Вимірювання електричних характеристик. Загальна характеристика методів та засобів електричних вимірювань. Прилади для вимірювання опорів

План

Вступ

Вимірники сили струму

Вимірювання напруги

Комбіновані прилади магнітоелектричної системи

Універсальні електронні вимірювальні прилади

Шунти вимірювальні

Прилади для вимірювання опорів

Визначення опору заземлення

Магнітний потік

Індукція

Список літератури

Вступ

Вимірюванням називають знаходження значення фізичної величини досвідченим шляхом, за допомогою спеціальних технічних засобів – вимірювальних приладів.

Таким чином, вимір – це інформаційний процес отримання досвідченим шляхом чисельного відношення між даною фізичною величиною та деяким її значенням, прийнятим за одиницю порівняння.

Результат виміру – іменоване число, знайдене шляхом виміру фізичної величини. Одне з основних завдань вимірювання – оцінка ступеня наближення чи різниці між істинним та дійсним значеннями вимірюваної фізичної величини – похибки виміру.

Основними параметрами електричних ланцюгів є сила струму, напруга, опір, потужність струму. Для вимірювання цих параметрів використовують електровимірювальні прилади.

Вимірювання параметрів електричних кіл здійснюється двома способами: перший – прямий метод виміру, другий – непрямий метод виміру.

Прямий метод виміру передбачає отримання результату безпосередньо з досвіду. Непрямим виміром називають вимір, при якому шукана величина знаходиться на підставі відомої залежності між цією величиною та величиною, отриманої в результаті прямого виміру.

Електровимірювальні прилади - клас пристроїв, які застосовуються для вимірювання різних електричних величин. До групи електровимірювальних приладів входять також крім власне вимірювальних приладів та інші засоби вимірювання – заходи, перетворювачі, комплексні установки.

Електровимірювальні прилади класифікуються наступним чином: за вимірюваною та відтворюваною фізичною величиною (амперметр, вольтметр, омметр, частометр та ін.); за призначенням (вимірювальні прилади, заходи, вимірювальні перетворювачі, вимірювальні установки та системи, допоміжні пристрої); за способом надання результатів вимірювань (що показують та реєструють); за методом вимірювань (прилади безпосередньо оцінки та прилади порівняння); за способом застосування та конструкції (щитові, переносні та стаціонарні); за принципом дії (електромеханічні - магнітоелектричні, електромагнітні, електродинамічні, електростатичні, феродинамічні, індукційні, магнітодинамічні; електронні; термоелектричні; електрохімічні).

У даному рефераті я постараюся розповісти про пристрій, принцип дії, дати опис та коротку характеристику електровимірювальних приладів електромеханічного класу.

Вимірювання сили струму

Амперметр – прилад вимірювання сили струму в амперах (рис.1). Шкалу амперметрів градуюють у мікроамперах, міліамперах, амперах або кілоамперах відповідно до меж вимірювання приладу. В електричний ланцюг амперметр включається послідовно з тією ділянкою електричного ланцюга (рис.2) силу струму в якому вимірюють; збільшення межі вимірів - з шунтом чи через трансформатор.

Найбільш поширені амперметри, в яких частина приладу, що рухається, зі стрілкою повертається на кут, пропорційній величині вимірюваного струму.

Амперметри бувають магнітоелектричними, електромагнітними, електродинамічними, тепловими, індукційними, детекторними, термоелектричними та фотоелектричними.

Магнітоелектричними амперметрами вимірюють силу постійного струму; індукційними та детекторними - силу змінного струму; амперметри інших систем вимірюють силу будь-якого струму. Найточнішими та чутливішими є магнітоелектричні та електродинамічні амперметри.

Принцип дії магнітоелектричного приладу заснований на створенні моменту, що крутить, завдяки взаємодії між полем постійного магніту і струмом, який проходить через обмотку рамки. З рамкою з'єднано стрілку, яка переміщається за шкалою. Кут повороту стрілки пропорційний силі струму.

Електродинамічні амперметри складаються з нерухомої та рухомої котушок, з'єднаних паралельно або послідовно. Взаємодія між струмами, що проходять через котушки, викликає відхилення рухомої котушки та з'єднаної з нею стрілки. В електричному контурі амперметр послідовно з'єднується з навантаженням, а при високій напрузі або великих струмах - через трансформатор.

Технічні дані деяких типів вітчизняних амперметрів, міліамперметрів, мікроамперметрів, магнітоелектричної, електромагнітної, електродинамічної та теплової систем наведені в таблиці 1.

Таблиця 1. Амперметри, міліамперметри, мікроамперметри

Система приладу	Тип приладу	Клас точності	Межі виміру
Магнітоелектрична	М109	0,5	1; 2; 5; 10 А
	М109/1	0,5	1,5-3 А
	М45М	1,0	75мВ
			75-0-75мВ
	М1-9	0,5	10-1000 мкА
	М109	0,5	2; 10; 50 мА
	200 мА
	М45М	1,0	1,5-150 мА
Електромагнітна	Е514/3	0,5	5-10 А
	Е514/2	0,5	2,5-5 А
	Е514/1	0,5	1-2 А
	Е316	1,0	1-2 А
	3316	1,0	2,5-5 А
	Е513/4	1,0	0,25-0,5-1 А
	Е513/3	0,5	50-100-200 мА
	Е513/2	0,5	25-50-100 мА
	Е513/1	0,5	10-20-40 мА
	Е316	1,0	10-20 мА
Електродинамічна	Д510/1	0,5	0,1-0,2-0,5-1-2-5А
Теплова	Е15	1,0	30; 50; 100; 300 мА

Вимірювання напруги

Вольтметр - вимірювальний пристрій безпосереднього відліку для визначення напруги або ЕРС в електричних ланцюгах (рис. 3). Підключається паралельно до навантаження або джерела електричної енергії (рис.4).

За принципом дії вольтметри поділяються на: електромеханічні – магнітоелектричні, електромагнітні, електродинамічні, електростатичні, випрямляючі, термоелектричні; електронні - аналогові та цифрові. По призначенню: постійного струму; змінного струму; імпульсні; фазочутливі; селективні; Універсальні. За конструкцією та способом застосування: щитові; переносні; стаціонарні. Технічні дані деяких вітчизняних вольтметрів, мілівольтметрів магнітоелектричної, електродинамічної, електромагнітної та теплової систем представлені в таблиці 2.

Таблиця 2. Вольтметри та мілівольтметри

Система приладу	Тип приладу	Клас точності	Межі виміру
Електродинамічна	Д121	0,5	150-250 В
Д567	0,5	15-600 В
Магнітоелектрична	М109	0,5	3-600 В
М250	0,5	3; 50; 200; 400 В
М45М	1,0	75 мВ;
75-0-75 мВ
75-15-750-1500 мВ
М109	0,5	10-3000 мВ
Електростатична	С50/1	1,0	30 В
С50/5	1,0	600 В
С50/8	1,0	3 кВ
С96	1,5	7,5-15-30 кВ
Електромагнітна	Е515/3	0,5	75-600 В
Е515/2	0,5	7,5-60 В
Е512/1	0,5	1,5-15 В
З електронним перетворювачем	Ф534	0,5	0,3-300 В
Теплова	Е16	1,5	0,75-50 В

Для вимірювання ланцюгах постійного струму використовуються комбіновані прилади магнітоелектричної системи ампер-вольметри. Технічні дані про деякі типи приладів наведено у таблиці 3.

Таблиця 3. Комбіновані прилади магнітоелектричної системи .

Найменування	Тип	Клас точності	Межі виміру
Міллівольт-міліамперметр	М82	0,5	15-3000 мВ; 0,15-60 мА
Вольтамперметр	М128	0,5	75 мВ-600; 5; 10; 20 А
Ампервольтметр	М231	1,5	75-0-75 мВ; 100-0-100 В; 0,005-0-0,005 А; 10-0-10 А
Вольтамперметр	М253	0,5	15 мВ-600; 0,75 мА-3А
Міллівольт-міліамперметр	М254	0,5	0,15-60 мА; 15-3000 мВ
Мікроампервольтметр	М1201	0,5	3-750; 0,3-750 мкА
Вольтамперметр	М1107	0,2	45 мВ-600; 0,075 мА-30 А
Мілліампервольтметр	М45М	1	7,5-150; 1,5 мА
Вольтомметр	М491	2,5	3-30-300-600 В; 30-300-3000 кОм
Ампервольтомметр	М493	2,5	3-300 мА; 3-600; 3-300 ком
Ампервольтомметр	М351	1	75 мВ-1500; 15 мкА-3000 мА; 200 Ом-200 Мом

Технічні дані про комбіновані прилади – ампервольметри та ампервольтваттметри для вимірювання напруги та струму, а також потужності в ланцюгах змінного струму.

Комбіновані переносні прилади для вимірювання в ланцюгах постійного і змінного струмів забезпечують вимірювання постійних і змінних струмів і опорів, а деякі також ємність елементів у широкому діапазоні, відрізняються компактністю, мають автономне живлення, що забезпечує їх широке застосування. Клас точності цього приладів на постійному струмі 2,5; на змінному – 4,0.

Універсальні електронні вимірювальні прилади

Універсальні вимірювальні прилади (універсальні вольтметри) знаходять широке застосування вимірювання електричних величин. Ці прилади дозволяють, як правило, вимірювати у виключно широких межах змінні та постійні напруги та струми, опору, в деяких випадках частоту сигналів. У літературі їх часто називають універсальними вольтметрами, через те, що будь-яка вимірювана приладами величина так чи інакше перетворюється на напругу, посилюється широкосмуговим підсилювачем. Прилади мають стрілочну шкалу (прилад електромеханічного типу) або дисплей з рідкокристалічним індикатором, в деяких приладах є вбудовані програми, забезпечується математична обробка результатів.

Відомості про деякі типи сучасних вітчизняних універсальних приладів наведено у таблиці 4.

Таблиця 4. Універсальні вимірювальні прилади

Тип приладу	Межі вимірюваних величин, додаткові функції	додаткові відомості
В7-21А	1 мкВ-1 000 В, 0,01 Ом-12 Мом, частота до 20 КГц	вага 5,5 кг
В7-34А	1 мкВ-1 000 В, 1 мОм - 10 Мом, похибка 0,02%	вага 10 кг
В7-35	0,1 мВ-1000, 0,1 мкВ-10 А, 1 Ом-10 МОм,	батарейне живлення вага 2 кг
В7-36	0,1 мВ-1 000, 1 Ом-10 МОм,	Стрілечне, батарейне живлення

До універсальних приладів додаються аксесуари:

1. Пробник для вимірювання змінної напруги в діапазоні 50 кГц-1 ГГц для розширення змінної напруги всіма універсальними вольтметрами та мультиметрами.

2. Дільник постійної напруги високовольтний до 30 кВ 1: 1000. У таблиці 5 наведено технічні дані універсального В3-38В.

