибора, а к зажимам прибора выведены только два конца, подключаемые в цепь (включение ваттметра будет рассмотрено ниже).

Шкалы электродинамических вольтметров и амперметров неравномерны, так как токи в обоих катушках пропорциональны одной и той же измеряемой величине: для вольтметра -- ток в обоих катушках один и тот же, поэтому

и ,

т.е. шкала неравномерная (квадратичная); для амперметра , где - сопротивления подвижной и неподвижной катушек. Откуда

, но

= и =, то =.

Точно также и для : = k2, тогда =, т. е. шкала также квадратичная. Однако на практике добиваются приблизительно равномерной шкалы в ее рабочей части подбором взаимного расположения катушек и их формы. На показания электродинамических приборов могут влиять внешние магнитные поля, так как собственное поле катушек слабое. Для устранения этого влияния применяют астатические измерительные механизмы:

Приборы электродинамической системы изготовляют и применяют в основном как переносные лабораторные приборы классов точности 0,1; 0,2 и 0,5.

К достоинствам электродинамических приборов относятся: большая точность, позволяющая применить их в лабораторной практике как контрольные, и пригодность для измерения постоянных и переменных токов, а к недостаткам -- неравномерная шкала; большая чувствительность к перегрузкам (из-за наличия токо-зедущих пружин); влияние внешних магнитных полей и высокая стоимость.

Приборы такого типа системы обозначаются следующим образом:.

1.3 Индукционные приборы

Принцип действия индукционных приборов основан на взаимодействии бегущего магнитного поля с вихревыми токами, индуцируемыми этим же полем в проводящем подвижном диске.

Бегущее поле создается двумя магнитными потоками, сдвинутыми на некоторый угол по фазе и в пространстве. Можно создать индукционные приборы любого назначения -- амперметры, вольтметры, ваттметры и др. На практике наибольшее распространение получили индукционные счетчики электрической энергии.

Приведенная конструкция (трехпоточная) счетчика со стоит из двух электромагнитов 1 и 2 и подвижного алюминиевого диска 5. Диск укреплен на оси, которая связана с помощью червячной передачи со счетным механизмом. Диск вращается в зазоре электромагнитов. Магнитный поток Ф1 электромагнита 1 U-образной формы создается током I приемника электрической энергии, так как его обмотка включена последовательно в цепь нагрузки. Поток Ф1 дважды пересекает диск и не значительно отстает по фазе от образующего его тока I. Поэтому можно считать, что значение потока Ф1 в первом приближении пропорционально току I: Ф1 = kI. Электромагнит 2 имеет Т-образный вид. На его среднем стержне расположена гистерезис и вихревые токи.

Подвижная катушка вращается около неподвижного стального сердечника 4, помещенного в соосную расточку магнито провода. Стороны обмотки (рамки) 3 подвижной части находятся в зазоре между магнито проводом и неподвижным стальным сердечником, где магнитное поле достигает значительно больших значений, чем магнитное поле, создаваемое в воздухе неподвижной катушкой электродинамического прибора.

Так как реактивное сопротивление этой обмотки большое, можно считать, что ее полное сопротивление ZU » ХU, и ток IU в обмотке сдвинут по фазе относительно напряжения U почти на p/2. Поток ФU, как видно из рисунка, делится на две части: рабочий поток Фр и потоки ФL, которые замыкаются по мимо диска по боковым ветвям магнито провода 2.

Та ким образом,

ФU = ФP + 2ФL.

Рабочий поток Фр проходит по среднему стержню магнито провода и пересекает диск, замыкаясь через противо полюсную скобу 4, средняя часть которой находится под центральным стержнем магнито провода 2. При такой конструкции под диском находятся три полюса (два от U-образного магнита и один от Т-образного магни та). Потоки ФL определяют сдвиг по фазе между потоками ФP и Фr Вихревые токи, индуцируемые в диске магнитными потоками, пропорциональны магнитным потокам и частоте. Магнитный поток ФP индуцирует в диске вихревой ток.

Взаимодействие между индуцируемым током в диске и созданным им потоком, например, между IвI и Фr, не создает электромагнитной силы, так как g = p/2 и cosg = 0. Электромагнитные силы создаются только в результате взаимодействия магнитного потока ФP с током IвI и пото ка ФI с током Iв.р.

