TEMA PROIECTULUI:MĂSURAREA TENSIUNII ȘI INTENSITĂȚII CURENTULUI

ELECTRIC

TEMA PROIECTULUI:MĂSURAREA TENSIUNII ȘI INTENSITĂȚII CURENTULUI

ELECTRIC

 CALIFICAREA:TEHNICIAN ÎN INSTALAȚII ELECTRICE 

Cuprins Argument 4 Capitolul 1 Măsurarea tensiunilor electrice 5 1.2 Montarea voltmetrelor in circuit 5 1.2 Extinderea domeniului de măsurare 6 1.3 Voltmetre cu mai multe domenii de măsurare 7 1.4 Măsurarea cu  transformatoare de măsură 8 Capitolul 2. Măsurarea intensității electrice 12 2.1.Tipuri de ampermetre 15 2.2 . Ampermetre electromagnetice (feromagnetice 17 2.3 . Ampermetre cu redresoare 18 2.4 Ampermetre cu termocupluri18 2.5. Ampermetre bazate pe efectul Hall 19 Bibliografie                                                    22

CAPITOLUL 1 MĂSURAREA TENSIUNILOR ELECTRICE

Tensiunea electrica este definită ca diferenta de potential electric dintre doua puncte.Unitatea de masura pentru tensiuni in sistemul S1 este voltul, avand ca simbol V. 

In general, tensiunile electrice se masoara prin metode de citire directa, cu aparate gradate in volti, numite voltmetre. In masurarile de mare precizie se utilizeaza metode de compensatie.

La trecerea curentului electric printr-un aparat ,conform legii lui Ohm, la bornele acestuia apare o tensiune :U=IxRa                               ( 1 )

Din relatia (1) se deduce : I=U/Ra Daca prin aparat trece un curent egal cu curentul său nominal atunci indicatia 

sa va fi maxima si tensiunea la bornele sale va reprezenta tensiunea nominala a aparatului : Ua =Ia•Rr

Deci, orice aparat de masurat se caracterizeaza, pe langa curentul sau nominal Ia si rezistenta sa proprie Ra, si prin tensiunea sa nominala Ua .

1.2 MONTAREA VOLTMETRELOR IN CIRCUIT Pentru ca un  voltmetru sa masoare tensiunea electrica intre doua puncte ale unui 

circuit, el trebuie montat in paralel pe circuit intre cele doua puncte,astfel incât tensiunea de masurat sa fie egala cu tensiunea de la bornele sale. La montarea voltmetrului in circuit este necesar ca functionarea circuitului sa se modifice cat mai putin. In circuitul din figura 1,a,inainte de montare voltmetrului tensiunea intre punctele a,b este,iar dupa montarea voltmetrului tensiunea electrica devine :

                                            Pentru ca U = Um este necesar ca raportul  sa fie aproximativ egal cu 1. Acest 

lucru este posibil numai daca  (in suma R+rv, R sa poata fi neglijat fata de rv). Concluzie ! Pentru ca la montarea voltmetrului in circuit functionarea acestuia 

din urma sa se modifice cat mai putin, este necesar ca rezistenta voltmetrului sa fie cat mai mare decat rezistenta in paralel pe care se monteaza.

Important ! La montarea gresita a voltmetrului, in serie cu circuitul, datorita rezistentei foarte mari a acestuia curentul in circuit scade foarte mult.

 

1.3 EXTINDEREA DOMENIULUI DE MĂSURARE

De obicei, caderea de tensiune nominala la bornele aparatelor magnetoelectrice este foarte mica, sub un volt. Cand tensiunea de masurat U este mai mare decat tensiunea nominala a aparatului, se poate extinde domeniul de masurare cu ajutorul unor dispozitive numite rezistente aditionale.

Rezistenta aditionala este o rezistenta de valoare mare, care se monteaza in serie cu aparatul magnetoelectric si pe care cade o parte din tensiunea de

masurat .Valoarea rezistentei aditionale se calculeaza cu formula Unde n este coeficientul de multiplicare

1.4 MĂSURAREA CU TRANSFORMATOARE DE MĂSURĂ

Transformatoarele de masurat sunt   transformatoare electrice, speciale, larg utilizate in tehnica masurarilor datorita urmatoarelor avantaje :

— permit  extinderea  intervalelor  de  masurare  ale   aparatelor de  masurat  utilizate in  curent  alternativ   (ampermetre, voltmetre, 

wattmetre,   varmetre,   contoare   etc.) ;                                                  — asigura protectia personalului de deservire, prin izolarea apa rateior de 

masurat fata de circuitele de inalta tensiune;  — permit standardizarea aparatelor de masurat pentru anumite valori 

adoptate la fabricarea in serie a acestora : 5 A sau 1 A pentra ampermetre si  100 V sau  110 V pentru voltmetre.         Dupa marimea pe care o reduc, transformatoarele de masurat se impart  in  transformatoare de curent si  transformatoare de tensiune

Constructia. Un transformator este un ansamblu de bobine (infasurari) cuplate magnetic. 