Таблиця 5. Технічні дані цифрового мілівольтметра В3-38В

Характеристики	Параметри	Значення
Змінна напруга	Діапазон напруг Межа виміру	10 мкВ ... 300 В 1 мВ/… /300 В (12 п/діапазонів, крок 1-3)
	Діапазон частоти	Нормальна область: 45 Гц ... 1 МГц Робочі області: 20 Гц … 45 Гц; 1 МГц-3 МГц; 3 МГц-5 МГц
	Похибка вимірювання Додаткова похибка Час встановлення показань	±2% (для гармонійних коливань) ±1/3хКг, при Кг 20% (для негармонічних коливань)
	Максимальна вхідна напруга Вхідний імпеданс	600 В (250 В постійна складова) 4 МОм/25 пФ на межах 1 мВ/…/300 мВ 5 МОм/15пФ на межах 1 В/…/300 В
Перетворювач напруги	Вихідна напруга Похибка перетворення Вихідний опір
Широкосмуговий підсилювач	Максимальна вихідна напруга	(100±20) мВ
Дисплей	Тип індикаторів Формат індикації	ЖК – індикатор 3 ½ розряду
Загальні дані	Напруга живлення Габаритні дані	220 ± 10%, 50 Гц 155х209х278 мм

Універсальні вольтметри з рідкокристалічною індикацією результатів вимірювання постійного та змінного струмів та напруг, опір за 2/4 провідною схемою, частоти та періоди, вимірювання середньоквадратичного значення змінного струму та напруги довільної форми.

Крім того, за наявності змінних термодатчиків прилади забезпечують вимірювання температури від -200 до +1110 0 С, вимірювання потужності, відносних рівнів (дБ), запис/зчитування до 200 результатів вимірювань, автоматичний або ручний вибір меж вимірювань, вбудовану програму тестового контролю, музичний звуковий контроль.

Шунти вимірювальні

Шунти призначені для розширення меж вимірювання струму. Шунт являє собою калібрований зазвичай плоский, провідник (резистор) спеціальної конструкції з манганіну, яким проходить вимірюваний струм. Падіння напруги на шунті є лінійною функцією струму. Номінальній напрузі відповідає номінальний струм шунта. Застосовуються в основному в ланцюгах постійного струму в комплекті з вимірювальними магнітоелектричними приладами. При вимірі невеликих струмів (до 30 А) шунти вбудовуються у корпус приладу. При вимірі великих струмів (до 7500 А) використовуються зовнішні шунти. Шунти поділяються за класами точності: 0,02; 0,05; 0,1; 0,2 та 0,5.

Для розширення меж вимірювання приладів за напругою використовуються резистори калібровані, звані додатковими опорами. Додаткові резистори виготовляють із манганинового ізольованого дроту і також поділяються за класами точності. Відомості про шунти представлені у таблиці 6.

Таблиця 6. Вимірювальні шунти

Тип	Номінальний струм, А	Номінальне падіння напруги, мВ	Клас точності
Р114/1	75	45	0,1
Р114/1	150	45	0,1
Р114/1	300	45	0,1
75РІ	0,3-0,75	75	0,2
75РІ	1,5-7,5	75	0,2
75РІ	15-30	75	0,2
75РІ	75	75	0,2
75ШС-0,2	300; 500; 750; 1000; 1500; 2000; 4000	75	0,2
75ШС	5; 10; 20; 30; 50	75	0,5
75ШСМ	75; 100; 150; 200; 300; 500; 750; 1 000	75	0,5

Прилади для вимірювання опорів

Прилади для вимірювання електричного опору, залежно від діапазону вимірюваного приладами опору, називають омметрами, мікроомметрами, магаомметрами. Для вимірювання опору розтіканню струму заземлювальних пристроїв використовуються вимірювачі заземлення. Відомості про деякі типи цих приладів наведено у таблиці 7.

Таблиці 7. Омметри, мікроомметри, мегаомеєтри, вимірювачі заземлення

Прилад	Тип	Межі виміру	Основна похибка чи клас точності
Омметр	М218	0,1-1-10-100 Ом 0,1-1-10-100 кОм 0,1-1-10-100 МОм	1,5-2,5%
Омметр	М371	100-10000 кОм;	±1,5%
Омметр	М57Д	0-1 500 Ом	±2,5%
Мікроомметр	М246	100-1 000 мкОм 10-100 мОм-10 Ом
Мікроомметр	Ф415	100-1000 мкОм;	-
Мегаомметр	М4101/5		1
Мегаомметр	М503М		1
Мегаомметр	М4101/1		1
Мегаомметр	М4101/3		1

Визначення опору заземлення

Під терміном заземлення мається на увазі електричне підключення будь-якого ланцюга чи обладнання до землі. Заземлення використовується для встановлення та підтримання потенціалу підключеного ланцюга або обладнання максимально близьким до потенціалу землі. Ланцюг заземлення утворений провідником, затискачем, за допомогою якого провідник підключений до електрода, електрода і ґрунту навколо електрода. Заземлення широко використовується для електричного захисту. Наприклад, в освітлювальній апаратурі заземлення використовується для замикання на землю струму пробою, щоб захистити персонал та компоненти обладнання від впливу високої напруги. Низький опір ланцюга заземлення забезпечує стікання струму пробою на землю та швидке спрацювання захисних реле. В результаті стороння напруга якнайшвидше усувається, щоб не піддавати її впливу персонал та обладнання. Щоб найкраще фіксувати опорний потенціал апаратури з метою її захисту від статичної електрики та обмежити напруги на корпусі обладнання для захисту персоналу, ідеальний опір ланцюга заземлення має дорівнювати нулю.

ПРИНЦИП ВИМІРЮВАННЯ ОПОРУ Землі

Вольтметр вимірює напругу між штирями X і Y і амперметром - струм, що протікає між штирями X і Z (рис.5)

Зауважимо, що точки X, Y та Z відповідають точкам X, P і C приладу, що працює за 3-точковою схемою або точками С1, Р2 і С2 приладу, що працює за 4-точковою схемою.

Користуючись формулами закону Ома E = R I або R = E / I, ми можемо визначити опір заземлення електрода R. Наприклад, якщо Е = 20 і I = 1 А, то:

R = E / I = 20 / 1 = 20 Ом

При використанні тестера заземлення не потрібно проводити ці обчислення. Прилад сам згенерує необхідний вимірювання струм і прямо покаже значення опору заземлення.

Наприклад розглянь вимірювач зарубіжної фірми виробника марки 1820 ER (рис.6 та таблиця 8).

Таблиця 8 Технічні дані вимірювача типу 1820 ER

Характеристики	Параметри	Значення
Опір заземлення	Межі вимірів	20; 200; 2000 Ом
	Розширення	0,01 Ом на межі 20 Ом 0,1 Ом на межі 200 Ом 1 Ом на межі 2000 Ом
	Похибка вимірювання	±(2,0%+2 од.мл.розряду)
	Тест-сигнал	820 Гц, 2 мА
Напруга дотику	Межі вимірів	200 В, 50 ... 60 Гц
	Розширення	1 В
	Похибка вимірювання	±(1%+2 од.мл.розряду)
Загальні дані	Індикатор	РКІ, що максимально індикується число 2 000
	Напруга живлення	1,5 В х 8 (тип АА)
	габаритні розміри	170 х 165 х 92 мм
	Маса	1 кг

Магнітний потік

Загальні відомості.

Магнітний потік- Потік як інтеграл вектора магнітної індукції через кінцеву поверхню. Визначається через інтеграл поверхнею

при цьому векторний елемент площі поверхні визначається як

де – одиничний вектор, нормальний до поверхні.

де α - кут між вектором магнітної індукції та нормаллю до площини площі.

Магнітний потік через контур можна виразити через циркуляцію векторного потенціалу магнітного поля по цьому контуру:

Одиниці виміру

У системі СІ одиницею магнітного потоку є вебер (Вб, розмірність - В·с = кг·м²·с −2 ·А −1), у системі СГС - максвел (Мкс); 1 Вб = 108 Мкс.

Прилад для вимірювання магнітних потоків називається Флюксметр(від латів. fluxus - протягом і … метр) або веберметр.

Індукція

Магнітна індукція- Векторна величина, що є силовою характеристикою магнітного поля в даній точці простору. Показує, з якою силою магнітне поле діє на заряд, що рухається зі швидкістю.

Точніше, - це такий вектор, що сила Лоренца, що діє на заряд, що рухається зі швидкістю, дорівнює

де α - кут між векторами швидкості та магнітної індукції.

Також магнітна індукція може бути визначена як відношення максимального механічного моменту сил, що діють на рамку зі струмом, поміщену в однорідне поле, до твору сили струму в рамці на її площу.

Є основною характеристикою магнітного поля, аналогічною вектор напруженості електричного поля.

У системі СГС магнітна індукція поля вимірюється в гаусах (Гс), у системі СІ – у теслах (Тл)

1 Тл = 10 4 Гс

Магнітометри, які застосовуються для вимірювання магнітної індукції, називають тесламетрами.

Список літератури

1. Довідник з електротехніки та електрообладнання, Алієв І.І.

2. Електротехніка, Рябов В.І.

3. Сучасне вимірювальне електроустаткування, Журавльов А.

Вимірюванням називається процес знаходження досвідченим шляхом значення фізичної величини за допомогою спеціальних технічних засобів. Електровимірювальні прилади широко використовуються при спостереженні за роботою електроустановок, при контролі за їх станом та режимами роботи, при врахуванні витрати та якості електричної енергії, при ремонті та налагодженні електротехнічного обладнання.

Електровимірювальними приладами називають засоби електричних вимірювань, призначені для вироблення сигналів, функціонально пов'язаних з фізичними величинами, що вимірюються у формі, доступної для сприйняття спостерігачем або автоматичним пристроєм.

Електровимірювальні прилади діляться:

• за видом одержуваної інформації на прилади для вимірювання електричних (струм, напруга, потужність та ін.) та неелектричних (температура, тиск та ін.) величин;
• за методом вимірювання - на прилади безпосередньої оцінки (амперметр, вольтметр та ін.) та прилади порівняння (вимірювальні мости та компенсатори);
• за способом подання вимірюваної інформації - на аналогові та дискретні (цифрові).

Найбільшого поширення набули аналогові прилади безпосередньої оцінки, які класифікуються за ознаками: рід струму (постійний або змінний), рід вимірюваної величини (струм, напруга, потужність, зсув фаз), принцип дії (магнітоелектричні, електромагнітні, електро- та феродинамічні), клас точності та умови експлуатації.

Для розширення меж вимірювання електричних приладів на постійному струмі використовуються шунти (для струму) та додаткові опори Rd (для напруги); на змінному струмі трансформатори струму (тт) та напруги (тн).

Прилади, що використовуються для вимірювання електричних величин.