Противодействующий момент Мпр создается постоянным магнитом 3, в поле которого вращается диск, и является тормозным моментом, пропорциональным часто те вращения диска. Постоянный магнитный поток Ф индуцирует во вращающемся диске

ЭДС Ев = -Фda/dt,

под действием которой в нем возникает вихревой ток

Iв = Ев/Rд,

где Rд -- сопротивление диска. Когда моменты равны, т. е. Мт = Мвр, частота вращения диска постоянна (установившийся режим).

Число оборотов диска за промежуток времени. Таким образом, число оборотов диска пропорционально расходу электроэнергии. Величину ст /ср2p называют постоянной счетчика. Она показывает, какому количеству киловатт-часов электроэнергии соответствует один оборот диска. Червячная передача счетного механизма учитывает постоянную счетчика, и счетный механизм непосредственно отсчитывает энергию в киловатт-часах.

Поскольку индуцируемые токи во вращающемся элементе зависят от частоты сети, ее изменение сказывается на правильности показаний счетчика.

Для трехфазных систем выпускают счетчики, состоящие из трех и двух однофазных систем (для четырех- и трехпроводной сети). В этом случае вращающий элемент является общим и счетный механизм показывает потреб электроэнергии трехфазным электро приемником.

Индукционные счетчики весьма надежны в эксплуатации.

1.4 Стрелочные приборы

У стрелочных приборов довольно долгая и давняя история. Дойдя до наших дней они всё же обрели некую простоту и надёжность.

В конструкции стрелочных приборов, как правило, отсутствуют сложные элементы схемы (к примеру - микросхемы), что позволяет отремонтировать его в короткие сроки без особого труда и без особого опыта. Исключение составляет летательный исход самой магнитной части и ротора - подвижная часть со стрелкой.

Источник питания (батарейка) в обычных приборах, как правило, не нужна для измерения величин напряжения и тока. Причём, в этом случае стрелочные приборы никак не уступают цифровым приборам. И касается это не только наличия батарейки, но и очень низкой погрешности.

Следует так же отметить, что батарейки в стрелочных приборах «живут» дольше, чем в цифровых. Работа прибора на одном комплекте батареек (если она не одна) может проработать до 10 лет. Точно сказать трудно.

При измерении напряжения стрелочные приборы практически не учитывают «наводку» в проводниках. Если в проводнике всё же наводится напряжение от других соседних проводников, то его можно вычислить по величине. В этом случае цифровые приборы «врут», что называется - они показывают чёткое наличие напряжения. Всё это из-за того, что цифровые приборы сделаны на чувствительных компонентах (к примеру - полевые транзисторы).

В некоторых моделях стрелочных приборов встречаются схемы защиты, что ещё реже встречается у цифровых приборов. Если, к примеру, диапазон измерения напряжения будет выставлен на 80-150V и Вы воткнёте его в розетку, то стрелочный прибор просто зашкалит, что часто бывает. А вот для цифрового это может быть «смерть». Примерно, то же самое может произойти, если измерять напряжение, предварительно забыв переключить режим измерения с «омметр» на «напряжение».

Поломка стрелочного прибора по причине летального исхода стрелочного механизма встречается примерно в 30-40% случаев. У цифровых же приборов основной частью является центральная большая микросхема. Вероятность её «смерти» - 60-70%. В обоих случаях поломок именно эти основные части и составляют ценность приборам. Цена этих частей будет колебаться в пределах 65-80% от стоимости изделия.

В период политических и экономических преобразований 1985 - 2000 г.г. в России приборостроение претерпело качественные изменения. Ряд приборостроительных предприятий бывшего СССР было реорганизовано, некоторые из них прекратили своё существование, а некоторые из предприятий, наоборот, существенно нарастили выпуск электроизмерительных приборов и расширили их номенклатуру (завод «Электроприбор» г.Чебоксары).

По оценке специалистов, общий парк стрелочных приборов к 2005 году составлял около 250 млн. штук. В основном это щитовые приборы, большинство из которых применяются в щитах диспетчерского управления (ЩДУ).

И сегодня потребность в стрелочных приборах остаётся большой, несмотря на появление современных цифровых приборов, габариты которых сопоставимы со стрелочными приборами, у которых такие характеристики, как точность, функциональность, возможность работы в системах автоматизации - безусловно, превосходят стрелочные приборы.

