Tallinna Polütehnikum
Energeetika ja
automaatika osakond
Elektrimõõtmised2012 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.
Takistuse tegelik on aga väärtus R1=200Ω.
ΔR=R1-R
ΔR=202-200=2Ω
Vastus: Takistuse mõõtmise absoluutne viga on 2Ω.
Mõõtetulemuse suhteline viga
Sageli tuleb erinevaid mõõtmistulemusi võrrelda. Mõõtmise
täpsuse hindamisel kasutatakse suhtelist viga. Suhteliseks veaks
nimetatakse absoluutse vea ja tegelikku
väärtuse suhet, mis on väljendatud protsentides.
kus
γ - suhteline viga, väljendatud protsentides (kreeka
täht gamma);
ΔA - absoluutne viga;
A -
mõõtetulemuse tegelik väärtus.
Kui on teada mõõteriista näit, mõõteulatus ja täpsusklass, siis
mõõtetulemuse suhtelise vea arvutamisel tuleb kasutada järgmist
valemit:
βmax - mõõteriista täpsusklass;
An - mõõteriista mõõteulatus ehk
niminäit;
A1 - mõõteriista näit.
Näide nr1:
Takistuse mõõtmisel leiti ta väärtus R1=202Ω.
Takistuse tegelik on aga väärtus R1=200Ω.
γ=(ΔR÷R)•100%
γ=(2/200)•100%=1%
Vastus: Takistuse mõõtmise suhteline viga on 1%.
Näide nr2:
Ampermeetriga, mille mõõteulatus on 30A ja täpsusklass 1,5
mõõdeti kolm voolu: 10A, 20A, 30A. Määrata suhtelised vead
voolutugevuse mõõtmisel.
Mõõteriista taandatud viga
Mõõteriista taandatud veaks nimetatakse absoluutse vea ja
mõõteriista niminäidu suhet, mis on väljendatud protsentides.
,
kus
β - mõõteriista taandatud viga protsentides;
ΔA
- absoluutne viga;
An - mõõteriista
mõõteulatus ehk niminäit.
Elektriliste mõõteriistade
skaalal on märgitud mõõteriista
täpsusklass. Arv, millega tähistatakse täpsusklassi, näitab
mõõteriista suurimat lubatavat taandatud viga.
Mõõteriista täpsusklass
Mõõteriista täpsusklass on ettenähtud mõõtevahendi näitude
etteantud piirides hoidmiseks. Täpsusklass on karakteristik, mis
määrab suurima lubatava põhivea, lisavea ja teisi täpsust
mõjutavaid omadusi.
Täpsusklass tähistatakse mõõteriista skaalale , numbriga, mida
nimetatakse klassitähiseks. Klasside tähistamiseks,
iseloomustatakse täpsusklass suurima lubatava taandatud veaga, ning
klassitähis võetakse järgmisest arvude reast:
1; 1,5; 1,6; 2; 2,5; 3; 4; 5; 6; 7,5 arv korda 10n, kus astendaja n = 1, 0, –1, –2, –3,
Uute mõõteriistade täpsusklassidena ei soovitata kasutada tähist
1,6 ja 3.
Mõõteriista skaalale kantud täpsusklass kantakse arvuna või
ringiga ümbritsetud arvuna.
Mõõteriistade klassifikatsioon
Mõõteriistu võib klassifitseerida mitme suuruse järgi. Tööpõhimõte järgi jagunevad mõõteriistad:
1. Elektromehaanilised (seiermõõteriistad);
2. Elektroonsed (seiermõõteriistad);
3. Digitaalsed (numbrilised mõõteriistad);
Elektromehaanilisi mõõteriistu on erineva ehitusega, nende töö põhineb enamjaolt elektrivälja ja magnet- või elektrivälja vastastikusel mõjul. Need mõõteriistad jagunevad omakorda:
1. magnetelektrilisteks;
2. elektromagnetilisteks;
3. elektrodünaamilisteks ja ferrodünaamilisteks;
4. induktsioonilisteks;
5. elektrostaatilisteks.