Вимірювання напруги здійснюється вольтметром (V), що підключається безпосередньо на затискачі досліджуваної ділянки електричного ланцюга.

Вимірювання струму здійснюється амперметром (А), що включає послідовно з елементами досліджуваного ланцюга.

Вимірювання потужності (W) та зсуву фаз () у ланцюгах змінного струму проводиться за допомогою ватметра та фазометра. Ці прилади мають дві обмотки: нерухому струмову, яка включається послідовно, і рухливу обмотку напруги, що включає паралельно.

Для вимірювання частоти змінного струму (f) використовуються частотометри.

Для вимірювання та обліку електричної енергії - лічильники електричної енергії, що підключаються до вимірювального ланцюга аналогічно ватметрам.

Основними характеристиками електровимірювальних приладів є похибка, варіації показань, чутливість, споживана потужність, час встановлення показань та надійність.

Основними частинами електромеханічних приладів є електровимірювальний ланцюг та вимірювальний механізм.

Вимірювальний ланцюг приладу є перетворювачем і складається з різних сполук активного та реактивного опорів та інших елементів, залежно від характеру перетворення. Вимірювальний механізм перетворює електромагнітну енергію на механічну, необхідну для кутового переміщення його рухомої частини відносно нерухомої. Кутові переміщення стрілки а функціонально пов'язані з крутним і протидіючим моментом приладу рівнянням перетворення виду:

до - конструктивна стала приладу;

Електрична величина під дією якої стрілка приладу відхиляється на кут

На підставі цього рівняння можна стверджувати, що якщо:

1. вхідна величина Х у першому ступені (п=1), то а змінюватиме знак при зміні полярності, і на частотах, відмінних від 0, прилад працювати не може;
2. n=2, то прилад може працювати як на постійному, так і змінному струмі;
3. до рівняння входить не одна величина, то як вхідний можна вибирати будь-яку, залишаючи інші постійними;
4. дві величини є вхідними, то прилад можна використовувати як розмножувальний перетворювач (ваттметр, лічильник) або ділительного (фазометр, частотометр);
5. при двох або більше вхідних величинах на несинусоїдальний струм прилад має властивість вибірковості в тому сенсі, що відхилення рухомої частини визначається величиною тільки однієї частоти.

Загальними елементами є: відліковий пристрій, рухома частина вимірювального механізму, пристрої для створення обертового, протидіючого та заспокійливого моментів.

Відліковий пристрій має шкалу та покажчик. Інтервал між сусідніми мітками шкали називають поділом.

Ціна поділу приладу є значення вимірюваної величини, що викликає відхилення стрілки приладу на один поділ і визначається залежностями:

Шкали можуть бути рівномірними та нерівномірними. Область між початковим та кінцевим значеннями шкали називають діапазоном показань приладу.

Показання електровимірювальних приладів дещо відрізняються від дійсних значень вимірюваних величин. Це викликано тертям у вимірювальній частині механізму, впливом зовнішніх магнітних та електричних полів, зміною температури навколишнього середовища тощо. Різниця між виміряним Аі та дійсним Пекло значеннями контрольованої величини називається абсолютною похибкою вимірювань:

Так як абсолютна похибка не дає уявлення про ступінь точності вимірювань, використовують відносну похибку:

Оскільки дійсне значення вимірюваної величини при вимірі невідоме, для визначення можна скористатися класом точності приладу.

Амперметри, вольтметри та ватметри поділяються на 8 класів точності: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4.0. Цифра, що позначає клас точності, визначає найбільшу позитивну або негативну основну похибку, яку має даний прилад. Наприклад, для класу точності 0,5 наведена похибка становитиме ±0,5%.

Технічні характеристики амперметрів

Найменування параметру	Амперметри Е47	Вольтметри Е47
Система	електромагнітна	електромагнітна
Спосіб виведення інформації	аналоговий	аналоговий
Діапазон вимірювань	0...3000 А	0...600 В
Спосіб встановлення	на панель щита	на панель щита
Спосіб включення	<50 А- непосредственный, >100 А через трансформатор струму з вторинним струмом 5 А	безпосередній
Клас точності	1,5	1,5
Межа основної похибки приладів, що допускається, %	±1,5	±1,5
Номінальна робоча напруга, не більше	400 В	600 В
Допустиме тривале навантаження (не більше 2 год)		120% кінцевого значення діапазону вимірювань
Середнє напрацювання до відмови, не менше, ч	65000	65000
Середній термін служби, не менше, років	8	8
Температура навколишнього повітря, °С	20±5	20±5
Частота вимірюваної величини, Гц	45...65	45...65
Положення монтажної площини	вертикальне	вертикальне
Габарити, мм	72x72x73, 5 96x96x73, 5	72x72x73, 5 96x96x73, 5

Електровимірювальні прилади (амперметри та вольтметри) серії Е47

Застосовуються у низьковольтних комплектних пристроях у розподільчих електричних мережах житлових, комерційних та виробничих об'єктів.

Амперметри Е47 – аналогові електромагнітні електровимірювальні прилади – призначені для вимірювання сили струму в електричних ланцюгах змінного струму.

Вольтметри Е47 – аналогові електромагнітні електровимірювальні прилади – призначені для вимірювання напруги в електричних ланцюгах змінного струму.

Широкий діапазон вимірювання: амперметри до 3000 А, вольтметри до 600 В. Клас точності 1.5.

Амперметри, розраховані на вимірювання струмів вище 50 А підключають до ланцюга, що вимірюється через трансформатор струму з номінальним вторинним робочим струмом 5 А.

Принцип дії амперметрів та вольтметрів серії Е47

Амперметри та вольтметри Е47 відносяться до приладів з електромагнітною системою. У складі мають круглу котушку з поміщеними всередину рухомим та нерухомим сердечниками. При протіканні струму через витки котушки створюється магнітне поле, що намагнічує обидва сердечники. Внаслідок чого.

однойменні полюси сердечників відштовхуються, і рухливий сердечник повертає вісь зі стрілкою. Для захисту від негативного впливу зовнішніх магнітних полів, котушка та сердечники захищені металевим екраном.

Принцип дії приладів магнітоелектричної системи заснований на взаємодії поля постійного магніту і провідників зі струмом, а електромагнітної - на втягуванні сталевого осердя в нерухому котушку при існуванні струму. Електродинамічна система має дві котушки. Одна з котушок, рухлива, зміцнюється на осі і розташовується всередині нерухомої котушки.

Принцип дії приладу, можливість роботи в тих чи інших умовах, можливі граничні похибки приладу можуть бути встановлені за умовними позначеннями, нанесеними на циферблат приладу.

Наприклад: (А) – амперметр; (~) - змінний струм у межах від 0 до 50А; () - вертикальне положення, клас точності 1,0 і т.д.

Вимірювальні трансформатори струму та напруги мають феромагнітні магнітопроводи, на яких розташовуються первинні та вторинні обмотки. Число витків вторинної обмотки завжди більше первинної.

Затискачі первинної обмотки трансформатора струму позначають буквами Л1 і Л2 (лінія), а вторинної - І1 та І2 (вимірювання). За правилами техніки безпеки один із затискачів вторинної обмотки трансформатора струму, так само, як і трансформатора напруги, заземлюють, що робиться на випадок пошкодження ізоляції. Первинну обмотку трансформатора струму включають послідовно з об'єктом, який проводять вимірювання. Опір первинної обмотки трансформатора струму мало проти опором споживача. Вторинна обмотка замикається на амперметр і струмові ланцюги приладів (ватметр, лічильник тощо). Токові обмотки ватметрів, лічильників та реле розраховують на 5А, вольтметри, ланцюги напруги ватметрів, лічильників та обмоток реле - на 100 В.

Опір амперметра і струмових ланцюгів ватметра невеликі, тому трансформатор струму працює фактично в режимі короткого замикання. Номінальний струм вторинної обмотки дорівнює 5А. Коефіцієнт трансформації трансформатора струму дорівнює відношенню первинного струму до номінального струму вторинної обмотки, а у трансформатора напруги - відношенню первинної напруги до вторинного номінального.

Опір вольтметра та ланцюгів напруги вимірювальних приладів завжди великий і становить не менше тисячі Ом. У зв'язку з цим трансформатор напруги працює як холостого ходу.

Показ приладів, включених через трансформатори струму і напруги, необхідно множити на коефіцієнт трансформації.

Трансформатори струму ТТІ

Трансформатори струму ТТІ призначені: для застосування у схемах обліку електроенергії при розрахунках із споживачами; для застосування у схемах комерційного обліку електроенергії; для передачі сигналу вимірювальної інформації вимірювальних приладів або пристроїв захисту та керування. Корпус трансформатора виконаний нерозбірним і опломбований наклейкою, що унеможливлює доступ до вторинної обмотки. Клемні затискачі вторинної обмотки закриваються прозорою кришкою, що забезпечує безпеку під час експлуатації. Крім того, кришку можна опломбувати. Це особливо важливо в схемах обліку електроенергії, оскільки дозволяє виключити несанкціонований доступ до клемних затискачів вторинної обмотки.

Вбудована мідна луджена шина у модифікації ТТІ-А – дає можливість підключення як мідних, так і алюмінієвих провідників.

Номінальна напруга - 660 В; номінальна частота мережі – 50 Гц; клас точності трансформатора 0,5 та 0,5S; номінальний вторинний робочий струм – 5А.

Технічні характеристики трансформаторів ТТІ

Модифікації трансформаторів	Номінальний первинний струм трансформатора, А
ТТІ-А	5; 10; 15; 20; 25; 30; 40; 50; 60; 75; 80; 100; 120; 125; 150; 200; 250; 300; 400; 500; 600; 800; 1000
ТТІ-30	150; 200; 250; 300
ТТІ-40	300; 400; 500; 600
ТТІ-60	600; 750; 800; 1000
ТТІ-85	750; 800; 1000; 1200; 1500
ТТІ-100	1500; 1600; 2000; 2500; 3000
ТТІ-125	1500; 2000; 2500; 3000; 4000; 5000

Електронні аналогові прилади є поєднанням різних електронних перетворювачів і магнітоелектричного приладу і служать для вимірювання електричних величин. Вони мають високий вхідний опір (мале споживання енергії від об'єкта вимірювання) і високу чутливість. Використовуються для вимірювання в ланцюгах підвищеної та високої частоти.

Принцип дії цифрових вимірювальних приладів заснований на перетворення безперервного сигналу вимірювання в електричний код, що відображається в цифровій формі. Достоїнствами є малі похибки вимірювання (0.1-0,01%) у широкому діапазоні вимірюваних сигналів та висока швидкодія від 2 до 500 вимірів на секунду. Для придушення індустріальних перешкод вони мають спеціальні фільтри. Полярність вибирається автоматично та вказується на відліковому пристрої. Містять вихід на цифровий принтер. Використовуються як вимірювання напруги і струму, і пасивних параметрів - опір, індуктивність, ємність. Дозволяють вимірювати частоту та її відхилення, інтервал часу та число імпульсів.