Однако и сегодня потребность в стрелочных приборах превышает потребность в цифровых приборах. Объясняется это не только их низкой стоимостью, но и основным преимуществом - аналоговое представление измеряемой информации удобно для оператора. По положению стрелок на шкалах опытный оператор быстро оценивает состояние объекта управления. Для оператора ЩДУ, у которого на щите расположены десятки или сотни щитовых стрелочных электроизмерительных приборов, замена их на цифровые приборы может привести к ошибкам в оценке состояния объекта и в конечном итоге к авариям.

На сегодняшний день развитие традиционного «стрелочного» приборостроения, которое базировалось на разработках, выполненных в конце XIX и начале XX веков, достигло своего технологического совершенства. Но качественный разрыв между возможностями щитовых стрелочных приборов и потребностями современной промышленности не позволяет эффективно совместить автоматизированные системы управления и щитовые стрелочные приборы.

Решить эту проблему взяло на себя приборостроительное предприятие «ЗИП-Магнитоника». На предприятии был разработан прибор, по сути являющийся аналого-цифровым измерительным прибором, у которого функцию индикатора выполняет стрелка, перемещаемая на шкале прибора миниатюрным шаговым двигателем.

Первые щитовые стрелочные приборы нового поколения серии ЗМ300 предназначены для замены традиционных стрелочных приборов постоянного и переменного тока. ЗМ300 может использоваться в АСУ ТП, в пультах диспетчерского управления для оснащения ЩДУ - в энергетике, на транспорте, машиностроении и других отраслях.

Прибор имеет возможность дистанционного задания установок - для работы в локальных системах автоматизации с возможностью трёхзонного регулирования. На шкале прибора имеется трёхцветный светодиодный индикатор - для отображения зон регулирования и световой, а также звуковой сигнализации аварийного превышения измеряемого сигнала.

Стрелочные щитовые приборы предназначены для измерения тока и напряжения в цепях постоянного и переменного тока. Приборы применяются на стендах ТЭЦ, ГЭС, АЭС, на щитах транспортных средств МПС, в составе бортовой аппаратуры боевой техники, в бытовой технике и во многих других сферах. Отличительной особенностью приборов является компактность при размещении на щите, надежность и долговечность при низкой стоимости.

2. Схемы включения электрических измерительных приборов

Наглядная схема подключения однофазного электрического счетчика в стандартных электрощитах следующая:

Примечание: фаза "А" обозначена желтым цветом, фаза "В" - зеленым, фаза "С" - красным, нулевой провод "N" - синим цветом, заземляющий проводник "PЕ" - желто-зеленым. Вместо пакетного выключателя может быть установлен двухполюсный автомат. Схема подключения индукционного счетчика не отличается от схемы подключения электронного.

Наглядная схема подключения трехфазного электрического счетчика прямого включения в четырехпроводной сети напряжением 380 вольт:

Примечание: фаза "А" обозначена желтым цветом, фаза "В" - зеленым, фаза "С" - красным, нулевой провод "N" - синим цветом, заземляющий проводник "PЕ" - желто-зеленым.

Обязательно соблюдение прямого порядка чередования фаз напряжений на колодке зажимов счетчика. Определяется фазоуказателем или прибором ВАФ. Прямой порядок чередования фаз напряжений - АВС, ВСА, САВ (по часовой стрелке). Обратный порядок чередования фаз напряжений - АСВ, СВА, ВАС, создает дополнительную погрешность и вызывает самоход индукционного счетчика активной энергии. Счетчик реактивной энергии при обратном порядке чередования фаз напряжений и нагрузки вращается в обратную сторону.

Схема соединений электрического счетчика

Схема однофазного индукционного электрического счетчика

Примечание: фазный провод и токовая катушка обозначены красным цветом; нулевой провод и катушка напряжения обозначены синим цветом.

Схема соединений трехфазного индукционного счетчика прямого включения для четырехпроводной сети напряжением 380 вольт:

Примечание: фаза "А" обозначена желтым цветом, фаза "В" - зеленым, фаза "С" - красным, нулевой провод "N" - синим цветом; L1, L2, L3 - токовые катушки; L4, L5, L6 - катушки напряжения; 2, 5, 8 - винт напряжения; 1, 3, 4, 6, 7, 9, 10, 11 - клеммы для подключения электропроводки к счетчику.