Pentru a se realiza un cuplaj magnetic strans, cele doua infasurari sunt asezate pe un miez magnetic comun astfel  incat  aproape  tot fluxul   magnetic  creat de o infasurare sa treaca si prin cealalta.

In figura este reprezentat schematic un transformator. Pe miezul magnetic sint infasurate  N1  spire reprezentand infasurarea primara si N2 spirereprezentand infasurarea secundara.

La bornele infasurarii primare se aplica o tensiune U1, iar la borneleinfasurarii secundare se ob|ine o tensiune U2.

Prin infasurarea primara trece un curent de intensitate Ilt iar prin infasurarea secundara  un curent de intensitate I2.

Rolul transformatorului este de a transmite energia electromagnetica din circuitul primar in circuital secundar, modificand parametrii care caracterizeaza aceasta energie (tensiunea si intensitatea curentului de la .iesire au valori diferite de cele ale tensiunii si ale intensitatii curentului de la intrare).

CAPITOLUL 2. MĂSURAREA INTENSITĂȚII ELECTRICE

Măsurarea intensității curentului electric se face cu ajutorul metodelor de măsurare directe sau indirecte intr-o gama de valori cuprinsă intre 10-12 şi 104A. Pentru măsurarea intensității curentului electric dintr-o latură a unui circuit electric este necesară introducerea in latura de circuit respectivă, a unui ampermetru sau a unui traductor de curent rezultand o perturbare a funcționării circuitului respectiv.

Măsurarea curenților electrici de intensitate mică in c.c. se face cu ajutorul galvanometrelor magnetoelectrice cu bobină mobilă, avand constanta de curent mai mică decat 10-6A/div. In curent continuu, in domeniul 10-6...10-1A, se folosesc ampermetre magnetoelectrice. Deoarece indicația acestora este proporțională cu valoarea medie a curentului ce străbate bobina instrumentului, ele nu pot fi folosite direct şi in c.a.

Intensitatea curentului electric poate fi exprimată matematic prin relația:. Unitatea de măsură pentru intensitatea curentului electric, in sistemul SI, este 

amperul [A

Intensitatea curentului electric se măsoară prin metode directe, cu aparate indicatoare numite, in tehnică, ampermetre.

Indicația ampermetrului depinde de intensitatea curentului electric, ca atare se impune ca aparatul de măsurat să fie montat in serie cu circuitul respectiv.

Indiferent de natura curentului care trece prin circuit (continuu sau alternativ), schema echivalentă de măsurare a intensității curentului electric va ține seama de tensiunea U (E) şi rezistența consumatorului R 

Conectarea ampermetrului in circuitul de măsurare nu trebuie să influențeze valoarea mărimii de măsurat şi, implicit, regimul de lucru al circuitului.

In curent continuu, măsurarea intensității curentului electric se face cu ajutorul ampermetrelor, care au in compunerea lor dispozitive magnetoelectrice (metodă des uzitată)), feromagnetice, electrodinamice sau ferodinamice), ampermetrele ferodinamice (electrodinamice) sunt realizate ca aparate de laborator de clasa 0,1; 0,5. Ca atare aceste aparate sunt mai rar utilizate in măsurările industriale.

In curent alternativ, măsurarea intensității curentului electric se face cu ajutorul ampermetrelor feromagnetice, electrodinamice sau ferodinamice (fig.4). Ampermetrele ferodinamice (electrodinamice) sunt realizate ca aparate de laborator de clasa 0,1; 0,5. Ca atare aceste aparate sunt mai rar utilizate in măsurările industriale.

In funcție de principiul de funcționare, există mai multe tipuri de ampermetre. Pentru a exemplifica, amintim doua dintre cele mai intalnite tipuri de ampermetre analogice:

 - ampermetre a căror funcționare este bazată de efectul magnetic al curentului electric (ampermetrul magnetoelectric sau cel feromagnetic);

 - ampermetre a căror funcționare este bazată pe efectul termic al curentului electric (ampermetrul termic).

2.1.TIPURI DE AMPERMETRE

Ampermetre magnetoelectrice Datorita sensibilitatii ridicate, consumului propriu redus, clasei de preciziei 

bune, ampermetrele magnetoelectrice se utilizeaza cu precadere ca aparate de laborator. Ele se construiesc pentru domenii cuprinse intre 0,1 si 100 A cu sunturi interioare si pana la 10 kA cu sunturi exterioare.

Daca Ra este rezistenta bobinei mobile a ampermetrului magnetoelectric, Ia – domeniul de masura al acestuia, I – curentul ce se masoara, de n ori mai mare decat Ia (I = nIa), rezistenta Rs a suntului simplu se calculeaza cu relatia

      Schema electrica a suntului este prezentata in figura,a, iar a unui sunt multiplu, in figura.b.