До електричних вимірів відносяться виміри таких фізичних величин, як напруга, опір, сила струму, потужність. Вимірювання виробляються за допомогою різних засобів - вимірювальних приладів, схем та спеціальних пристроїв. Тип вимірювального приладу залежить від виду та розміру (діапазону значень) вимірюваної величини, а також від необхідної точності вимірювання. В електричних вимірах використовуються основні одиниці системи СІ: вольт (В), ом (Ом), фарада (Ф), генрі (Г), ампер (А) та секунда (с).

Електричний вимір- Це знаходження (експериментальними методами) значення фізичної величини, вираженого у відповідних одиницях.

Значення одиниць електричних величин визначаються міжнародною угодою відповідно до законів фізики. Оскільки «підтримка» одиниць електричних величин, визначених міжнародними угодами, пов'язані з труднощами, їх представляють «практичними» зразками одиниць електричних величин.

Еталони підтримуються державними метрологічними лабораторіями різних країн. Іноді проводяться експерименти щодо уточнення відповідності між значеннями еталонів одиниць електричних величин та визначеннями цих одиниць. У 1990 державні метрологічні лабораторії промислово розвинених країн підписали угоду про узгодження всіх практичних зразків одиниць електричних величин між собою та з міжнародними визначеннями одиниць цих величин.

Електричні виміри проводяться відповідно до державних еталонів одиниць напруги та сили постійного струму, опору постійному струму, індуктивності та ємності. Такі зразки являють собою пристрої, що мають стабільні електричні характеристики, або установки, в яких на основі якогось фізичного явища відтворюється електрична величина, що обчислюється за відомими значеннями фундаментальних фізичних констант. Еталони вата і ват-години не підтримуються, тому що більш доцільно обчислювати значення цих одиниць за визначальними рівняннями, що пов'язують їх з одиницями інших величин.

Електровимірювальні прилади найчастіше вимірюють миттєві значення або електричних величин, або неелектричних, перетворених на електричні. Усі прилади поділяються на аналогові та цифрові. Перші зазвичай показують значення вимірюваної величини за допомогою стрілки, що переміщається за шкалою з поділками. Другі мають цифровий дисплей, який показує виміряне значення величини у вигляді числа.

Цифрові прилади у більшості вимірів більш переважні, оскільки вони зручніші при знятті показань і, загалом, універсальніші. Цифрові універсальні вимірювальні прилади («мультиметри») та цифрові вольтметри застосовуються для вимірювання із середньою та високою точністю опору постійному струму, а також напруги та сили змінного струму.

Аналогові прилади поступово витісняються цифровими, хоча вони знаходять застосування там, де важлива низька вартість і не потрібна висока точність. Для найточніших вимірювань опору та повного опору (імпедансу) існують вимірювальні мости та інші спеціалізовані вимірювачі. Для реєстрації ходу зміни вимірюваної величини в часі застосовуються реєструвальні прилади – стрічкові самописці та електронні осцилографи, аналогові та цифрові.

Вимірювання електричних величин є одним із найпоширеніших видів вимірювань. Завдяки створенню електротехнічних пристроїв, що перетворюють різні неелектричні величини на електричні, методи та засоби електричні прилади використовуються при вимірах практично всіх фізичних величин.

Область застосування електровимірювальних приладів:

· Наукові дослідження у фізиці, хімії, біології та ін;

· технологічні процеси в енергетиці, металургії, хімічній промисловості та ін;

· Транспорт;

· Розвідка та видобуток корисних копалин;

· Метеорологічні та океанологічні роботи;

· медична діагностика;

· Виготовлення та експлуатація радіо та телевізійних пристроїв, літаків та космічних апаратів тощо.

Велика різноманітність електричних величин, широкі діапазони їх значень, вимоги високої точності вимірювань, різноманітність умов та областей застосування електровимірювальних приладів зумовили різноманітність методів та засобів електричних вимірювань.

Вимірювання "активних" електричних величин (сили струму, електричної напруги та ін), що характеризують енергетичний стан об'єкта вимірювань, ґрунтується на безпосередньому впливі цих величин на засіб чутливий елемент і, як правило, супроводжується споживанням деякої кількості електричної енергії від об'єкта вимірювань.

Вимірювання "пасивних" електричних величин (електричного опору, його комплексних складових, індуктивності, тангенсу кута діелектричних втрат та ін), що характеризують електричні властивості об'єкта вимірювань, вимагає підживлення об'єкта вимірювань від стороннього джерела електричної енергії та вимірювання параметрів сигналу у відповідь.
Методи та засоби електричних вимірювань у ланцюгах постійного та змінного струму істотно різняться. У ланцюгах змінного струму вони залежить від частоти та характеру зміни величин, і навіть від цього, які характеристики змінних електричних величин (миттєві, діючі, максимальні, середні) вимірюються.

Для електричних вимірювань у ланцюгах постійного струму найбільш широко застосовують вимірювальні магнітоелектричні прилади та цифрові вимірювальні пристрої. Для електричних вимірювань у ланцюгах змінного струму - електромагнітні прилади, електродинамічні прилади, індукційні прилади, електростатичні прилади, електровимірювальні прилади, осцилографи, цифрові вимірювальні прилади. Деякі з перелічених приладів застосовують для електричних вимірювань як ланцюгах змінного, і постійного струму.

Значення вимірюваних електричних величин полягають приблизно в межах: сили струму – від до А, напруги – від до В, опору – від до Ом, потужності – від Вт до десятків ГВт, частоти змінного струму – від до Гц. Діапазони вимірюваних значень електричних величин мають безперервну тенденцію розширення. Вимірювання на високих і надвисоких частотах, вимірювання малих струмів і великих опорів, високих напруг і характеристик електричних величин у потужних енергетичних установках виділилися розділи, що розвивають специфічні методи та засоби електричних вимірювань.

Розширення діапазонів вимірювань електричних величин пов'язане з розвитком техніки вимірювальних електричних перетворювачів, зокрема з розвитком техніки посилення та ослаблення електричних струмів і напруг. До специфічних проблем електричних вимірів надмалих і надвеликих значень електричних величин відносяться боротьба з спотвореннями, що супроводжують процеси посилення та ослаблення електричних сигналів, та розробка методів виділення корисного сигналу на тлі перешкод.

Межі похибок електричних вимірювань, що допускаються, коливаються приблизно від одиниць до %. Для порівняно грубих вимірів користуються вимірювальними приладами прямої дії. Для більш точних вимірювань використовуються методи, що реалізуються за допомогою мостових та компенсаційних електричних кіл.

Застосування методів електричних вимірювань для вимірювання неелектричних величин ґрунтується або на відомому зв'язку між неелектричними та електричними величинами, або на застосуванні вимірювальних перетворювачів (датчиків).

Для забезпечення спільної роботи датчиків з вторинними вимірювальними приладами, передачі електричних вихідних сигналів датчиків на відстань, підвищення перешкодостійкості сигналів, що передаються застосовують різноманітні електричні проміжні вимірювальні перетворювачі, що виконують одночасно, як правило, функції посилення (рідше, ослаблення) електричних сигналів, а також нелінійні перетворення з метою компенсації нелінійності датчиків.

На вхід проміжних вимірювальних перетворювачів можуть бути подані будь-які електричні сигнали (величини), як вихідні сигнали найбільш часто використовують електричні уніфіковані сигнали постійного, синусоїдального або імпульсного струму (напруги). Для вихідних сигналів змінного струму використовується амплітудна, частотна або фазова модуляція. Все більш широке поширення як проміжні вимірювальні перетворювачі отримують цифрові перетворювачі.

Комплексна автоматизація наукових експериментів та технологічних процесів призвела до створення комплексних засобів вимірювальних установок, вимірювально-інформаційних систем, а також розвитку техніки телеметрії, радіотелемеханіки.

Сучасний розвиток електричних вимірів характеризується використанням нових фізичних ефектів. Наприклад, в даний час для створення високочутливих і високоточних електровимірювальних приладів застосовуються квантові ефекти Джозефсона, Холла та ін. інших вимог щодо них.

Опір, ємність та індуктивність є основними параметрами електричних ланцюгів, з виміром яких часто доводиться зустрічатися на практиці. Відомо багато методів їхнього вимірювання, а приладобудівна промисловість випускає для цієї мети засоби вимірювання широкої номенклатури. Вибір того чи іншого методу вимірювання та вимірювальної апаратури залежить від виду вимірюваного параметра, його значення, необхідної точності вимірювання, особливостей об'єкта вимірювання тощо. Наприклад, вимірювання опорів твердих провідників, як правило, проводиться на постійному струмі, оскільки прилад для вимірювань цьому випадку простіше за конструкцією і дешевше, ніж аналогічний прилад для вимірювань на змінному струмі. Однак вимірювання в середовищах, що мають високу вологість, або опорів заземлень проводиться тільки на змінному струмі, оскільки результат вимірювання на постійному струмі міститиме великі похибки через вплив електрохімічних процесів.

Основні методи та засоби вимірювання опору електричного ланцюга постійному струму

Діапазон вимірюваних практично опорів широкий (від 10 8 до 10 ь Ом), і його умовно ділять за значеннями опорів на малі (менше 10 Ом), середні (від 10 до 10 6 Ом) і великі (понад 10 6 Ом), в кожній з яких вимір опорів має особливості.

Опір - параметр, що проявляється тільки при проходженні в ланцюзі електричного струму, тому вимірювання проводяться у працюючому пристрої або використовується вимірювальний прилад із власним джерелом струму. Необхідно подбати про те, щоб отримана електрична величина правильно відображала тільки опір, що вимірювається, і не містила зайвої інформації, яка сприймається як похибка вимірювання. Розглянемо з цього погляду особливості вимірювання малих та великих опорів.

При вимірі малих опорів, наприклад обмоток трансформаторів або коротких проводів, через опір пропускається струм, а падіння напруги, що виникло на цьому опорі, вимірюється. На рис. 10.1 показана схема з'єднань при вимірюванні опору До хкороткого провідника. Останній підключається до джерела струму Iза допомогою двох сполучних провідників із власним опором Я п.У місцях з'єднання цих провідників з вимірюваним опором утворюються перехідні опори контактів /? к. Значення Я ізалежить від матеріалу сполучного провідника, його довжини та перерізу, значення /? до - від площі частин, що стикаються, їх чистоти і сили стиснення. Таким чином, числові значення Я іі залежить від багатьох причин і визначити їх заздалегідь важко, але можна дати приблизну оцінку. Якщо з'єднувальні провідники виконані коротким мідним дротом з перетином в кілька квадратних мілі-

Рис. 10.1.

провідника

метрів, а контактні опори мають чисту та добре стислу поверхню, то для наближених оцінок можна прийняти 2(Я і + Я до)* 0,01 Ом.

