1tom236

474

9. METROLOGIA

Przyrządy do pomiaru małego i bardzo małego prądu są identyczne jak do nom', małego napięcia, tylko sposób połączenia jest inny, gdyż amperomierze ła_C/-'^aru szeregowo z obiektem. Prąd stały mierzy się za pomocą elektronicznych nano- ^S'^ę peromierzy, pikoamperomierzy lub femtoamperomierzy (10 ¹⁵ A). Pomiar ban?¹" małego prądu przemiennego jest uzasadniony, jeżeli jest pomiarem selektywnym (₀i. ■ lonc pasmo lub harmoniczna) lub dotyczy pomiaru skutecznego natężenia, np. szurr?"

Duże prądy stale (np. powyżej 0,1 kA) mierzy się na zasadzie pomiaru natężenia n ? magnetycznego wytworzonego przez prąd płynący w przewodniku (szynie). Są stosowa ? dwie realizacje: przy użyciu hallotronu i przy użyciu transduktora (transformator podmagnesowanego, przekladnika prądu stałego). W obu przypadkach otrzymuje sb napięcie proporcjonalne do prądu.

Udary prądu rejestruje się jako spadek napięcia na bezindukcyjnym boczniki' (boczniku rurowym). Amplitudę udarów prądowych o wartości maksymalnej w danvm okresie (np. prąd pioruna) rejestruje się na zasadzie pozostałości magnetycznej (remanen-cji) w pakietowanych sztabkach ferromagnetyku rozmieszczonych przy przewodniku w którym ma płynąć prąd. Stosuje się dwie szlabki w różnej odległości. W ten sposób rozszerza się zakres pomiarowy oraz dokładność rejestracji.

Prąd w przewodzie bez przerywania obwodu mierzy się amperomierzem cęgowym (tzw. cęgi Dietza). Oferuje się takie amperomierze o zakresie do 1000 A, klasy 2.5. o napięciu izolacji do 10 kV (lub wyższym). Są stosowane cyfrowe nadajniki prądu instalowane na przewodach wysokiego napięcia, z których w określonej odległości za pomocą odbiornika odczytuje się wartość prądu płynącego w przewodzie.

Pomiar skutecznego prądu niesinusoidalnego — patrz p. 9.4.3 i p. 9.7.4.

9.7.4. Pomiary mocy elektrycznej

Do pomiaru mocy czynnej jedno- i trójfazowej, prądu sinusoidalnego i odkształconego, w warunkach ruchowych i w warunkach laboratoryjnych oprócz tradycyjnych watomie-rzy są oferowane uniwersalne przyrządy pomiarowe (multimetry, nazwy handlowe — testery mocy) przetwornikowe z wyjściem analogowym napięciowym i cyfrowym. W niektórych wykonaniach są równocześnie amperomierzami, woltomierzami napięcia skutecznego, miernikami mocy pozornej, biernej, współczynnika mocy. Zapewniają pomiar mocy przy małym napięciu (miliwolty lub kilka woltów) i dużym prądzie. Mogą być użyte przy częstotliwości od 40 Hz do kilku kiloherców. W dokładnym wykonaniu mogą być stosowane jako przyrządy wzorcowe do sprawdzania watomierzy mniej dokładnych.

Multimetry przetwornikowe mocy elektrycznej przeciętnej dokładności są budowane w klasie 0,5; najdokładniejsze mają błąd dopuszczalny ±0,02% wskazania przy częstotliwości 40-t-ćO Hz i cos cp = Oh- 1. Taki multimetr przy częstotliwości 400 Hz i cos ę = ma błąd ±0,05%. Najdokładniejsze mierzą na zasadzie TDM (patrz p. 9.4.3) lub na zasadzie „czysto cyfrowej” (numerycznej).

Sprawdzanie dokładnych i bardzo dokładnych watomierzy wykonuje się najczęściej sposobem pomiaru napięcia, prądu i fazy za pomocą przyrządów cyfrowych. Jako zrocw prądu i napięcia używa się kalibratorów.    . ,

Pomiary cos<p i tp wykonuje się miernikami przetwornikowymi analogowymi tu^ cyfrowymi. Doraźnie lub w szczególnych przypadkach można różnicę faz zmierzyć pomocą oscyloskopu.

9.7.5. Pomiary składowych impedancji

Pomiary rezystancji. Najczęściej pomiaru rezystancji dokonuje się prądem stat)^ natomiast do celów specjalnych - prądem przemiennym. Większość przyrządów y przeznaczona do pomiaru rezystancji obiektów liniowych. Rezystancję obiektów me .j, wych można wyłącznie wyznaczyć pośrednio, mierząc napięcie i prąd opornika: v y musi mieć współrzędne: prąd-napięcie.    .. ggja

Współcześnie rezystancję obiektów liniowych mierzy się z małą i przeciętną d°j_g nością (nie lepiej niż ±0,05%) za pomocą omomierzy cyfrowych. Zwykle ta m

miarowa jest jedną z funkcji multimetrów. Omomierze są budowane na zakresy od Jo 100 Mfi, ale dokładność najwyższa jest osiągana na podzakresach środkowych, omomierze mogą być użyte w układzie dwu- i czieroprzcwodowym. W tym zakresie i przy dokładności mostki Wheatstone’a i Thompsona nie są konkurencyjne. Mostek Thompsona może być konkurencyjny na zakresach poniżej 0,01 £2 i przy większej dokładności.

Budowane są omomierze cyfrowe o błędzie dopuszczalnym + 0,005 % wskazania; są to jednak przyrządy w tej kategorii o najwyższej dokładności.

Układy mostków (ale nic w układzie Whcatstone’a) prądu stałego racjonalnie jest używać na poziomie najwyższej dokładności, jako przyrządy pomiarowe pierwotne do sprawdzania wzorców i przyrządów cyfrowych. Zwykle nie są to przyrządy automatyzowane. Stosowane współcześnie najwyższej dokładności układy działają na zasadzie komparacji prądów i w najlepszym wykonaniu zapewniają porównywanie rezystancji przy prądzie stałym z niepewnością ±0,1 ppm w przedziale wartości 10 ⁶ — 10⁹ 11 Nie jest to równoznaczne z dokładnością mierzenia, bo błąd wzorca jest większy. Podana dokładność nie dotyczy krańców' wymienionego przedziału.

Tradycyjne mostki Wheatstonc’a (i Thomsona) są niezastąpione jako układy niezrów noważone do pomiaru odchyleń (np. tolerancji) rezystancji oporników' od wartości zadanej: pracują wówczas jako przetworniki zmian rezystancji na napięcie. Zapewniają dużą czułość przetwarzania (odchylenia) i dużą dokładność pomiaru niewielkich zmian (niedużych różnic, np. w przedziale ± 1 %).

Pomiar bardzo małej — ok. 0,01 -t-0,001 Q - rezystancji źródła elektrochemicznego wykonuje się w układzie jak na rys. 9.6. W układzie tym używ'a się miliwołtomierza i amperomierza o zakresie 10 lub 15 A. Opornik R powinien mieć odpowiednią obciążalność. Źródło badane E_x i pomocnicze E_p powinny mieć możliwie równe sem. Rezystancję oblicza się ze wzoru

R_r =

AU

(9.12)

w którym: AU — różnica wskazań miliwołtomierza przy łączniku W otwartym i zamkniętym; l_A wskazanie amperomierza.

rczv^" Schemat układu do pomiaru -Stancji źródła elektrochemicznego

Rys. 9.7. Układ do pomiaru rezystancji uziomu stosowany w miernikach kompensacyjnych

detektora D.

k₍₎3^ezy^sta>^lcję uziomów mierzy się miernikiem (tzw. mostkiem) działającym na zasadzie glJ/P^sacyjnej. Źródłem pomiarowym jest prądnica (induktor) generująca napięcie łub do ^lron’^czna przetwornica o częstotliwości nieharmonicznej w stosunku do 50 Hz. Układ na ^°P.^rnwnego mierzenia rezystancji uziomu podano na rys. 9.7. Wskazania odczytuje się ⁿa_D?°. iałee potencjometru R_k, po skompensowaniu napięcia na rezystancji uziomu '^Clcm na potencjometrze i uzyskania zerow-ego wskazania di