По принципу действия измерительного механизма приборы непосредственной оценки разделяют на следующие классы:
− приборы магнитоэлектрической системы;
− приборы электромагнитной системы;
− приборы электродинамической системы;
− приборы индукционной системы;
− и т.д.
Для измерения токов большой силы, большей чем та, на которую рассчитан прибор, в цепях постоянного тока применяют шунты, а в цепях переменного тока измерительные трансформаторы тока. Шунт - это образцовое сопротивление очень малой величины. Шунт включают последовательно с нагрузкой, а параллельно ему включают амперметр. Сопротивление шунта RШ должно быть меньше сопротивления амперметра RА. Если необходимо, чтобы через амперметр протекал ток IA в n раз меньше измеряемого I
( 
), то сопротивление шунта должно быть равно: 
, тогда измеряемый ток будет равен 
, где IA - показание амперметра.
Если необходимо расширить пределы измерения вольтметра, то последовательно к нему подключается добавочное сопротивление. Это сопротивление ограничивает ток через прибор. Для измерения напряжения U, большего напряжения UV, на которое рассчитан прибор, в n раз, необходимо, чтобы добавочное сопротивление RД было равно: 
, где RV - сопротивление вольтметра. Тогда напряжение на нагрузке RН равно: 
, где UV - напряжение, которое показывает вольтметр.
Для измерения больших напряжений в цепях переменного тока применяют также метод включения вольтметра через измерительный трансформатор напряжения.
Для расширения пределов измерения ваттметров их токовые катушки включают в цепь при помощи шунтов или измерительных трансформаторов тока, а катушки напряжения — через добавочные резисторы или измерительные трансформаторы напряжения.
Электрические измерения. Измерения в цепях постоянного и синусоидального тока. Измерительные приборы. Расширение пределов измерения амперметров и вольтметров. Современная элементная база электроники. Предмет электроники. Роль электроники в развитии науки и техники и автоматизации производственных процессов. Разделы электроники. Электровакуумные и полупроводниковые приборы.
1)Электрическое измерение – это нахождение (экспериментальными методами) значения физической величины, выраженного в соответствующих единицах .
2)Постоянный ток — электрический ток, который с течением времени не изменяется по величине и направлению. Расчет и анализ электрических цепей производится с использованием закона Ома, первого и второго законов Кирхгофа. На основе этих законов устанавливается взаимосвязь между значениями токов, напряжений, ЭДС всей электрической цепи и отдельных ее участков и параметрами элементов, входящих в состав этой цепи.
Измерение постоянного тока и напряжения чаще всего производится щитовыми приборами магнитоэлектрической, а при измерении высоких напряжений - электростатической и ионной систем. Иногда применяют приборы электромагнитной, электродинамической и ферродинамической систем, они значительно уступают приборам магнитоэлектрической. Для проведения точных измерений все большее применение находят цифровые вольтметры, амперметры и комбинированные приборы.
Простейшим способом измерения постоянного тока и напряжения является непосредственное включение приборов в цепь, возможное при выполнении условий:
1) максимальный предел измерения амперметра (вольтметра) не меньше максимального тока (напряжения) в цепи;
2) номинальное напряжение амперметра не менее номинального напряжения сети;
3) сопротивление амперметра Rа намного меньше, а сопротивление вольтметра намного больше сопротивления измеряемой цепи Rн, значительное сопротивление амперметра снижает ток в цепи при его включении на величину
4) соблюдение полярности включения приборов.
Для расширения пределов измерения приборов используют преобразователи в виде измерительных шунтов, добавочных сопротивлений, делителей напряжения, измерительных трансформаторов и измерительных усилителей. Шунт представляет собой сопротивление, включаемое параллельно измерительному прибору в цепь измеряемого тока. Шунты на токи до 50-100 А обычно устанавливают внутри прибора. Для больших токов применяют наружные шунты, имеющие токовые зажимы для включения в цепь измеряемого тока и потенциальные зажимы для подключения измерительного прибора.
Подключив к шунту милливольтметр с пределом измерения, соответствующим номинальному падению напряжения на шунте, получим соответствие полной шкалы прибора номинальному току шунта. Измеренный ток
где Iн, Uн - номинальные ток шунта и падение напряжения на шунте; U -показание милливольтметра.
Для расширения пределов измерения вольтметров последовательно с измерительным прибором включают добавочное сопротивление Rд.
Измеренное напряжение
где Р = Rд /Rв+1 - коэффициент расширения предела измерения прибора; Uв - показание вольтметра;
Rв - входное сопротивление вольтметра.
Добавочные сопротивления могут быть как внутренние (помещенные в корпус прибора), так и наружные для измерения напряжений свыше 500 В.