Як вимірювана напруга в схемі рис. 10.1 можна використовувати 11 п, І 22або?/33. Якщо вибрано II п,то результат виміру відображає повний опір ланцюга між затискачами 1-Г:

Яц =? /, / / ​​= Яд + 2 (Л І + Л К).

Тут другий доданок є похибкою, відносне значення якої 5 у відсотках дорівнює:

5 = Я(Х ~ Ях 100 = 2 Кп + Як 100.

до х * х

При вимірі малих опорів ця похибка може бути великою. Наприклад, якщо прийняти 2(Я і + Я до)* 0,01 Ом, а Я х = 0,1 Ом, то 5*10 %. Похибка 5 зменшиться, якщо в якості вимірюваної напруги вибрати і 22:

Я 22 = і 22/1 = Я х + 2Я До.

Тут опір проводів, що підводять, виключається з результату вимірювання, але залишається вплив Л к.

Результат виміру буде повністю вільний від впливу Я пі Я до,якщо як вимірювана напруга вибрати? / 33 .

Схему включення Я ху такому разі називають чотиризатискною: перша пара затискачів 2-2" призначена для підведення струму і називається струмовими затискачами, друга пара затискачів 3-3" - для знімання напруги з вимірюваного опору і називається потенційними затискачами.

Застосування струмових та потенційних затискачів при вимірюванні малих опорів є основним прийомом для усунення впливу з'єднувальних проводів та перехідних опорів на результат вимірювання.

При вимірі великих опорів, наприклад опорів ізоляторів, надходять так: до об'єкта прикладають напругу, а струм вимірюють і по ньому судять про значення вимірюваного опору.

При випробуванні діелектриків слід мати на увазі, що їхній електричний опір залежить від багатьох умов - навколишньої температури, вологості, витоків по брудній поверхні, значення випробувального напруження, тривалості його дії і т.д.

Вимір опору електричної ланцюга постійному струму практично виробляється найчастіше методом амперметра і вольтметра, логометричним чи мостовим методом.

Метод амперметра та вольтметра.Цей метод заснований на окремому вимірі струму Iв ланцюзі вимірюваного опору До хта напруги іна його затисках та подальшому обчисленні значення за показаннями вимірювальних приладів:

Я х = та/і.

Зазвичай струм / вимірюють амперметром, а напруга і -вольтметром цим пояснюється назва методу. При вимірі високоомних опорів, наприклад опору ізоляції, струм/малий та його вимірюють міліамперметром, мікроамперметром або гальванометром. При вимірі низькоомних опорів, наприклад шматка дроту, виявляється малим значення іі для його вимірювання застосовують мілівольтметри, мікровольтметри чи гальванометри. Однак у всіх цих випадках метод вимірювання зберігає своє найменування-амперметра та вольтметра. Можливі схеми включення приладів показано на рис. 10.2, а, б.

Рис. 10.2. Схеми для вимірювань малих (а)і великих (б)опорів

методом амперметра та вольтметра

Гідність методу полягає в простоті його реалізації, недолік - порівняно невисокій точності результату вимірювання, яка обмежена класом точності вимірювальних приладів, що застосовуються, і методичною похибкою. Остання зумовлена ​​впливом потужності, що споживається вимірювальними приладами в процесі вимірювання, тобто кінцевим значенням власних опорів амперметра Я Ата вольтметра Я в.

Виразимо методичну похибку через параметри схеми.

У схемі рис. 10.2, авольтметр показує значення напруги на затискачі Я х,а амперметр - суму струмів 1 У +/. Отже, результат виміру Я,обчислений за показаннями приладів, відрізнятиметься від Я х:

л _та й Я*

I + 1 У та/Я х + і Я у 1 + Я х /Я у "

Відносна похибка виміру у відсотках

• 1 + Я х /Я у

Тут наближена рівність справедлива, оскільки за правильної організації експерименту передбачається виконання умови Я у » Я х.

У схемі рис. 10.2, 6 амперметр показує значення струму в ланцюзі з Я х,а вольтметр - суму падінь напруги на Я х іта амперметрі та А.З огляду на це можна за показаннями приладів обчислити результат вимірювання:

+ Я А.

Ц+Ц л

Відносна похибка вимірювання у відсотках у цьому випадку дорівнює:

З одержаних виразів для відносних похибок видно, що у схемі рис. 10.2, ана методичну похибку результату вимірювання впливає лише опір Я у;для зниження цієї похибки необхідно забезпечити умову Я х «Я у.У схемі рис. 10.2, бна методичну похибку результату вимірювання впливає лише Я А;зниження цієї похибки досягається виконанням умови Я х » Я А.Таким чином, за практичного використання даного методу можна рекомендувати правило: вимірювання малих опорів слід проводити за схемою рис. 10.2, апри вимірі великих опорів перевагу слід віддавати схемою рис. 10.2, б.

Методичну похибку результату виміру можна виключити шляхом введення відповідних поправок, але для цього необхідно знати значення Я Аі Я в.Якщо вони відомі, то результат вимірювання за схемою рис. 10.2, бслід відняти значення Я А;у схемі рис. 10.2, арезультат виміру відображає паралельне з'єднання опорів Я хі Я,тому значення Я хобчислюється за формулою

Якщо при даному методі застосувати джерело живлення з заздалегідь відомою напругою, то необхідність вимірювання напруги вольтметром відпадає, а шкалу амперметра можна відразу відградуювати значення вимірюваного опору. На цьому принципі засновано дію багатьох моделей омметрів безпосередньої оцінки, що випускаються промисловістю. Спрощена принципова схема такого омметра показано на рис. 10.3. Схема містить джерело ЕРС?, додатковий резистор Я дта амперметр (зазвичай мікроамперметр) А.При підключенні до затискачів схеми опору, що вимірюється. Я хв ланцюзі виникає струм I,під дією якого рухлива частина амперметра повертається на кут а, яке покажчик відхиляється на арозподілі шкали:

С/ Я а + Я А + Я х

де С, -ціна поділу (постійна) амперметра; Я А -опір амперметра.

Рис. 10.3. Принципова схема омметра із послідовним включенням

вимірюваного опору

Як видно з цієї формули, шкала омметра нелінійна, і стабільність градуювальної характеристики вимагає забезпечення стабільності всіх величин, що входять до рівняння. Тим часом джерело живлення в таких приладах зазвичай реалізується у вигляді сухого гальванічного елемента, ЕРС якого падає в міру його розряду. Ввести поправку на зміну?, як видно з рівняння, можна шляхом відповідного регулювання З„або Я – я.У деяких омметрах З,регулюється шляхом зміни індукції зазор магнітної системи амперметра за допомогою магнітного шунта.

У цьому випадку підтримується сталість відносин е/С,та градуювальна характеристика приладу зберігає своє значення незалежно від значення е.Регулювання З,проводиться так: затискачі приладу, до яких підключається До х,замикаються коротко (Я х = 0) і регулювання положення магнітного шунта домагаються установки покажчика амперметра на нульову позначку шкали; остання розташована на крайній правій точці шкали. На цьому регулювання закінчується, і пристрій готовий до вимірювання опорів.

У комбінованих приладах ампервольтомметри регулювання З,неприпустима, оскільки це призведе до порушення градуювання приладу в режимах вимірювань струмів та напруги. Тому у таких приладах поправку на зміну ЕРС евводять регулюванням опору змінного додаткового резистора Процедура регулювання та ж, що і в приладах з магнітною індукцією, що регулюється магнітним шунтом, в робочому зазорі. В цьому випадку градуювальна характеристика приладу змінюється, що призводить до додаткових методичних похибок. Однак параметри схеми вибираються так, щоб зазначена похибка була невеликою.

Можливий інший спосіб підключення вимірюваного опору – не послідовно з амперметром, а паралельно до нього (рис. 10.4). Залежність між Я хі кутом відхилення рухомої частини в даному випадку також нелінійна, проте нульова позначка на шкалі розташована зліва, а не праворуч, як це має місце у попередньому варіанті. Такий спосіб підключення вимірюваного опору застосовується при вимірюванні малих опорів, оскільки дозволяє обмежити споживаний струм.

Електронний омметрможе бути реалізований на базі підсилювача постійного струму з великим коефіцієнтом посилення, на-

Рис. 10.4.

вимірюваного опору

приклад на операційному підсилювачі (ОУ). Схему такого приладу показано на рис. 10.5. Його головна перевага – лінійність шкали для відліку результатів вимірів. ОУ охоплено негативним зворотним зв'язком через вимірюваний резистор Я х,живильну стабілізовану напругу?/ 0 подано на вхід підсилювача через допоміжний резистор /?, а до виходу підключений вольтметр РУПри великому власному коефіцієнті посилення ОУ, низькому вихідному та високому вхідному його опорах, вихідна напруга ОУ є:

та для заданих значень та 0та /?, шкалу вимірювального приладу можна проградуювати в одиницях вимірювання опору для відліку значення До х,причому вона буде лінійною в межах зміни напруги від 0 до?/вих тах - максимальної напруги на виході ОУ.

Рис. 10.5. Електронний омметр

З формули (10.1) видно, що максимальне значення вимірюваного опору є:

«, т „=-«,%="? 00.2)

Для зміни меж вимірювань перемикають значення опору резистора /?, або напруги?/0.

При вимірі низькоомних опорів можна у схемі поміняти місцями вимірюваний та допоміжний резистори. Тоді вихідна напруга буде обернено пропорційно величині Я х:

і шх =-і 0^. (10.3)

Слід зауважити, що даний спосіб включення не дозволяє вимірювати низькоомні опори менше десятків Ом, оскільки внутрішній опір джерела опорної напруги, яке становить частки або одиниці Ом, виявляється послідовно включеним з вимірюваним опором і вносить істотну похибку в вимірювання. Крім того, в цьому випадку втрачається основна перевага приладу - лінійність відліку опору, що вимірюється, а зсув нуля і вхідний струм підсилювача можуть вносити істотні помилки

Розглянемо спеціальну схему виміру малих опорів, вільну від цих недоліків (рис. 10.6). Вимірюваний резистор Я хразом із резистором Я 3утворює дільник напруги на вході ОУ. Напруга на виході схеми в цьому випадку дорівнює:

Рис. 10.6.

Якщо вибрати » Я х,той вираз спроститься і шкала приладу буде лінійною щодо Я х:

Електронний омметр не дозволяє вимірювати реактивні опори, оскільки включення вимірюваної індуктивності або

ємності в схему змінить фазові співвідношення в ланцюзі зворотного зв'язку ОУ та формули (10.1)-(10.4) стануть невірними. Крім того, ОУ може втратити стійкість і у схемі виникне генерація.