3. Надзор за состоянием электроизмерительных приборов

Ежедневный осмотрПри проведении ежедневного обязательного осмотра электроизмерительных приборов нужно произвести чистку поверхностей приборов; убедиться в отсутствии на них посторонних предметов и в исправности кожухов, стекол, шкал и стрелок; проверить правильность нулевого положения стрелок и при необходимости отрегулировать их корректором; убедиться в чистоте, отсутствии окислений и в прочности контактных соединений проводов и кабелей; проверить исправность клейма на приборе.

Проверка органами надзора. Все электроизмерительные приборы, имеющие класс выше 2,5 (кроме контрольных электросчетчиков), подлежат обязательной поверке органами междуведомственного надзора в следующих случаях: по истечении установленного срока; после капитального или среднего ремонта независимо от сроков междуведомственной проверки; при нарушениях имеющегося доверительного клейма, получившихся в результате чистки или мелкого ремонта.

Кроме государственных и междуведомственных поверок, осуществляются также периодические поверки силами электротехнической лаборатории или местных органов ведомственного надзора. Сроки таких поверок зависят от условий работы приборов, степени их использования и значения.

Периодические поверки щитовых приборов производятся на месте их установки вторичным током и напряжением, т. е. без измерительных трансформаторов и шунтов.

Все переносные и лабораторные приборы, имеющиеся в комплекте электростанций, равно как и щитовые приборы, которые по тем или иным причинам невозможно проверить на рабочем месте, поверяются в электротехнической лаборатории. Все оперативные переключения в первичных цепях при поверках производит только обслуживающий персонал поверяемой электростанции.

При проведении периодической поверки производится внешний осмотр и определяется основная погрешность прибора, а также время успокоения (для стрелочных приборов) указателя. Для сравнения показаний при поверках используют эталонные приборы высокого класса точности (0,5).

Определение погрешности приборов. Абсолютная погрешность-- это разница между показаниями поверяемого прибора и действительным значением измеряемого показателя, замеренного эталонным прибором.

Относительная приведенная погрешность в процентах -- это отношение абсолютной погрешности в какой-либо точке шкалы к верхнему пределу измерения для приборов с односторонней шкалой и к среднему арифметическому значению пределов измерения для приборов с безнулевой шкалой. Если шкала прибора двусторонняя, то отношение берется к сумме пределов измерения, а для фазометров и омметров -- к длине рабочей части шкалы.

Основная погрешность, характеризуемая при нормальных условиях внешней среды точностью градуировки прибора и его отсчетного устройства, определяется при нормальном положении корпуса и указателя прибора, отсутствии внешних магнитных полей, номинальной частоте и практически синусоидальной форме кривой тока и напряжения (для приборов переменного тока) и отрегулированной стрелке при помощи корректора на нулевом положении (в начальном положении).

Нормальные условия внешней среды должны соответствовать указанным на приборе или в технических условиях на него.

Основная погрешность щитовых и переносных приборов классов 1,0, 1,5, 2,5, 4,0 замеряется после предварительного прогрева в течение 15 мин номинальным током (напряжением).

При определении основной погрешности установка указателя (стрелки) на поверяемую точку производится путем увеличения измеряемого показателя от нуля, а затем уменьшением его-от верхнего предела. Основной погрешностью считается наибольшая приведенная" относительная погрешность в рабочей части шкалы прибора.

Определение погрешности трехфазных ваттметров активной мощности показано на рис. 12-6.

Относительные погрешности электроизмерительных приборов, находящихся в эксплуатации, на всех отметках рабочей части шкалы не должны выходить из следующих пределов:

Класс точности прибора. . . 0,5 0,1 0,2 0,5 1,0 1,5 2,5 4,0

Основная погрешность, % ±0,05 +0,1 +0,2 ±0,5 +1,0 +1,5 ±2,5 ±4,0

В отличие от основной погрешности дополнительные погрешности зависят от различных внешних условий: температуры воздуха, частоты, напряжения и т. д.

Измерение сопротивления изоляции. Производится мегаомметром, имеющим номинальное напряжение 500-- , 1000 В. Сопротивление изоляции всех электрических цепей прибора относительно корпуса при номинальных условиях окружающей среды не должно быть менее 20 МОм.