Elektromehaanilise mõõteriista peamiseks osaks on mõõtemehhanism, mille võlliga on ühendatud seier . Mõõteriista näidu moodustab seieri asend skaalal. Mõõtepiirkonna laiendamiseks on mõõtemehhanism ühendatud läbi sisendseadme (šunt, eeltakisti jne).
Kõik elektromehaanilised mõõteriistad omavad spiraalvedru, mis on ettenähtud vastumomendi tekitamiseks ning mõne mõõtemehhanismi puhul ka voolu juhtimiseks mõõtemähisesse (näiteks magnetelektriline). Nad ei vaja mõõtmiseks lisatoiteallikat, mis on ka nende eeliseks .
Elektronmõõteriistad kujutavad endast elektroonika lülitustega varustatud magnetelektrilist mõõtemehhanismi. Nende põhisõlmedeks on:
sisendseade - pingejagur
alalis - või vahelduvpinge võimendi;
mõõtemuundur alalispinge muutmiseks vahelduvpingeks ja vastupidi;
väljundseade – mikroampermeeter
Digitaalsed mõõteriistad
Vaatleme digitaalseid mõõteriistu voltmeetri näitel.
Digitaalvoltmeetri ehitusse kuuluvad:
1. sisendseade (sisendsignaalimuundur) – pingejagur ja vahelduvvoolu mõõteriistade puhul alaldi;
2. A/D muundur – muudab analoog sisendsignaali kahendkoodiks;
3. indikaator ( displei ) – muundab kahendkoodi näiduks;
4. juhtimisseade – ühendab ja juhib kõiki mõõteriista sõlmi.
Mõõtepiirkonna muutmiseks on võimalus lisada konstruktsiooni võimendi nõrkade signaalide võimendamiseks või piiraja, tugevate signaalide piiramiseks.
Selle voltmeetri baasil on võimalik ehitada mõõteriistu, millega on saab mõõta mitmeid elektrilisi suurusi. Selliseid mõõteriistu nimetatakse multimeetriteks.
Elektromehaanilised mõõteriistad
Kõik elektromehaanilised mõõteriistad omavad mõõtemähist, mille
parameetritega määratakse mõõteriista sisetakistus . Olenevalt
mehhanismi liigist, tekitab mõõtemähist läbiv vool, liikuva osa
hälbe (liikumise). Seejuures mõõteriista seier, peatub asendis,
kus tekkinud pöördemoment ja spiraalvedru poolt tekitatud
vastumoment, tasakaalusuvad.
Mõnel mõõtemehhanismil on spiraalvedru ettenähtud, mitte ainult
vastumomendi tekitamiseks vaid ka voolu juhtimiseks mõõtemähisesse.
Sellised mehhanismid on tundlikud ülekoormuste suhtes, sest vedru
deformatsiooni tulemusel, rikneb mõõteriist. Ülekoormused võivad
tekkida vale mõõtepiirkonnaga mõõtmisel või mõõteriista vale
ühendusviisi korral.
Vältimaks seieri võnkumist mõõtmise algushetkel, varustatakse
mõõteriist summutiga.
Tänapäeval hakkavad elektromehaanilised mõõtemehhanismid jääma
tahaplaanile, sest nende valmistamine on keerukas ja tülikas
käsitöö. Seega on nende hind võrreldes digitaalsetega kordades
suurem.
Elektromehaaniline voltmeeter ,
allikas: http://towaengg.tradeindia.co m
Elektromehaaniline ampermeeter ,
allikas: http://towaengg.tradeindia.co m
Elektromehaaniline vattmeeter,
allikas:
http://www.takowa.f i
Elektroonsed
mõõteriistad Elektroonsed mõõteriistad kujutavad endast
elektroonse osaga magnetelektrilist milliampermeetrit. Elektroonne
osa on ettenähtud määratud elektrilise suuruse muundamiseks,
alaldamiseks ja võimendamiseks. Nendest valmistatakse erinevaid
mõõteriistu, kuid levinumateks on multimeetreid. Nende
kasutuselevõtt oli tingitud mitmepiirkonnaliste ning laia
sagedusvahemikuga (20Hz kuni 1GHz) mõõteriistade vajadusest.