Логометричний метод.Цей метод заснований на вимірі відношення двох струмів /, і / 2 один з яких протікає по ланцюгу з вимірюваним опором, а інший - по ланцюгу, опір якого відомий. Обидва струму створюються одним джерелом напруги, тому нестабільність останнього практично не впливає на точність результату виміру. p align="justify"> Принципова схема омметра на основі логометра представлена ​​на рис. 10.7. Схема містить вимірювальний механізм на основі логометра, магнітоелектричної системи з двома рамками, одна з яких при протіканні струму створює відхиляючий, а інша - момент, що повертає. Опір, що вимірюється, може бути включено послідовно (рис. 10.7, а)або паралельно (рис. 10.7, б)щодо рамки вимірювального механізму.

Рис. 10.7. Схеми омметрів на основі логометра для вимірювання великих (а)

та малих (б)опорів

Послідовне включення застосовується для вимірювання середніх і великих опорів, паралельне - для вимірювання малих опорів. Розглянемо роботу омметра з прикладу схеми рис. 10.7, а.Якщо знехтувати опором обмоток рамок логометра, то кут повороту рухомої частини залежить тільки від відношення опорів: де /, і / 2 - струми через рамки логометра; Я 0 -опір рамок логометра; /?, - Відомий опір; Я х -вимірюваний опір.

Опором резистора /?, визначається діапазон вимірюваних омметром опорів. Напруга живлення логометра впливає на чутливість його вимірювального механізму до зміни вимірюваного опору і не повинна бути нижчою за певний рівень. Зазвичай напругу живлення логометрів встановлюють із деяким запасом для того, щоб його можливі коливання не впливали на точність результату вимірювання.

Вибір напруги живлення та спосіб його одержання залежать від призначення омметра та діапазону вимірюваних опорів: при вимірюванні малих та середніх опорів застосовують сухі батареї, акумулятори або джерела живлення від промислової мережі, при вимірюванні великих опорів – спеціальні генератори з напругою 100, 500, 100 більше.

Логометричний метод застосований у мегаомметрах ЕС0202/1Г та ЕС0202/2Г з внутрішнім електромеханічним генератором напруги. Вони застосовуються для вимірювання великих (10..10 9 Ом) електричних опорів, для вимірювання опору ізоляції електричних проводів, кабелів, роз'ємів, трансформаторів, обмоток електричних машин та інших пристроїв, а також вимірювання поверхневих і об'ємних опорів ізоляційних матеріалів.

При вимірюванні за допомогою мегаомметра опору електричної ізоляції слід враховувати температуру та вологість навколишнього повітря, від значення яких залежать можливі неконтрольовані витоки струму.

Цифрові омметри застосовуються в науково-дослідних, перевірочних та ремонтних лабораторіях, на промислових підприємствах, що виготовляють резистори, тобто там, де потрібна підвищена точність вимірів. У цих омметрах передбачається ручне, автоматичне та дистанційне керування діапазонами вимірювань. Виведення інформації про діапазон вимірювань, числове значення вимірюваної величини проводиться в паралельному двійково-десятковому коді.

Структурну схему омметра Щ306-2 представлено на рис. 10.8. Омметр включає блок перетворення /, блок індикації 10, блок керування 9, блок живлення, мікроЕОМ 4 та блок виведення результатів 11.

Рис. 10.8. Структурна схема омметра типу Щ306-2

Блок перетворення містить вхідний масштабний перетворювач 2, інтегратор 8 та блок управління 3. Вимірюваний резистор 7 підключається до ланцюга зворотного зв'язку операційного підсилювача. Через вимірюваний резистор залежно від такту вимірювання пропускається струм, що відповідає діапазону вимірювання, включаючи додатковий струм, викликаний зсувом нуля операційних підсилювачів. З виходу масштабного перетворювача напруга подається на вхід інтегратора, виконаного за принципом інтегрування багатотактного з вимірюванням величини розрядного струму.

Алгоритм управління забезпечує роботу масштабного перетворювача та інтегратора, а також зв'язок із мікроЕОМ.

У блоці управління відбувається заповнення інтервалів часу тактовими імпульсами, які потім надходять на входи чотирьох лічильників старших і молодших розрядів. Інформація, отримана на виходах лічильників, зчитується в оперативному пристрої (ОЗУ) мікроЕОМ.

Знімання інформації з блоку управління про результат вимірювання та режим роботи омметра, обробка та приведення даних до виду, необхідного для індикації, математична обробка результату, виведення даних до допоміжної ОЗП блоку управління, управління роботою омметра та інші функції покладені на мікропроцесор 5, розташований у блоці мікро-ЕОМ. У цьому ж блоці знаходяться стабілізатори 6 для живлення пристроїв Омметра.

Омметр побудований на мікросхемах підвищеного ступеня інтеграції.

Технічні характеристики

Діапазон вимірів 10Л..10 9 Ом. Клас точності меж вимірювань: 0,01/0,002 для 100 Ом; 0,005/0,001 для 1,10, 100 кОм; 0,005/0,002 для 1 МОм; 0,01/0,005 для 10 МОм; 0,2/0,04 для 100 МОм; 0,5/0,1 для 1 Гом (у чисельнику дано значення в режимі без накопичення даних, у знаменнику - з накопиченням).

Число десяткових розрядів: 4,5 у діапазонах з верхньою межею 100 МОм, 1 ГОм; 5,5 в інших діапазонах в режимі без підсумовування, 6,5 в режимі сумування.

Портативні цифрові мультиметри,наприклад серії М83 виробництва Мазієс/іможуть використовуватися як омметр класу точності 1.0 або 2.5.

Вимірювання електричних параметрів кабельних ліній зв'язку

1. Вимірювання електричних параметрів кабельних ліній зв'язку

1.1 Загальні положення

Електричні властивості кабельних ліній зв'язку характеризуються параметрами передачі та параметрами впливу.

Параметри передачі оцінюють процеси поширення електромагнітної енергії вздовж кабельного ланцюга. Параметри впливу характеризують явища переходу енергії з одного ланцюга на інший та ступінь захищеності від взаємних та зовнішніх перешкод.

До параметрів передачі відносяться первинні параметри:

R - опір,

L - індуктивність,

З - ємність,

G - провідність ізоляції та вторинні параметри,

Z - хвильовий опір,

a - Коефіцієнт загасання,

β - Коефіцієнт фази.

До параметрів впливу належать первинні параметри;

К - електричний зв'язок,

М - магнітний зв'язок та вторинні параметри,

По-перехідне згасання на ближньому кінці,

Bℓ - перехідне згасання на дальньому кінці.

У сфері низьких частот якість і дальність зв'язку визначаються переважно параметрами передачі, а за високочастотному використанні ланцюгів найважливішими характеристиками є параметри впливу.

При експлуатації кабельних ліній зв'язку проводяться вимірювання їх електричних параметрів, які поділяються на профілактичні, контрольні та аварійні. Профілактичні виміри здійснюються через певні проміжки часу для оцінки стану ліній зв'язку та приведення їх параметрів до норм. Контрольні вимірювання проводять після технічного обслуговування та інших видів робіт з метою оцінки якості виконання. Аварійні вимірювання здійснюються з метою визначення характеру та місця пошкодження лінії зв'язку.

1.2 Вимір опору ланцюга

Розрізняють опір ланцюга (Rц) постійному струму та опір ланцюга змінному струму. Опір 1 км дроту постійному струму залежить від матеріалу дроту (питомого опору - p), діаметра дроту та температури. Опір будь-якого дроту зі збільшенням температури збільшується, а зі збільшенням діаметра зменшується.

Для будь-якої температури опір від 20 °С опір може бути підрахований за формулою:

Rt = Rt = 20 [1+а (t-20) ]Ом/км ,

де Rt - опір при даній температурі,

a – температурний коефіцієнт опору.

Для двох провідних кіл отриману величину опору необхідно помножити на два.

Опір 1 км дроту змінному струму залежить, крім зазначених факторів, ще й від частоти струму. Опір змінному струму завжди більший, ніж постійному, внаслідок поверхневого ефекту.

Залежність опору дроту змінному струму від частоти визначається формулою:

R=K1 × Rt Ом/км ,

де K1 - коефіцієнт, що враховує частоту струму (зі збільшенням частоти струму K1 збільшується)

Опір ланцюга кабелю та окремих проводів вимірюється на змонтованих підсилювальних ділянках. Для вимірювання опору використовується схема моста постійного струму із постійним ставленням балансних плечей. Цю схему забезпечують вимірювальні пристрої ПКП-3М, ПКП-4М, П-324. Схеми виміру з використанням зазначених приладів зображені на рис. 1 та рис. 2.

Рис. 1. Схема вимірювання опору ланцюга приладом ПКП

Рис. 2. Схема вимірювання опору ланцюга приладом П-324

Виміряний опір перераховується на 1 км ланцюга та порівнюється з нормами на даний кабель. Норми опорів деякі типи легких і симетричних кабелів наведено в табл. 1.

Таблиця 1

Пара-метрКабельП-274 П-274МП-270ТГ ТБТЗБ ТЗГП-296МКБ МКГМКСБ МКСГОпір ланцюга постійному струму ( ¦ = 800 Гц), за +20 °С, Ом/км115 ÷ 12536,0 d = 0,4 £ 148d = 0,8 £ 56,155,5 d = 1,2 £ 31,9 d = 0,9 £ 28,5 d = 0,75 £ 95d = 0,9 £ 28,5 d = 1,4 £ 23,8 d = 1,2 £ 15,85 d = 0,6 £ 65,8 d = 1,0 £ 23,5 d = 0,7 £ 48d = 1,2 £ 16,4 d = 1,4 £ 11,9

Опір постійному струму d дорівнює, а активний опір легких польових кабелів зв'язку (П-274, П-274М, П-275) не залежать від способів прокладання ліній та умов погоди («сухо», «сиро») і має лише температурну залежність, зростаючи зі збільшенням температури навколишнього середовища (повітря, ґрунту тощо).

Якщо в результаті порівняння виміряне значення опору більше за норму, то це може означати наявність поганого контакту в зростках кабелю або в сполучних напівмуфтах.

1.3 Вимір ємності

Ємність (Сх) одна із найважливіших первинних параметрів передачі ланцюгів кабельних ліній зв'язку. За її величиною можна будувати висновки про стан кабелю, визначати характері і місце його ушкодження.

За фактичною природою ємність кабелю аналогічна ємності конденсатора, де роль обкладок виконують поверхні проводів, а діелектриком служить розташований між ними ізоляційний матеріал (папір, стирофлекс і т.д.).

Місткість ланцюгів кабельних ліній зв'язку залежить від довжини лінії зв'язку, конструкції кабелю, ізоляційних матеріалів, типу скручування.

На величину ємності ланцюгів симетричних кабелів впливають сусідні жили, оболонки кабелю, оскільки вони перебувають у безпосередній близькості друг від друга.