Для расширения пределов измерения приборов с высоким входным сопротивлением используют делители напряжения с фиксированным коэффициентом деления, обычно кратным 10. В установках высокого напряжения электропередач постоянного тока и в сильноточных цепях могут быть использованы кроме указанных преобразователей измерительные трансформаторы постоянного тока.
Переменным (синусоидальным) называется ток, который изменяется в течение времени по величине или направлению. Синусоидальная форма тока и напряжения позволяет производить точный расчет электрических цепей с использованием метода комплексных чисел и приближенный расчет на основе метода векторных диаграмм. При расчете и анализе электрических цепей применяют несколько способов представления синусоидальных электрических величин.
Измерение переменного тока и напряжения может производиться непосредственно измерительными приборами любого принципа действия, за исключением магнитоэлектрического. Магнитоэлектрические приборы могут быть использованы после преобразования переменного тока в постоянный. 
Для расширения пределов измерения переменного напряжения вместо активных добавочных сопротивлений иногда применяют емкостные.
Измеряемое напряжение U создает в конденсаторе ток I = jwCU, который может быть измерен амперметром электромагнитной системы. Однако при наличии высших гармоник нарушается прямая пропорциональность между током и напряжением, поэтому вместо добавочного конденсатора предпочитают емкостный делитель, а измерение производят электростатическим, ламповым или цифровым вольтметром.
При непосредственном включении измерительного прибора должны соблюдаться те же требования, что и при измерении постоянного тока и напряжения.
Для измерения больших переменных токов и напряжений часто используют измерительные трансформаторы тока и напряжения. Трансформаторы напряжения подключают параллельно измеряемой цепи, и работают они в режиме, близком к холостому ходу, трансформаторы тока включают последовательно в измерительную цепь, и работают они в режиме, близком к короткому замыканию.
При измерении с помощью трансформаторов тока и напряжения должны быть выполнены следующие требования:
1) номинальное напряжение первичной обмотки трансформатора тока (напряжения) должно быть не менее напряжения в измеряемой цепи;
2) номинальный ток Iа (напряжение Uн) измерительного прибора должен быть не меньше номинального тока I2н (напряжение U2н) вторичной обмотки трансформатора; обычно они совпадают.
Пересчетный коэффициент прибора:
где I1н (U1н) - номинальный ток (напряжение) первичной обмотки трансформатора тока (напряжения); k - коэффициент схемы; N - максимальное показание по шкале прибора. Для случаев Iа = I2н или Uв = U2н
Значения коэффициента схемы для различных схем присоединения измерительных приборов к трансформаторам напряжения приведены на рисунке.
3) номинальная нагрузка трансформатора в принятом классе точности должна быть не менее нагрузки, подключаемой к трансформатору. Номинальное сопротивление нагрузки, для трансформатора тока наибольшее, а для трансформатора напряжения - наименьшее, указываются в паспорте на трансформатор и определяют то сопротивление, которое можно включить во вторичную обмотку трансформатора без увеличения погрешности выше допустимой.
4) при работе с фазочувствительными приборами необходимо следить за порядком включения обмоток трансформатора Изменение порядка влечет за собой поворот соответствующего вектора на 180°.
3)Современная элементная база электроники. Одним из эффективных направлений энергосберегающих технологий является широкое применение устройств силовой электроники. Силовая электроника — область техники, связанная с управлением потоками электроэнергии посредством мощных электронных приборов, которые, как правило, работают в ключевых режимах, пропуская или блокируя поток электроэнергии, что позволяет изменением алгоритмов их переключения управлять усредненными значениями мгновенной мощности по требуемым законам. Основными элементами силовой электроники служат полупроводниковые приборы, обладающие характеристикой ключевого элемента, которые коммутируют (включают и отключают) участки электрической цепи.
Современный силовой полупроводниковый ключ — сложная схема, содержащая множество параллельных структур.
Действие ключевого элемента основано на том, что во включенном состоянии он обладает очень малым сопротивлением, а в выключенном — весьма большим.
4) Предмет электроники. Роль электроники в развитии науки и техники и автоматизации производственных процессов. Разделы электроники. Электроника, наука о взаимодействии электронов с электромагнитными полями и о методах создания электронных приборов и устройств, в которых это взаимодействие используется для преобразования электромагнитной энергии, в основном для передачи, обработки и хранения информации. В Э. исследуются взаимодействия электронов как с макрополями в рабочем пространстве электронного прибора, так и с микрополями внутри атома, молекулы или кристаллической решётки. Э. опирается на многие разделы физики , используя результаты этих и ряда других областей знаний, Э. ставит перед другими науками новые задачи, чем стимулирует их дальнейшее развитие. Практические задачи Э.: разработка электронных приборов и устройств, выполняющих различные функции в системах преобразования и передачи информации, в системах управления, в вычислительной технике, а также в энергетических устройствах; разработка научных основ технологии производства электронных приборов и технологии, использующей электронные и ионные процессы и приборы для различных областей науки и техники. На основе достижений Э. развивается промышленность, выпускающая электронную аппаратуру для различных видов связи, автоматики, телевидения, радиолокации, вычислительной техники, систем управления технологическими процессами, приборостроения, а также аппаратуру светотехники, инфракрасной техники, рентгенотехники и др.