Magnetelektrilise mõõtemehhanismi suure hinna ja valmistamise
keerukuse tõttu on nad jäänud tahaplaanile.
Elektronmõõteriistad
Elektronmõõteriistu kasutatakse mõõtmiseks nii alalis- kui ka
vahelduvvoolul. Nende eeliseks on suur tundlikus ja tühine
omatarbevõimsus. Samuti ei olene nende näit vahelduvvoolu
sagedusest ja pingekõvera kujust. Puudusteks on väike täpsus ja
mehaaniline tugevus.
Elektronmultimeeter
Digitaalsed mõõteriistad
Digitaalsed mõõteriistad on tänapäeval kõige levinumad. Nendest
valmistatakse igasuguseid mõõteriistu, alustades voltmeetritest,
lõpetades keerukate multimeetritega. Lisaks omavad nad
seiermõõteriistade ees mitmeid eelisi: näidu lugemise mugavus,
mõõtmisprotsessi automatiseerimise võimalus, mõõtmistulemuse digitaalne registreerimine jm.
Digitaalsetes mõõteriistades toimub järjepidev sisendsignaali
(mõõdetav suurus) muundamine digitaalseks koodiks. Seda toimingut
teostatakse analoog-digitaalmuunduriga, kus mõõdetav suurus
diskrediteeritakse, kvanditakse ja kodeeritakse . Järgmiseks etapiks
on koodi kuvamine ekraanile, mis teostatakse dekooderiga, kus
kodeeritud digitaalne signaal muudetakse vastavateks pingeteks, mis
juhivad ekraani vms.
Digitaalmultimeeter
Pinge mõõtmine
Pinge mõõtmiseks kasutatakse erinevate mõõtesüsteemidega
voltmeetreid. Tänapäeval on enamus kasutatavaid ja paigaldatavaid
mõõteriistu digitaalselt, kuid samuti on laialt levinud ka
seiernäiduga mõõteriistad.
elektriskeemi tingmärk
Selleks, et voltmeetri näidu abil määrata pinget tarbija või
pingeallika klemmidel , peab need ühendama voltmeetri klemmidega nii,
et pinge tarbijal või pingeallikal ja voltmeetril oleksid võrdsed
(rööbiti). Sellest järeldub, et voltmeetri sisetakistus peab olema
suur.
Valesti ühendatud voltmeeteri näidu moodustab pingelang tema enese
sisetakistusel.
Voltmeetri mõõtepiirkonna laiendamine alalisvoolul
Voltmeetri
mõõtepiirkonna laiendamiseks lülitatakse sellega jadamisi
eeltakisti. Sarnaselt šundiga on ka eeltakisti valmistatud
manganiinist, sest temperatuuri muutudes jääb selle takistus
praktiliselt konstantseks.
- Re - eeltakisti takistus
- Rv - voltmeetri sisetakistus
- Ue - eeltakistil tekkiv pingelang
- Uv - voltmeetril tekkiv pingelang
Toitepinge U on kõrgem voltmeetri mõõtepiirkonnast Un. Ühendades
voltmeetriga jadamisi eeltakisti, tekib viimasel pingelang Ue=Iv•Re,
mille tagajärjel voltmeetrile mõjuv osapinge jääb lubatavatesse piiridesse .
Sobiva takistusega eeltakisti leidmiseks kasutatakse järgmist
valemit:
kus p' - tegur, mis näitab, mitu korda on mõõdetav pinge
suurem voltmeetril olevast pingest . Samuti nagu šunteerimistegur
näitab ka see, mitu korda on vaja laiendada voltmeetri
mõõtepiirkonda.
Eeltakistid jagunevad:
- Sisesteks, mis on paigutatud voltmeetri korpusesse.
- Välisteks, mis on valmistatud eraldi detailina ning paigutatud eraldi korpusesse.
Välised jagunevad omakorda:
- Individuaalseteks, mida tohib kasutada vaid sellele eeltakistile gradueeritud mõõteriistaga;
- Kalibreerituks, mida tohib kasutada iga mõõteriistaga, mille nimivool ei ületa eeltakisti nimivoolu.
Näide:
Rv=5 000Ω sisetakistusega voltmeetri skaalal on 30
jaotist. Tema skaala konstant on 5V/jaot. Leida laiendatud
mõõtepiirkonnaga voltmeetri skaala konstant ja tema poolt mõõdetav
pinge, kui voltmeetriga on ühendatud eeltakisti takistusega 10 000Ω.
Antud:
Rv=5 000Ω
αn=30
jaotist
C=5V/jaot
Re=10 000Ω
Leida:
CRe - ?
U - ?
Voltmeetri mõõtepiirkonna laiendamine vahelduvvoolul
Voltmeetri
mõõtepiirkonna laiendamiseks vahelduvvoolu ahelas kasutatakse
pingetrafot. Pingetrafo sarnaneb oma ehituselt tavalisele
jõutrafole kuid omab väiksemaid gabariite. See koosneb kahest
mähisest ja südamiktüüpi magnetahelast.
Joonisel
on kujutatud kahte pingetrafot. Esimene neist on mõeldud
kasutamiseks välistingimustes ning teine on mõeldud
kasutamiseks vaid sisetingimustes.
Pingetrafo
primaarmähis on tehtud suure keerdude arvuga ning väikese
ristlõikega traadist. Primaarmähis lülitatakse ahelasse, kus
tahetakse pinget mõõta. See lülitatakse mõõdetavale
pingele.
Pingetrafo sekundaarmähis on valmistatud
väikese keerdude arvuga ning suure ristlõikega traadist.
Sekundaarmähis on mõeldud pingele 100V, 100•√3V ja 100/√3V.
Pingetrafo
töötab talitluses, mis on ligilähedane tühijooksule.
Seletatav on see voltmeetrite ja vattmeetrite pingemähiste suure
takistusega.
Ülekandeteguri
arvutamiseks kasutame järgmist valemit:
ω1 - primaarmähise keerdudearv
ω2 - sekundaarmähise keerdudearv
Un1 - primaarnimipinge
Un2 - sekundaarnimipinge
U1 - tegelik primaarpinge
U2 - tegelik sekundaarpinge
Ülesanne:
Leida tegelik primaarpinge U1, kui voltmeeter on ühendatud
läbi pingetrafo KU=10 000/100 ja selle näit on U2=23V.
Voolutugevuse mõõtmine
Voolutugevuse mõõtmiseks kasutatakse erinevate mõõtemehhanismidega
ampermeetreid, mis lülitatakse mõõdetavale voolule jadamisi (ühe
või mitme tarbijaga järjestiku). Jadaühendus on vajalik selleks,
et nii ampermeetrit kui ka tarbijaid läbiks üks vool.
Ampermeetri takistus peab olema tarbija takistuse suhtes olema väike,
et see ei mõjutaks ahela töörežiimi.
Ampermeetri valikul tuleb arvestada mõõdetava voolu liigiga ja
suurusega. Alalisvoolu mõõtmiseks tuleb kasutada alalisvoolu
ampermeetrit, vahelduvvoolul vastavalt vahelduvvoolu ampermeetrit.
elektriskeemi
tingmärk
Ampermeetri mõõtepiirkonna laiendamine alalisvoolul
Ampermeetrite mõõtepiirkonna laiendamiseks kasutatakse šunti.
Šunt on takisti, mis on valmistatud manganiintraadist, -lindist või
-latist.
Šundil
on kaks paari klemme - vooluklemmid on ettenähtud šundi
vooluringi ühendamiseks ning potentsiaali klemmid ,
ampermeetri ühendamiseks. Kahe paari kontaktide kasutamine võimaldab
vältida kontakti üleminekutakistuse mõju mõõteriista näidule.
Šundil peab olema piisavalt suur ristlõige, mis väldib ta
ülekuumenemise ning selle takistus peab olema väiksem kui
ampermeetri takistus Ra>Rš.
Manganiini
takistuse temperatuuri tegur on ligilähedane nullile , seega
temperatuuri muutudes jääb tema takistus praktiliselt konstantseks.
Šundid
jagatakse sisesteks ja välisteks.
- Sisesed šundid paiknevad mõõteriista korpuses.
- Välised šundid on mõõteriistast eraldiseisvaid detailid, mis ühendatakse mõõteriistaga spetsiaalsete juhtmete abil.
Välised šundid jagunevad omakorda individuaalseteks ja
kalibreerituteks.
- Individuaalseid šunte tohib kasutada vaid mõõteriistaga, mille jaoks ta on kalibreeritud.
- Kalibreeritud šunti võib kasutada iga ampermeetriga.
Sisemise
šundiga magnetelektriline ampermeeter
Šunte valmistatakse voolule kuni 6000A.
Šunt ühendatakse vooluringi jadamisi mõõdetavale voolule.
Ühendades ampermeetri antud skeemi järgi, läbib šunti vool
Iš=U/Rš, kus Rš on
šundi sisetakistus, mis on leitav:
kus
p - šunteerimistegur, mis näitab mitu korda on vaja
ampermeetri mõõtepiirkonda laiendada.
kus:
I - mõõdetav vool
In -
ampermeetri niminäit (ampermeetri mõõteulatus).
Näide:
Ra=0.3Ω sisetakistusega ampermeetri skaalal on αn=150
jaotust. Ampermeetri konstant on C=0.001A/jaot. Leida ampermeetri
mõõtepiirkonna laiendamiseks kuni I=300A vajaliku šundi takistus
RŠ ja sellele vastav konstant CRŠ.
Antud:
- Ra=0.3Ω
- αn=150 jaotust
- C=0.001A/jaot
- I=300A
Leida:
Ampermeetri mõõtepiirkonna laiendamine vahelduvvoolul
Elektromagnetilistes ampermeetrites läbib kogu vool mõõtemehhanismi
mähist. Mõõtemähis valmistatakse juhtmest, mille ristlõige on
määratud nimivooluga (5A või harvem 1A). Ampermeetri mähis omab
nii aktiiv - kui reaktiivtakistust ning sellest tekkiv pingelang on
küllaltki suur - 400mV piires. Sellel põhjusel ei ole šundi
kasutamine otstarbekas.
Ampermeetri mõõtepiirkonna laiendamiseks on kaks võimalust:
Mitmepiirkonnaliste ampermeetrite mähised koosnevad jadamisi
ühendatud sektsioonidest. Mõõtepiirkonna laiendamiseks need
sektsioonid tuleb ühendada rööbiti nii, et voolusuund ei muutuks.
Lülitades
mähised jadamisi läbib neid nimivool In,
rööbiti kahe või neljakordne nimivool.
Selle meetodi puuduseks on mähise suured gabariitmõõtmed, mis
piiravad selle kasutamist.
Voolutrafo
koosneb südamiktüüpi magnetahelast ja kahest mähisest.
Primaarmähis valmistatakse suure ristlõikega traadist, see
ühendatakse ahelasse mõõdetavale voolule ehk jadamisi.
Primaarmähise funktsiooni täidab elektriliin, kus mõõdetakse
voolu. Liini on väikse keerdude arvuga ning teda läbib suur vool.
Sekundaarmähis
on suure keerdude arvuga. Valmistatakse väikse ristlõikega traadist
ja on mõeldud voolule 5A (harvem 1A). Sekundaarmähisega ühendatakse
ampermeetrite ja vattmeetrite voolumähised, mille takistus on väike
(alla 1Ω). Järelikult voolutrafo töötab talitluses, mis on
ligilähedane lühistalitlusele.
Trafo ülekandeteguri leidmiseks, kasutame järgmist valemit:
kus ω1 - primaarmähise keerdude arv
ω2 - sekundaarmähise keerdude arv
I1n - nimiprimaarvool
I2n - nimisekundaarvool
I1 - tegelik primaarvool
I2 - tegelik sekundaarvool
Digitaalsete ampermeetrite mõõtepiirkonna laiendamiseks kasutatakse
piirajaid, mis on paigutatud ampermeetri sisse. Voolutugevusel, mis
ületab 10A, kasutatakse voolutrafot.
Ülesanne
Leida tegelik primaarvool I1, kui ampermeeter on ühendatud
läbi voolutrafo KI=600/5 ja selle näit on I2=4,3A.
Takistuse mõõtmine
Takistuste mõõtmisel on tihti otsustavaks nende suurus. Suuruse
järgi jagunevad takistused:
- väikesed takistused - väärtusega kuni 1Ω. Neid kohtab ühendusjuhtmetes ning kontaktides, ampermeetrite ja šuntide sisetakistusena, alalisvoolumootori ankrumähise takistus, jne;
- keskmised takistused - väärtusega 1Ω kuni 0.1MΩ. Selliseid takistusi leidub näiteks voltmeetrite sisetakistusena;
- suured takistused - väärtusega üle 0.1MΩ. Selliseid takistusi leidub samuti voltmeetrite sisetakistusena ja samuti isolatsioonitakistused.
Väikeste takistuste mõõtmisel tuleb kõrvaldada ühendusjuhtmete
ja üleminekukontaktide takistuse mõju mõõtmise tulemusele.
Keskmiste takistuste mõõtmise puhul ei ole vaja arvestada
ülalmainitud takistuste mõjusid.
Suurte
takistuste mõõtmisel tuleb arvestada mahu- ja pinnatakistust,
temperatuuri, niiskuse ja teiste tegurite mõju.
Üldjuhul
takistuste mõõtmiseks kasutataks alalisvoolu, sest vahelduvvoolu kasutamisel lisandub mõõteobjekti ja mõõtevooluringi mahtuvusest,
induktiivsusest ja sagedusest tingitud lisaviga. Ainukeseks juhuks,
kus kasutatakse vahelduvvoolu on vedeljuhtide takistuse mõõtmisel.
Alalisvoolu kasutamine vedeljuhtide või suure niiskuse sisaldusega
juhtide ( maandustakistus ) takistuse mõõtmine ei ole lubatud, sest
sellega kaasneb elektrolüüsi nähtusest tingitud mõõteviga.
Takistuste mõõtmine oommeetriga
Mõõteriista, mis on ettenähtud takistuse mõõtmiseks, nimetatakse
oommeetriks. Oommeetri kasutamisel tuleb arvestada asjaoluga, et
mõõdetav ahel või tarbija, peavad olema pingevabas olekus.
Ehituse järgi võib neid liigitada:
elektroonseteks;
digitaalseteks.
Elektroonses oommeetris kasutatakse magnetelektrilise
mõõtemehhanismiga milliampermeetrit ja toiteallikat. Oommeetri
skaala nulljaotis paikneb, mitte vasakul nagu ampermeetril, vaid
paremal. Seletatav on see asjaoluga, et milliampermeetri
nullilähedase voolu juures on mõõdetav takistus suurem kui
mõõteulatus.
Oommeetri
skaala (ülemine)
Digitaalses oommeetris kasutatakse aga voltmeetrit, kus mõõdetakse
kindla voolu juures, mõõdetaval takistil tekkivat pingelangu.
Seejärel, Ohmi seaduse järgi, kuvatakse numbriline näit oomides.
Olenemata oommeetri liigist, ühendatakse see rööbiti mõõdetava
takistusega. Mitmepiirkonnalise oommeetri kasutamisel tuleb valida
õige mõõtepiirkond. Vale piirkonnaga mõõtmisel võib osutada
mõõteriista näit valeks. Takistuse mõõtmisel, sellest väiksema
piirkonnaga näitab oommeeter lõpmatut takistust, suurema
piirkonnaga aga nulli.
Multimeetritel on tavaliselt viis takistuse mõõtepiirkonda:
kuni 200Ω;
kuni 2kΩ;
kuni 20kΩ;
kuni 200kΩ;
kuni 2MΩ.
Suuremate
takistuse mõõtmiseks tuleb kasutada megaoommeetreid või
LCR-meetreid.
Mõõtepiirkonnaga
kuni 200Ω ei ole otstarbekas mõõta takistusi, väiksemaid kui 1Ω.
Väikeste takistuste mõõtmiseks tuleb kasutada millioommeetreid.
Isolatsioonitakistuse mõõtmine
Isolatsioonitakistuse mõõtmine
Märkusi isolatsioonitakistuse mõõtmise kohta
Seadme
või liini isolatsioonitakistus võib kergesti muutuda ning seepärast
tuleb isolatsiooni korrasolekut kontrollida kogu kasutusaja jooksul.
Isolatsiooni mõõtmisel võib esineda kaks juhtu. Esimesel ja
levinumal neist on seade või liin pingevaba. Teisel on seade või
liin pingestatud tööpingega.
Pingestamata elektriseadme isolatsioonitakistuse mõõtmine
Pingestamata elektriseadme või liini isolatsiooni takistuse
mõõtmiseks, kasutatakse megaoommeetrit.
Joonisel
on antud megaoommeetri ühendusskeem kahejuhtmelise süsteemi
juhtme "A" isolatsioonitakistuse mõõtmiseks maa suhtes.
Megaoommeetri
üks klemm ühendatakse juhtmega , teine maaga. Skeemist selgub , et
mõõtetulemuse määrab mitte ainult juhtme "A"
isolatsioonitakistus maa suhtes Ra, vaid kahe
paralleelharu kogutakistus . Ühe haru takistuse moodustab takistus
Ra, teise järjestikühenduses takistused Rab
ja Rb.
Kuigi
mõõtetulemus ei kajasta mõõdetava isolatsioonitakistuse suurust,
võime siiski kindlad olla, et saadud takistus ΣR kõigil võimalikel
Rab ja Rb väärtustel on väiksem juhtme Ra
isolatsioonitakistusest. Seega võime väita, et juhtme "A"
takistus ei saa olla leitud väärtusest väiksem.
Kolme- ja viiejuhtmelise süsteemi puhul, toimub mõõtmine
analoogselt.
Kui
isolatsioonitakistuse mõõtmisel tarbijad oleksid sisselülitatud,
siis nad šunteeriks juhtmete "A" ja "B" vahelise
isolatsiooni ning selle takistuse määramine oleks võimatu.
Pingestatud seadme isolatsioonitakistuse mõõtmine
Pingestatud
seadme isolatsioonitakistuse mõõtmiseks alalisvoolul võib kasutada
kahte voltmeetrit, mis on lülitatud vastavalt skeemile.
Korras
isolatsiooni puhul näitab iga voltmeeter pool võrgupinget. Kui aga tekkib isolatsioonirike ning selle juhtme isolatsioonitakistus
väheneb, siis selle juhtmega ühendatud voltmeetri näit väheneb,
teise voltmeetri näit aga suureneb. Seletatav on see sellega, et
kogutakistus esimese voltmeetri klemmidel väheneb, võrgupinge aga
jaguneb võrdeliselt takistusega.
Kolmefaasilise
võrgu isolatsiooni korrasolekut on võimalik kontrollida 3
voltmeetriga, mis on ühendatud juhtme ja maa vahele.
Kui
kõigi juhtmete isolatsiooni on korras, näitab iga voltmeeter
faasipinget. Juhul, kui ühe juhtme isolatsiooni seisukord halveneb,
muutub selle juhtmega ühendatud voltmeetri näit väiksemaks.
Samaaegselt suurenevad kahe ülejäänud voltmeetri näidud.