Вимірювання ємності кабелю роблять вимірювальними приладами типу ПКП-3М, ПКП-4М, П-324. При вимірі приладу ПКП використовується балістичний метод виміру, а прилад П-324 вимірює за схемою моста змінного струму зі змінним ставленням балансних плечей.

На кабельних лініях зв'язку можуть проводитися:

вимірювання ємності пари жил;

вимірювання ємності жили (щодо землі).

1.3.1 Вимір ємності пари жив приладом П-324

Вимір ємності пари жил проводиться за схемою, наведеною на рис. 3.

Рис. 3. Схема вимірювання ємності пари жил

Одне з балансних плечей є набір резисторів nR, втричі - магазин опорів - Rмс. Два інших плеча - еталонна ємність С і вимірювана Сх.

Для забезпечення рівності кутів втрат плечей та використовуються потенціометри БАЛАНС Сх ГРУБО та БАЛАНС Сх ПЛАВНО. Баланс моста забезпечується за допомогою магазину опорів Rмс. При рівності кутів втрат плечей та балансу моста справедлива така рівність:

Оскільки і R постійні для даної схеми вимірювання, то вимірювана ємність обернено пропорційна опору магазину. Тому магазин опорів градує безпосередньо в одиницях ємності (нФ), а результат вимірювання визначається з виразу:

Сх = n Смс.

1.3.2 Вимірювання ємності жили щодо землі

Вимір ємності жили щодо землі проводиться за схемою рис. 4.

Рис. 4. Схема вимірювання ємності жили щодо землі

Норми середнього значення робочої ємності пари жил деяких типів кабельних ліній зв'язку наведені в табл. 2.

Таблиця 2

Пара-метрКабельП-274 П-274МП-270ТГ ТБТЗБ ТЗГП-296МКБ МКГМКСБ МКСГСереднє значення робочої ємності, нФ/км32,6 ÷ 38,340,45 d =0,4 d =0,5 С=50d =0,8 С=3836,0d =1,2 С=27 d =1,4 С=3624,0 ÷ 25d =0,9 С=33,5d =0,6 С=40d =1,0 С=34d =0,7 С=41d =1,2 С=34,5d =1,4 С=35,5

Примітка:

. Місткість легких польових кабелів зв'язку в залежності від способу прокладання, стану погоди, а також температури навколишнього середовища коливається. Найбільший вплив надає зволоження або покриття кабельної оболонки напівпровідними нашаруваннями (грунт, атмосферні опади, сажа і т.д.).

Робоча ємність кабелю МКСБ, МКСГ залежить від числа четвірок (одно-, чотири- і семичетвіркові) та кількості сигнальних жил.

1.4 Вимірювання опору ізоляції

Оцінюючи якості ізоляції ланцюга зазвичай користуються поняттям «опір ізоляції» (Rиз). Опір ізоляції є величина, обернена до провідності ізоляції.

Провідність ізоляції ланцюга залежить від матеріалу та стану ізоляції, атмосферних умов та частоти струму. Провідність ізоляції значно збільшується при забрудненні ізоляції, при наявності в ній тріщин, порушення цілісності шару ізоляційного покриву кабелю. У сиру погоду провідність ізоляції більша, ніж у суху. Зі збільшенням частоти струму провідність ізоляції збільшується.

Вимір опору ізоляції може здійснюватися приладами ПКП-3, ПКП-4, П-324 при профілактичних та контрольних випробуваннях. Опір ізоляції вимірюється між жилами та між житловою та землею.

Для вимірювання опору ізоляції Rіз обмотка МУ, що управляє, включається послідовно з джерелом напруги і вимірюваним опором ізоляції. Чим менше величина вимірюваного Rіз, тим більше струм у керуючій обмотці МУ, а отже, і більше ЕРС у вихідній обмотці МУ. Посилений сигнал детектується та фіксується приладом ІП. Шкала приладу градуюється безпосередньо в мегомах, тому відлік величини Rиз, що вимірюється. проводиться за верхньою або середньою шкалою з урахуванням положення перемикача МЕЖ Rмом.

При вимірі приладом ПКП опору ізоляції використовується схема омметра, яка складається з послідовно з'єднаних мікроамперметра та джерела живлення напругою 220В. Шкала мікроамперметра проградуйована від 3 до 1000 Мом.

Норми опору ізоляції деяких типів кабелів зв'язку наведені в табл. 3.

Таблиця 3

ПараметрКабельП-274 П-274МП-270ТГ ТБТЗБ ТЗГП-296МКБ МКГМКСБ МКСГОпір ізоляції одиночних жил щодо інших жил, при t=20 °С не менше, МОм/км 100÷1000 250÷2500 500050001000050001000010000

Опір ізоляції легких польових кабелів зв'язку переважно залежить від способу прокладання умов експлуатації, і навіть температури навколишнього середовища.

1.5 Вимірювання вторинних параметрів передачі

1.5.1 Хвильовий опір

Хвильовий опір (Zc) - це опір, який зустрічає електромагнітна хвиля при поширенні вздовж однорідного ланцюга без відбиття. Воно властиве даному типу кабелю і залежить лише від первинних параметрів і частоти струму, що передається. Величина хвильового опору характеризує ланцюг, оскільки показує співвідношення між напругою (U) та струмом ( I ) у будь-якій її точці для однорідного ланцюга величина постійна, яка залежить від її довжини.

Оскільки всі первинні параметри, крім ємності, залежить від частоти струму, то зі збільшенням частоти струму хвильове опір зменшується.

Вимірювання та оцінка величини хвильового опору може проводитись за допомогою приладу Р5-5. З цією метою роботи виробляються з обох кінців кабельної лінії зв'язку. На одному кінці вимірюваний ланцюг порушується активним опором, в якості якого рекомендується використовувати високочастотні мастичні опори СП, СПО або магазин опорів з дроту, на іншому підключається прилад Р5-5. Регулюючи опори на дальньому кінці ланцюга та збільшуючи посилення приладу на ближньому кінці ланцюга, домагаються мінімального відображення далекого кінця лінії по приладу Р5-5. Величина опору, підібрана на дальньому кінці ланцюга, у цьому випадку буде відповідати хвильовому опору ланцюга.

Норми на величину середнього значення хвильового опору наведено у табл. 4.

Таблиця 4

Година-то, кГцКабельП-274П-274МП-270ТГ, ТБТЗГ, ТЗСП-296МКБ МКГМКСБ МКСГсухів водесухів воді0,8720495823585798 ÷1085 368 ÷648 43548749010,0230155258181146231 ÷308 147 ÷200 160190,519616,0205135222158139133 ÷174 15218218660131142 ÷147 130174174,6120129142 ÷146 171168,4200128169,2167,3300126168,2166,3

1.5.2 Робоче згасання

При поширенні електричної енергії по проводах амплітуди струму і напруги зменшуються або, як кажуть, загасають. Зменшення енергії на довжині ланцюга 1 км враховується через коефіцієнт загасання, який інакше називають кілометровим загасанням. Коефіцієнт згасання позначається буквою a та вимірюється в неперах на 1 км. Коефіцієнт загасання залежить від первинних параметрів ланцюга та обумовлений двома видами втрат:

згасання за рахунок втрат енергії на нагрівання металу дроту;

згасання за рахунок втрат недосконалості ізоляції та за рахунок діелектричних втрат.

У нижній області частот домінують втрати в металі, а вище починають впливати втрати в діелектриці.

Оскільки первинні параметри залежать від частоти, то й a залежить від частоти: зі збільшенням частоти струму a збільшується. Збільшення згасання пояснюється тим, що зі зростанням частоти струму збільшуються активний опір та провідність ізоляції.

Знаючи коефіцієнт загасання ланцюга ( a ) і довжину ланцюга (ℓ), то можна визначити власне згасання всього ланцюга (а):

а= a × ℓ, Нп

Для чотирисмугів, що утворюють канал зв'язку, зазвичай не вдається повністю забезпечити умови узгодженого включення. Тому для обліку неузгодженості як у вхідний, так і у вихідний ланцюгах утвореного каналу зв'язку в дійсних (реальних) умовах недостатньо знання лише власного згасання.

Робоче згасання (ар) - це згасання кабельного ланцюга реальних умовах, тобто. при будь-яких навантаженнях на її кінцях.

Як правило, в реальних умовах робоче згасання більше за власне згасання (ар. >а).

Одним із методів вимірювання робочого згасання є метод різниці рівнів.

При вимірах цього методу необхідний генератор з відомої ЕРС, відомим внутрішнім опором Zо. Абсолютний рівень напруги на узгодженому навантаженні генератора Zо вимірюється покажчиком рівня станції А і визначається:

а абсолютний рівень напруги на навантаженні Z i вимірюється вказівником рівня станції Б.

Норми на коефіцієнт загасання ланцюгів деяких типів кабельних ліній зв'язку представлені в табл. 5.

Вторинні параметри легких польових кабелів зв'язку істотно залежать від способу прокладання ліній (підвіска, по землі, землі, воді).

1.6 Вимірювання параметрів впливу

Ступінь впливу між ланцюгами кабельної лінії зв'язку прийнято оцінювати за величиною перехідного згасання. Перехідне згасання характеризує загасання струмів впливу при переході їх з ланцюга, що впливає в ланцюг, схильний до впливу. При проходженні змінного струму по ланцюгу, що впливає, навколо нього створюється змінне магнітне поле, яке перетинає ланцюг, схильний до впливу.

Розрізняють перехідне згасання на ближньому кінці Ао та перехідне згасання на дальньому кінці Аℓ.

Згасання перехідних струмів, що виявляються на тому кінці ланцюга, де розташований генератор ланцюга, що впливає, називається перехідним загасанням на ближньому кінці.

Згасання перехідних струмів, що надійшли на протилежний кінець другого ланцюга, називається перехідним загасанням на дальньому кінці.

Таблиця 5. Норми на коефіцієнт загасання ланцюгів, Нп/км.

Частота, кГцКабельП-274П-274МП-270ТГ, ТБТЗГ, ТЗСП-296МКБ МКГМКСБ МКСГсухів водесухів воді0,80,1080,1570,0950,1440,065 0,04÷0,670,043÷0,066 0,0440,043100,2840,3980,2680,3740,1160,344÷0,6440,091÷0,170 0,200,0910,087160,3200,4450,3040,4210,1360,103÷0,1 820,230,0960,092300,1740,129÷0,220 0,240,1110,114600,2290,189÷0,275 0,280,1500,1451200,3110,299÷0,383 0,380,2180,2102000,3920,460,2940,2743000,4740,3720,3325520,81

1.6.1 перехідне згасання на ближньому кінці

Перехідне згасання на ближньому кінці важливо вимірювати та оцінювати для чотирьохпровідних систем з різними напрямками передачі та прийому. До таких систем відносяться однокабельні системи передачі (П-303, П-302, П-301, П-330-6, П-330-24), що працюють за одночетвірковим кабелем (П-296, Р-270).