AMPERMETRE ELECTRODINAMICE

Ampermetrele electrodinamice sunt aparate precise (clasa de precizie 0,2 si 0,1) construite de regula ca aparate de laborator si pot fi utilizate atat pentru masurarea curentului continuu cat si a celui alternativ. 

Pentru valori reduse ale curentilor (sub 0,5 A) bobina mobila 2 – inseriata cu bobinele fixe 1-1’ – se alimenteaza prin resorturile spirale. Pentru valori mai mari ale curentului bobina mobila se conecteaza in paralel cu un sunt legat in serie cu bobina fixa, asa cum se observa in figura

 AMPERMETRE ELECTROMAGNETICE (FEROMAGNETICE

Ampermetrele feromagnetice sunt aparate de masura analogice folosite pentru masurarea curentului alternativ de frecventa industriala, putand insa fi folosite si pentru masurarea curentului continuu. Deviatia α a sistemului mobil este proportionala cu patratul curentului: α = kI2. 

Se construiesc in general ca aparate de tablou avand clasa de precizie 1,5 sau 2,5 dar printr-o constructie adecvata (piese feromagnetice realizate din aliaje cu permeabilitate mare si camp coercitiv redus), erorile determinate de histerezis si curentii turbionari sunt reduse considerabil, ceea ce permite realizarea ampermetrelor portabile de precizie, cu indice de clasa 0,5 sau 0,1.

Ampermetrele feromagnetice se construiesc pentru curenti de la 10 mA pana la 100 A, cu unul sau mai multe domenii de masurare. 

La ampermetrele cu domenii multiple, bobina este realizata din mai multe sectiuni, schimbarea domeniului de masurare realizandu-se fie prin schimbarea conexiunii serie sau in paralel a sectiunilor fie prin schimbarea bornei de utilizare

2.3 . AMPERMETRE CU REDRESOARE

Ampermetrele cu redresoare se obtin prin asocierea uni dispozitiv magnetoelectric cu unul sau mai multe dispozitive de redresare. Se pot masura astfel curenti alternativi beneficiind de performantele aparatelor magnetoelectrice (precizie si sensibilitate ridicata, consum propriu scazut).

In figura, este prezentata schema electrica a unui aparat magnetoelectric cu redresor In functie de pozitia comutatorului K, schema permite masurarea curentului alternativ sau a tensiunii alternative. Sunturile (RS1, RS2) si rezistentele aditionale (Rad1, Rad2, Rad3) sunt realizate din materiale cu coeficienti de temperatura de semne contrare, in scopul eliminarii erorilor de temperatura. Alte surse posibile de eroare (care influenteaza negativ functionarea aparatelor) sunt forma si frecventa semnalului masurat

AMPERMETRE CU TERMOCUPLURI

Ampermetrele cu termocuplu se utilizeaza cu precadere la masurarea valorii efective a curentilor de radiofrecventa, masurand valoarea efectiva a acestora, indiferent de forma de unda si de frecventa.

Functionarea acestora se bazeaza pe efectul Seebeck care consta in aparitia unei tensiuni continue (tensiune termoelectrica) la capetele „reci” ale unui termocuplu format din doi electrozi cu proprietati termoelectrice cat mai diferite, atunci cand capelte „calde” (sudate) ale acestuia sunt incalzite la o anumita temperatura. 

Dupa modul in care se transmite caldura de la firul incalzitor la termocuplu deosebim:

Termocupluri cu incalzire directa; Termocupluri cu incalzire indirecta. La termocupluri cu incalzire directa figura.a capetele calde ale acestora 

sunt in contact direct cu firul incalzitor realizat din material magnetic cu o mare rezistivitate (constantan, crom-nichel, platin-cromel

Aceste termocupluri au dezavantajul de a nu putea fi etalonate in c.c. deoarece in acest caz indicatia este dependenta de sensul curentului (o parte a curentului de etalonare trecand prin aparat).

Acest fenomen dispare la termocuplurile cu incalzire indirecta (fig. 9.b) deoarece aici nu exista nici o legatura galvanica intre termocuplul propriu-zis si firul incalzitor.

Cresterea sensibilitatii termocuplurilor se poate realiza prin introducerea acestora intr-un balon de sticla vidat, balon ce se introduce la randul sau intr-o cutie realizata dintr-un material izolant termic umpluta cu vata de sticla (in scopul reducerii pierderilor de caldura).

Precizia etalonarii este de 0,05 % la 1 MHz si 0,5 % la 50 MHz, principalele surse de eroare fiind efectul pelicular si impedantele parazite ale firului incalzitor.

Domeniul de masurare este cuprin intre cativa mA si zeci de A.