Piirväärtusel, kui juhtme isolatsioonitakistus muutub nulliks,
tõuseb pinge ülejäänud juhtmetel liinipingeni.
Võimsuse mõõtmine
Alalisvooluahela
võimsuse mõõtmisel kasutatakse vattmeetrit. Vattmeetri kasutamisel
tuleb silmas pidada, et voolu suuna muutumine põhjustab
pöördemomendi suuna muutumise. Vattmeetril on skaala aga ühepoolne.
Sellel põhjusel tuleb alati eristada vattmeetri klemme.
Toiteallikaga ühendatavat voolumähise klemmi nimetatakse
generaatorklemmiks ning tähistatakse "*" või "COM".
Samuti nimetatakse ja tähistatakse pingemähiseklemmi, mis
ühendatakse voolumähisega.
Digitaalsete
vattmeetrite puhul tähistatakse generaatorklemme tähtedega "COM".
Õigesti lülitatud vattmeetri mähises on voolud suunatud
generaatorklemmidelt mittegeneraatorklemmidele.
Vattmeetri
elektriskeemi tingmärk .
Elektromehaanilise vattmeetri näidu moodustavad jaotised, mitte aga
võimsus.
Seepärast võimsuse määramisel tuleb arvutada vattmeetri konstant
Un - pingemähise mõõteulatus
In
- voolumähise mõõteulatus
αn - skaala
jaotiste üldarv
Suurte võimsuse mõõtmisel vahelduvvooluahelas, kasutatakse voolu-
ja pingetrafosid. Seejuures vattmeetri näit tuleb korrutada trafode
ülekande teguriga.
Aktiivvõimsuse mõõtmine kolmefaasilistes ahelates
Juhul,
kui kolmefaasilise ahela koormus on sümmeetriline, saab kasutada
ühte vattmeetrit. Seejuures ühendatakse see ühe faasi-
neutraaljuhtmele ning vattmeetri näit tuleb korrutada kolmega.
Kolmejuhtmelises süsteemis (nulljuht puudub), ühendatakse
voltmeeter kahe faasijuhtme vahele.
Kui
koormus on ebasümmeetriline, tuleb kasutada kolme vattmeetrit, kus
iga üks on ühendatud ühe faasi- ja neutraaljuhtmele. Seejuures
kogu tarbitava võimsuse moodustavad üksikute vattmeetrite näitude
algebraline summa.
Kolmejuhtmelises
süsteemis, ebasümmeetrilisel koormusel , võib kasutada kahte
vattmeetrit, mis on ühendatud faasijuhtmetele. Olenemata tarbijate
lülitusviisist ( kolmnurk - või tähtlülitus) võrdub summaarne aktiivvõimsus vattmeetrite näitude algebralise summaga .
Aktiivvõimsuse mõõtmine nelja- (a.) ja kolmejuhtmelises
(b.) süsteemis, sümmeetrilisel koormusel
Reaktiiv- ja näivvõimsuse mõõtmine
Tänapäeva
vattmeetrid ning ka mõningad multimeetrid võimaldavad mõõta nii
aktiiv-, reaktiiv kui ka näivvõimsust. Reaktiiv- ja näivvõimsuse
mõõtmisel ühendatakse vattmeeter sama skeemi järgi, kui
aktiivvõimsuse mõõtmisel.
Võimsuse mõõtmise võimalused
a. võimsuse vahetu mõõtmine nii alalis- kui vahelduvvoolul.
b. on toodud skeem suurte võimsuste mõõtmiseks
vahelduvvoolul.
100 punkti
Autor soovib selle materjali allalaadimise eest saada 100 punkti.
~ 27 lehte
Lehekülgede arv dokumendis
2018-04-09
Kuupäev, millal dokument üles laeti
33 laadimist
Kokku alla laetud
0 arvamust
Teiste kasutajate poolt lisatud kommentaarid
Lex2042
Õppematerjali autor
annaabi.ee 
Kõik kommentaarid