Найбільш поширеним методом виміру перехідних загасань є метод порівняння, що використовується при застосуванні комплекту приладів ВІЗ-600, П-322. При вимірі приладом П-324 використовується змішаний (порівняння та доповнення) метод.

Суть методу порівняння та доповнення полягає в тому, що в положенні 2 величина перехідного згасання (Ао) доповнюється загасанням магазину (амз) до значення менше 10 Нп. Змінюючи згасання магазину, домагаються виконання умови Ао + амз ≥10 Нп.

Для зручності відліку вимірюваної величини на перемикачі НП вказані цифри не згасання амз, фактично внесеного магазином, а різниці 10 - амз.

Оскільки загасання магазину змінюється не плавно, а ступенями через 1 Нп, залишок загасання свій у Нп вимірюється за шкалою стрілочного приладу (ІП) у межах від 0 до 1 Нп.

Перед вимірюванням проводиться градуювання приладу (ІП), для чого перемикач НП схеми встановлюється положення ГРАД (положення 1 на рис. 9). При цьому вихід генератора підключається до вимірювача через подовжувач еталонний (ЕУ) з загасанням 10 Нп.

Норми на перехідне згасання наведено у табл. 6.

Таблиця 6. Норми на перехідне згасання на ближньому кінці всередині та між суміжними четвірками, не менше, Нп

Тип кабелюЧастота, кГцДовжина лінії, кмПерехідне згасанняП-27060106,0П-29660108,8МКБ МКГ100 2000,850 0,8506,8 6,8МКСБ, МКСГВесь діапазон частот0,650

Для кабелю П-296 перевірка перехідного згасання проводиться також частотах 10 кГц і 30 кГц.

1.6.2 Перехідне згасання на дальньому кінці

Перехідне згасання на дальньому кінці важливо вимірювати та оцінювати також для чотирьохпровідних систем, але з однаковими напрямками прийому та передачі. До таких систем відносяться двокабельні системи передачі типу П-300, П-330-60.

Для вимірювання перехідного згасання на дальньому кінці А необхідно мати два прилади П-324, що встановлюються на протилежних кінцях вимірюваних ланцюгів. Вимірювання проводиться у три етапи.

Також за допомогою приладу П-324 можливий вимір загасань не менше 5 Нп, на вході приладу включається подовжувач УД 5 Нп, що входить до складу пристрою для перевірки працездатності приладу.

Отриманий результат виміру ділиться навпіл і визначається загасання одного ланцюга.

Після цього збирається схема і проводиться градуювання вимірювального тракту приладу станції Б, що підключається до ланцюга, що впливає. При цьому сума загасань ланцюга, подовжувача УД 5Нп та магазину загасання повинна бути не менше 10 Нп, залишок загасання понад 10Нп встановлюється на стрілочному приладі.

На етапі вимірюється перехідне згасання далекому кінці. Результат вимірювання являє собою суму показань перемикача НП та стрілочного приладу.

Виміряна величина перехідного згасання на дальньому кінці порівнюється з нормою. Нормою перехідного згасання на дальньому кінці наведено у табл. 7.

Таблиця 7

Тип кабелюЧастота, кГцДовжина лінії, кмПерехідне згасанняП-27060105,5П-29660105,0МКБ МКГ100 2000,850 0,8507,8 7,8МКСБ, МКСГВесь діапазон частот0,650

У всіх симетричних кабельних ланцюгах перехідне згасання зі зростанням частоти знижується приблизно за логарифмічним законом. Для збільшення перехідного згасання між ланцюгами струмопровідні жили при виготовленні скручуються в групи (пари, четвірки, вісімки), групи звиваються в кабельний сердечник, ланцюги екрануються, а при прокладанні кабельних ліній зв'язку проводиться симетрування кабелю. Симетрування на кабелях низької частоти полягає у додатковому схрещуванні їх при розгортанні та включенні конденсаторів. Симетрування на кабелях ВЧ - це схрещування і включення контурів протизв'язку. Потреба в симетруванні може виникнути при погіршенні параметрів впливу кабелю в процесі його багаторічного використання або будівництва лінії зв'язку великої протяжності. Необхідність симетрування кабелю повинна визначатися в кожному конкретному випадку, виходячи з фактичної величини перехідного згасання ланцюгів, яка залежить від системи зв'язку (системи використання ланцюгів кабелю та апаратури ущільнення) та протяжності лінії.

2. Визначення характеру та місця пошкодження кабельних ліній зв'язку

2.1 Загальні положення

На кабелях зв'язку можуть бути такі види пошкоджень:

зниження опору ізоляції між жилами кабелю чи між жилами та землею;

зниження опору ізоляції «оболонка – земля» або «броня – земля»;

повний обрив кабелю;

пробою діелектрика;

асиметрія опору жил;

розбитість пар у симетричному кабелі.

2.2 Випробування визначення характеру ушкоджень

Визначення характеру пошкоджень («земля», «обрив», «коротке» зниження опору ізоляції) проводиться випробуванням кожної жили кабелю за допомогою схем мегомметра або омметра різних вимірювальних приладів (наприклад, П-324, ПКП-3, ПКП-4, КМ- 61С та ін). Як омметр можна використовувати комбінований прилад «тестер».

Випробування проводять у наступному порядку:

Перевіряється опір ізоляції між однією жилою та іншими, з'єднаними із заземленим екраном.

На станції А, де проводяться випробування, усі жили, крім однієї, з'єднуються разом і з екраном та заземлюються. На станції Б жили ставляться на ізоляцію. Вимірюється опір ізоляції та порівнюється з нормою для даного типу кабелю. Випробування та аналіз проводяться для кожної жили кабелю. Якщо виміряне значення опору ізоляції виявиться нижче за норму, то визначається характер пошкодження:

ушкодження ізоляції щодо «землі»;

пошкодження ізоляції щодо екрану кабелю;

пошкодження ізоляції щодо інших жил кабелю.

Для визначення характеру пошкодження на станції А по черзі знімають «землю» з жил кабелю та проводять аналіз:

а) якщо зняття «землі» з якоїсь жили (наприклад, з жили 2 на рис. 13) призводить до різкого збільшення опору ізоляції, то пошкоджена ізоляція між жилою (жила 1) і тією, з якої знята «земля» ( жила 2);

б) якщо зняття «землі» з усіх жил не призводить до збільшення опору ізоляції до норми, то ізоляція жили (жила 1), що випробовується, пошкоджена щодо екрану кабелю (землі).

Якщо при черговому випробуванні виявиться, що опір ізоляції становить сотні Ом або одиниці ком, то це вказує на можливе коротке замикання між жилами кабелю, що випробовуються (наприклад, «коротке» показано між жилами 3 і 4);

Перевіряється цілість жил кабелю, навіщо всі жили на станції Б з'єднуються разом із екраном. На станції А кожна жила перевіряється омметром на цілість.

Встановлення характеру пошкодження дозволяє вибрати один із методів визначення місця пошкодження.

2.3 Визначення місця пошкодження ізоляції жил проводів

Для визначення місця пошкодження ізоляції жил застосовують мостові схеми, вибір яких залежить від того, чи є в даному кабелі справні жили чи ні.

За наявності справного дроту, що дорівнює опору пошкодженому, і при опорі ізоляції пошкодженого дроту до 10мОм вимірювання виробляють методом моста зі змінним ставленням балансних плечей.

Величини опору плечей моста Rа і Rм при вимірах підбираються таким чином, щоб струм діагоналі моста, в яку включений ІП, був відсутній.

При визначенні місця ушкодження ізоляції методом мосту зі змінним ставленням балансних плечей використовуються прилади ПКП-3, ПКП-4, КМ-61С. У цих приладах опір Rм змінний і визначається при вимірюваннях в момент рівноваги моста, а опір Rа постійний і для приладів ПКП обрано рівним 990 ЗМ, для приладу КМ-61С-1000 Ом.

Якщо справний та пошкоджений дроти мають різні опори, то виміри проводяться з обох кінців кабельної лінії зв'язку.

При використанні приладів ПКП-3, ПКП-4 можуть застосовуватись інші методи вимірювання опору ізоляції з метою визначення місця пошкодження кабелю:

1. Метод моста із змінним ставленням балансних плечей з допоміжною лінією. Застосовується за наявності справних проводів, не рівних по опору пошкодженому, та опорів ізоляції пошкодженого проводу до 10 МОм, а допоміжного - понад 5000 МОм,
2. Метод моста з постійним ставленням балансних плечей способом подвійної петлі. Застосовується за наявності значних струмів перешкод та опорів ізоляції пошкодженого дроту до 10 М0 м, а допоміжна – понад 5000 МОм.
3. Метод моста з постійним ставленням балансних плечей при великих перехідних опорах. Застосовується за наявності справного дроту, що дорівнює опору пошкодженому, і перехідному опору в місці пошкодження ізоляції до 10 МОм.
4. Метод двосторонніх вимірів опору шлейфу пошкоджених дротів. Застосовується за відсутності справних проводів та перехідному опорі порядку опору шлейфу.

5. Метод холостого ходу та короткого замикання при використанні моста з постійним ставленням балансних плечей. Застосовується за відсутності справних проводів та перехідного опору в місці пошкодження ізоляції до 10 кОм.

Метод холостого ходу та короткого замикання при використанні моста зі змінним ставленням балансних плечей. Застосовується за відсутності справних проводів та перехідному опорі у місці пошкодження ізоляції від 0,1 до 10 МОм.

За відсутності справних проводів визначення місця ушкодження ізоляції мостовими методами з достатньою точністю становить певні труднощі. У цьому випадку можуть використовуватися імпульсний та індуктивний методи. Для вимірювань імпульсним методом застосовуються прилади Р5-5, P5-10, дальність дії яких може досягати 20-25 км на симетричних кабелях зв'язку.

2.4 Визначення місця обриву проводів

Визначення місця обриву проводів може здійснюватися такими методами:

Метод моста на пульсуючому струмі. Застосовується за наявності справного дроту, що дорівнює опору пошкодженому.

Метод порівняння ємностей (балістичний метод). Застосовується при рівній питомій ємності справного та пошкодженого проводів.

Метод порівняння ємностей при двосторонньому вимірі. Застосовується при нерівній питомій ємності пошкодженого та справного дротів і, зокрема, при неможливості заземлити дроти лінії, що не вимірюються.

Для визначення місця обриву проводів можуть використовуватись прилади ПКП-3, ПКП-4, KM-61C, П-324.

За наявності в кабелі справної жили та можливості заземлення решти жил кабелю по черзі вимірюється робоча ємність справної жили (Сℓ), потім пошкодженої жили (Сх).

Якщо ж за умовами експлуатації кабелю заземлення решти невимірюваних жил неможливо, то для отримання достовірного результату обірвану жилу вимірюють з двох сторін, відстань до місця обриву обчислюють за формулою: