Elektrimõõtmised (0)

Tallinna Polütehnikum
Energeetika ja automaatika osakond
Elektrimõõtmised
2012 Tallinn

Sisukord

Mõõtmismeetodid 3
Mõõtevead 4
Mõõtetulemuse absoluutne viga   4
Mõõtetulemuse suhteline viga   5
Mõõteriista taandatud viga   7
Mõõteriista täpsusklass   8
Mõõteriistade klassifikatsioon 8
Elektromehaanilised mõõteriistad   10
Elektronmõõteriistad 11
Digitaalsed mõõteriistad   12
Pinge mõõtmine 12
Voltmeetri mõõtepiirkonna laiendamine alalisvoolul   13
Voltmeetri mõõtepiirkonna laiendamine vahelduvvoolul 16
Voolutugevuse mõõtmine   17
Ampermeetri mõõtepiirkonna laiendamine alalisvoolul 17
Ampermeetri mõõtepiirkonna laiendamine vahelduvvoolul 20
Takistuse mõõtmine 22
Takistuste mõõtmine oommeetriga 22
Isolatsioonitakistuse mõõtmine 24
Märkusi isolatsioonitakistuse mõõtmise kohta 24
Pingestamata elektriseadme isolatsioonitakistuse mõõtmine 24
Pingestatud seadme isolatsioonitakistuse mõõtmine 25
Võimsuse mõõtmine   25
Aktiivvõimsuse mõõtmine kolmefaasilistes ahelates 26
Reaktiiv - ja näivvõimsuse mõõtmine 27
Võimsuse mõõtmise võimalused 27

Mõõtmismeetodid

Mõõtmiseks kasutatakse mõõteriistu ja mõõte ning rakendatakse erinevaid
mõõtmismeetodeid.
Mõõtmismeetodid jagunevad:

otsene mõõtmismeetod, mis omakorda jaguneb:

vahetu hindamise meetod - hälbemeetodiks ehk otsese lugemi meetodiks nimetatakse sellist meetodit, mille puhul mõõdetav suurus määratakse otseselt mõõteriista skaalalt lugemise teel, kus juures mõõteriist on gradueeritud samades ühikutes, mis mõõdetav suurus (võimsuse mõõtmine vattmeetriga, pinge mõõtmine voltmeetriga jne.)

võrdlusmeetod - meetod, mille puhul mõõdetav suurus määratakse võrdlemise teel antud suuruse mõõteühikuga (takistuse mõõtmine mõõtesillaga).
Võrdlusmeetodid jagunevad:

• kompensatsioonimeetod
  
• diferentsiaalmeetod
  
• asendusmeetod
  

Kompensatsioonimeetodi puhul muudetakse mõõdetava või temaga funktsionaalselt seotud suuruse mõju mõõteriistale sama liiki tuntud suuruse vastutoimega nulliks. Näiteks elektromotoorjõu mõõtmine tuntud pingega kompenseerimise teel.
Diferentsiaalmeetodi puhul määratakse mõõteriista abil mõõdetava ja tuntud suuruse vahe.
Asendusmeetod. Selle meetodi puhul mõõdetava suuruse asendamine tuntud suurusega ei muuda mõõteriista näitu.
Kompensatsiooni ja diferentsiaalmeetodid on väga täpsed, mõõteviga on alla 0,001%, kuid nõuab mõõtmiseks tunduvalt kauem aega ning ka tunduvalt kallimat ja keerukamat aparatuuri.

kaudne mõõtmismeetod - meetod, mille puhul otsitavat suurust ei loeta mõõteriista skaalalt, vaid arvutatakse teiste suuruste ja otsitava suuruse vahelise tuntud seose põhjal (leitakse võrrandi abil). Võrrandi koostamiseks on vaja teha mitu mõõtmist. Näiteks takistuse mõõtmine amper- ja voltmeetri meetodil või võimsuse mõõtmine (alalisvoolul) samal meetodil.
Mõõtmise praktikas on kõige kergem - vahetu hindamise meetod, kuigi ta ei taga suurt mõõtmise täpsust.
Mõõtmismeetodite täpsus
Mõõtmismeetod
Mõõteviga
Vahetu hindamise meetod
0.2-10%
Võrdlusmeetod
0.001%
Kaudne mõõtmismeetod
>10%

Mõõtevead

 
Ei ole võimalik teostada ühtegi mõõtmist täiusliku täpsusega. Mõõtmistulemuse hälve on tingitud mõõteriista ebatäpsusest, mõõtmismeetodite ebatäiuslikkusest, inimese meeleorganite puudulikkusest ning igasugustest juhuslikest mõjudest. Seepärast mõõtmiste teostamisel ei piisa ainult mõõdetud suuruse arvulise väärtuse määramisest, tuleb määrata ka selle täpsus.
Mõõtetulemuse vead jagunevad kolme klassi:

süstemaatilised vead

juhuslikud vead

eksimused
 Süstemaatilised vead korduvad igal mõõtmisel ning jäävad muutumatuks või muutuvad reeglipäraselt. Need vead tuleb kindlaks määrata ning vastavate paranduste sisseviimisega kõrvaldada.
Süstemaatilisteks vigadeks on:

• instrumendivead - põhjustavad mõõteriistade ebatäiuslikus või rikked
  
• metoodilised või teoreetilised vead
  
• seadevead - põhjustavad mõõtemehhanismi vale ühendusviis
  
• individuaalsed vead - põhjustavad mõõtja isiklikud omadused
  

 Juhuslikud vead võivad esineda muutudes nii suuruselt kui märgilt. Samas ei allu nad ühelegi tuntud seaduspärasusele.
 Eksimuse all mõistetakse vigu, mis moonutavad tugevalt mõõtmise tulemust. Selline olukord võib tekkida, mõõtmistulemuse vale lugemise korral skaalalt või väära mõõtepiirkonnaga mõõtmise puhul jne.

Mõõtetulemuse absoluutne viga  

Arvu, mis näitab, kui palju mõõtmistulemus erineb mõõdetava suuruse tegelikust väärtusest, nimetakse absoluutseks veaks .
 
kus

• ΔA - absoluutne viga;
  
• A1 - mõõteriista näit;
  
• A - mõõtetulemuse tegelik väärtus.
  

Paranduseks nimetatakse vastupidise märgiga absoluutset viga. Et saada tegelikku väärtust, tuleb mõõtetulemusele liita parandus.
kus
Δβ- absoluutse vea parandus (ühik oleneb mõõteriistast, millega mõõdetakse).
Näide:
Takistuse mõõtmisel leiti ta väärtus R1=202Ω.