Проверка уравновешенности подвижной части. Этой проверке подвергаются приборы с механическим противодействующим моментом. Прибор нужно наклонить на 10° в любом направлении, противоположном его нормальному положению. Изменение показаний прибора не должно превышать его основной погрешности.

Приборы, для которых нормальное положение не установлено, должны проверяться сначала в вертикальном, а затем в горизонтальном положении.

Проверка под током и напряжением.

Прибор включают в цепь и плавно увеличивают, а затем уменьшают измеряемый показатель, заставляя стрелку (указатель) перемещаться от начального положения до максимального крайнего, и наоборот. При проверке выясняют наличие неисправностей, о чем могут свидетельствовать колебание стрелки резонансного характера, трение в подвижной системе, возвращение стрелки на нулевую отметку, когда измеряемая величина еще не доведена до соответствующего значения, чрезмерный нагрев прибора и т. д.

Для приборов с механическим противодействующим моментом и с односторонней шкалой время успокоения подвижной части определяется при значении измеряемого показателя, соответствующем отклонению указателя примерно на геометрическую середину шкалы. У приборов с двусторонней шкалой значение измеряемого показателя должно соответствовать верхнему пределу измерения.

Для приборов с без нулевой шкалой и приборов без механического противодействующего момента при скачкообразном изменении измеряемого показателя, вызывающего перемещение указателя (стрелки) с начального положения шкалы до ее геометрической середины, время успокоения должно соответствовать техническим условиям. Для различных типов приборов оно колеблется в пределах 4--10 с.

В процессе этой проверки определяют также время успокоения подвижной части прибора. Этот параметр характеризуется временем с момента изменения напряжения или другой измеряемой величины до момента, когда указатель отклоняется от установившегося положения не более чем на 1 % длины шкалы.

4. Обучение персонала правилам электробезопасности

Электробезопасность - это система организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту человека от вредного и опасного воздействия на организм электрического тока, электрической дуги, электромагнитного поля и статического электричества.

Безопасная эксплуатация электрооборудования достигается целым комплексом мер профилактики электро травматизма, которые можно свести к следующим группам: организационные, технические, индивидуальные средства защиты.

Электробезопасность обеспечивается:

- строгим выполнением инструкций, прилагаемых к электроустановкам;

- высоким уровнем организации эксплуатации электро установок;

- техническими способами и средствами общей и индивидуальной защиты от поражения электрическим током.

Возникновение электротравм чаще всего обусловлено следующими причинами:

- случайным прикосновением к токоведущим частям электроустановок;

- появлением напряжения на металлических нетоковедущих частях установок в результате повреждения их изоляции;

- появлением напряжения на отключенных токоведущих частях вследствие либо случайного включения установки, либо обратной трансформации;

- возникновением шагового напряжения в результате замыкания фазы на Землю и появлением разности потенциалов между двумя точками на Земле на расстоянии шага;

- действием атмосферного электричества при грозовых разрядах или разрядах, обусловленных накоплением статического электричества.

Причины электротравм подразделяются на:

· технические - несоответствие средств защиты требованиям электробезопасности и условиям их применения, в том числе неисправность электроинструмента;

· организационно-технические - несвоевременная замена инструмента, не прошедшего обязательный контроль качества;

· организационные - невыполнение или отдельные нарушения инструкции по электробезопасности;

· организационно-социальные - определяются работой в сверхурочное время, несоответствием специальности и квалификации исполнителя работ, допуском к работе лиц моложе 18 лет, привлечением к работе лиц, не имеющих допуск к работе с электроустановками, и лиц, имеющих медицинские противопоказания;

· социально-гигиенические - неблагоприятные метеорологические условия работы, плохая освещенность, повышенные уровни шума и вибрации в производственных помещениях и др.

По условиям электробезопасности все электроустановки подразделяются на установки напряжением до 1000 В. включительно и выше 1000 В.

Устройства электроустановок должны быть такими, чтобы:

· Не допускалось появление опасного для персонала потенциала на токоведущих частях,

· Исключалось возможность случайного прикосновения к частям, находящимся под напряжением.

· Обеспечивалось надежность работы установок и удобства их обслуживания.

Эти требования удовлетворяются:

· Ограничением величины применяемого напряжения.

· Надлежащей изоляцией токоведущих частей.

· Применением ограждений, блокировок и выбором расстояний от проводов до ограждений между проводами.

· Применением мероприятий, устраняющих опасность при переходе напряжения на металлические нетоковедущие части.

· Применением защитных средств.

· Выбором и сочетанием надлежащих строительных и монтажных материалов.

ОРГАНИЗАЦИОННЫЕ МЕРЫ ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТИ

Безопасная эксплуатация электроустановок включает систему мер безопасности (план мероприятий по выполнению работ, план профилактики при эксплуатации электроустановок).

Предусматривается: назначение лиц, ответственных за безопасное ведение работ; подбор, расстановка и обучение персонала; подготовка оборудования и документации на рабочих местах; проведение инструктажа персонала перед началом работ; выдача наряда-допуска; выполнение организационно-технических мероприятий; соблюдение технологической дисциплины; надзор за выполнением работ; периодический инструктаж на рабочем месте и анализ состояния электробезопасности.

Лица, которые принимаются на работу по обслуживанию электрического оборудования, подлежат медицинскому осмотру, согласно постановления Министерства здравоохранения Украины. Очередность медицинских осмотров - раз в 24 месяца. К работе допускаются лица не моложе 18 лет, которые имеют квалификационную группу соответственно выполняемой работы.

Занятие по технической подготовке с персоналом проводится по специальной программе. Задачей технической подготовки является изучение персоналом теоретических основ и процессов, работы оборудования, освоение приемов и методов безопасной работы на электроустановках. Проводятся тренировки по отработке практических навыков при возникновении аварийных ситуаций.

Электробезопасность работ в основном зависит от качества обучения, правильной организации рабочего места и своевременного контроля правильности ведения работ.

Для поддержания в работоспособном состоянии электрического и электро технологического оборудования и сетей, обеспечения их безопасной эксплуатации руководитель назначает ответственного за электрохозяйство, а также лицо, его замещающее, на период длительного отсутствия.

Руководитель при необходимости и на основании представления ответственного за электрохозяйство назначает ответственных за электрохозяйство в структурных подразделениях.

Назначение ответственных за электрохозяйство оформляется приказом. Обязанности и права указанных лиц должны быть отражены в должностных инструкциях.

При невозможности назначить штатного работника ответственным за электрохозяйство или возложить ответственность за электрохозяйство на работника по совместительству на руководителя (его заместителя), по согласованию с органами государственного энергетического надзора, возлагается ответственность: за безопасную эксплуатацию электроустановок, состоящих из осветительной сети и электрических машин напряжением до 400 В включительно. В этом случае руководителю (его заместителю) не требуется иметь квалификационную группу по электробезопасности. За безопасную эксплуатацию электроустановок напряжением до 1000 В, используемых для производственных нужд (работа электродвигателей и других электро приемников производственного (технологического) назначения; работа электро котлов, электро бойлеров, электронагревателей и других нагревательных приборов, предназначенных для производственных целей, а также для отопления и горячего водоснабжения производственных и учебных помещений; сети освещения помещений, территорий и т.п.) В этом случае руководитель (его заместитель) должен пройти обучение, проверку знаний и получить III квалификационную группу по электробезопасности.

Руководитель должен своевременно направлять электротехнический и электро технологический персонал, обслуживающий действующие электроустановки, в учреждения здравоохранения для прохождения периодических и внеочередных медицинских осмотров.Проверка знаний правил по электробезопасности, должностных и производственных инструкций работников проводится:

1. первичная - перед допуском работника к самостоятельной работе;

2. периодическая;

3. внеочередная - при нарушении работниками правил по электробезопасности и инструкций, по требованию ответственного за электрохозяйство или органов государственного энергетического надзора.

Электротехнический персонал обязан проходить производственное обучение на рабочем месте:

§ перед допуском к самостоятельной работе в электроустановках;

§ при переходе на другую работу (должность), связанную с эксплуатацией электроустановок;

§ при перерыве свыше одного года на работах и должностях, относящихся к электротехническому персоналу.

Программу производственного обучения составляет ответственный за электрохозяйство структурного подразделения, утверждает - ответственный за электрохозяйство.

Периодическая проверка знаний правил по электробезопасности, должностных и производственных инструкций электротехническим и электро технологическим персоналом организуется в установленные сроки, но не реже чем:

1) один раз в год - для электротехнического персонала, непосредственно обслуживающего действующие электроустановки или выполняющего наладочные, электромонтажные, ремонтные или профилактические испытания, а также для персонала, оформляющего распоряжения и организующего эти работы;2) один раз в три года - для руководителей и специалистов, не относящихся к персоналу, перечисленному в п.1, а также для инженера по охране труда, допущенного к инспектированию электроустановок. Время следующей проверки знаний работниками правил по электробезопасности устанавливается в соответствии с датой их последней проверки знаний.

Для проверки знаний работниками правил по электробезопасности приказом утверждается постоянно действующая квалификационная комиссия (или несколько комиссий) в составе не менее трех человек.

В состав квалификационной комиссии (комиссий) включаются лица, прошедшие проверку знаний правил по электробезопасности и имеющие соответствующий документ (удостоверение). Один из членов комиссии должен иметь квалификационную группу по электробезопасности не ниже, чем у лиц, проходящих проверку знаний в этой комиссии.

В работе квалификационной комиссии (комиссий), где проходит проверку знаний ответственный за электрохозяйство, как правило, должен принимать участие руководитель.


Подобные документы

  • Характеристика устройства и принципа действия электроизмерительных приборов электромеханического класса. Строение комбинированных приборов магнитоэлектрической системы. Шунты измерительные. Приборы для измерения сопротивлений. Магнитный поток и индукция.

    реферат [1,3 M], добавлен 28.10.2010

  • Основные технические характеристики электромеханических ИП. Магнитоэлектрические измерительные преобразователи. Электростатические измерительные приборы. Электростатические вольтметры и электрометры и их включение. Значение защитного сопротивления.

    реферат [104,1 K], добавлен 12.11.2008

  • Рассмотрение исторического процесса развития электроизмерительной техники. Описание принципа действия электромагнитных, магнитоэлектрических, электродинамических (ваттметр), ферродинамических (логометры), термоэлектрических и детекторных приборов.

    курсовая работа [2,1 M], добавлен 10.07.2010

  • Принцип действия электродинамических измерительных приборов. Поперечность световых волн как следствие теории Максвелла. Способы поляризации света. Поляриметр П161-М портативный и полярископ ПКС-250 М. Закон Малюса и Брюстера. Схема действия призмы Николя.

    контрольная работа [79,9 K], добавлен 22.04.2010

  • Составление и обоснование электрической схемы измерения вольт-амперных характеристик полупроводниковых приборов. Определение перечня необходимых измерительных приборов и оборудования, сборка экспериментальной установки. Построение графиков зависимостей.

    курсовая работа [1,3 M], добавлен 19.11.2015

  • Структура организации охраны труда на предприятиях электрических сетей. Разработка вариантов схем и выдачи энергии. Расчет токов короткого замыкания. Выбор оборудования, измерительных приборов и измерительных трансформаторов, типов релейной защиты.

    дипломная работа [231,8 K], добавлен 06.06.2014

  • Основные методики поверки показывающих приборов постоянного тока. Измерительный механизм с подвижной катушкой. Класс точности измерительных приборов, работающих на постоянном токе. Проверка изоляции напряжением 2 кВ. Расчет погрешности измерений.

    лабораторная работа [22,2 K], добавлен 18.06.2015

  • Разработка структурной схемы выдачи электроэнергии. Расчет токов короткого замыкания. Выбор токоведущих частей и сборных шин, контрольно-измерительных приборов, типов релейной защиты, измерительных трансформаторов и средств защиты от перенапряжений.

    курсовая работа [647,0 K], добавлен 20.03.2015

  • Измерительный мост, позволяющий определять величину неизвестного электрического сопротивления. Принципы работы мостовых схем нескольких ученых. Компенсационная и дифференциальная схемы. Примеры измерительных приборов на базе измерительных цепей.

    курсовая работа [1,1 M], добавлен 02.07.2013

  • Трехфазные электрические сети, критерии их классификации и разновидности, функциональные особенности. Описание лабораторного стенда и контрольно-измерительных приборов. Периодический контроль изоляции. Сопротивление изоляции электроустановок аппаратов.

    лабораторная работа [174,8 K], добавлен 19.03.2014

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.