Электроника включает в себя три области исследований:
1. вакуумную электронику(раздел электроники, включающий разработку и изготовление источников свободных электронов, систем управления потоками электронов и их взаимодействием с электрическими и магнитными полями в вакууме, а также создание вакуумных электронных приборов и устройств различного назначения);
2. твердотельную электронику(раздел электроники, изучающий физические принципы работы, функциональные возможности электронных приборов, в которых движение электронов или иных носителей заряда, обуславливающих электрический ток, происходит в объёме твёрдого тела.);
3. квантовую электронику(область физики, изучающая методы усиления и генерации электромагнитного излучения, основанные на использовании явления вынужденного излучения в неравновесных квантовых системах, а также свойства получаемых таким образом усилителей и генераторов и их применения в электронных приборах.).
5) Электровакуумные и полупроводниковые приборы . Электровакуумный прибор — устройство, предназначенное для генерации, усиления и преобразования электромагнитной энергии, в котором рабочее пространство освобождено от воздуха и защищено от окружающей атмосферы непроницаемой оболочкой. К таким приборам относят вакуумные электронные приборы, в которых поток электронов проходит в вакууме, газоразрядные электроприборы, в которых поток электронов проходит в газе. Так же к электровакуумным приборам относятся и лампы накаливания. Полупроводниковые приборы — широкий класс электронных приборов, изготавливаемых из полупроводников. К полупроводниковым приборам относятся: интегральные схемы (микросхемы), полупроводниковые диоды (стабилитроны, диоды , тиристоры, транзисторы, приборы с зарядовой связью.
Силовые преобразователи. Выпрямители, инверторы преобразователи частоты. Основные элементы силовых преобразователей. Полупроводниковые диоды, стабилитроны и тиристоры. Назначение, вольтамперные характеристики и области их применения.
Силовой преобразователь - элемент, при помощи которого оказывается регулирующее воздействие на электропривод. По своему характеру такое воздействие ( fi) зависит от рода тока, способа управления движением электропривода и от конкретных особенностей преобразователя.
Выпрямитель преобразователя частоты строится либо на диодах, либо на тиристорах, либо на их комбинации. Выпрямитель, построенный на диодах, является неуправляемым, а на тиристорах - управляемым. Если используются и диоды, и тиристоры, выпрямитель является полууправляемым.
Инверторы служат для преобразования энергии постоянного тока в энергию переменного тока требуемой частоты.
В качестве переключающих приборов в сильноточных инверторах применяют тиристоры. В цепях с относительно небольшими значениями протекающих токов могут использоваться мощные полевые или биполярные транзисторы.
Тири́стор — полупроводниковый прибор, выполненный на основе монокристалла полупроводника с тремя или более p-n-переходами и имеющий два устойчивых состояния: закрытое состояние, то есть состояние низкой проводимости, и открытое состояние, то есть состояние высокой проводимости.
35.Источники вторичного электропитания электронных устройств. Структурная схема (блок-схема) источника. Назначение и функциональные характеристики структурных элементов (блоков).
Вторичный источник электропитания — это устройство, предназначенное для обеспечения питания электроприбора электрической энергией, при соответствии требованиям её параметров: напряжения, тока, и т. д. путём преобразования энергии других источников питания. Источник электропитания может быть интегрированным в общую схему, выполненным в виде модуля, или даже расположенным в отдельном помещении. Классическим блоком питания является трансформаторный БП. В общем случае он состоит из понижающего трансформатора или автотрансформатора, у которого первичная обмотка рассчитана на сетевое напряжение. Затем устанавливается выпрямитель, преобразующий переменное напряжение в постоянное. В большинстве случаев выпрямитель состоит из одного диода или четырёх диодов, образующих диодный мост. Иногда используются и другие схемы, например, в выпрямителях с удвоением напряжения. После выпрямителя устанавливается фильтр, сглаживающий колебания. Обычно он представляет собой просто конденсатор большой ёмкости. Также в схеме могут быть установлены фильтры высокочастотных помех, всплесков, защиты от КЗ, стабилизаторы напряжения и тока.
Схемы полупроводниковых силовых выпрямителей - однополупериодная, двухполупериодная с нулевой точкой, двухполупериодная мостовая схемы. Основные характеристики схем выпрямления. Сглаживание пульсаций. Трёхфазная мостовая схема выпрямления и её преимущества.
Дата: 2019-07-24, просмотров: 279.
