Электрические измерения

1 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ТУЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Институт высокоточных систем им. В.П. Грязева Кафедра электротехники КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ Дисциплины ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ Направление подготовки: 140400 – Электроэнергетика и электротехника Профиль подготовки: Электрооборудование и электрохозяйство предприятий, организаций и учреждений Тула 2012 г. 2 1.Особенности измерений в энергоснабжении при эксплуатации и аудите. На промышленных предприятиях и в бытовом потреблении энергии используется ее различные виды – электрическая, тепловая и энергоносители Для наблюдения за режимом потребления энергии – аудите – необходимо измерять и регистрировать с целью дальнейшей обработки информации электрические и неэлектрические величины. В электроснабжении измеряют ток (I), напряжение (U), активную и реактивную мощность (P, Q), электроэнергию (Ph, Qh), активное, реактивное и полное сопротивление (R, X, Z), частоту (f) , коэффициент мощности (сos ). В энергоснабжении – температуру (), давление (р), расход энергоносителя (G), тепловую энергию (Е), перемещение (Х) и др. Электрические величины измеряются электроизмерительными приборами, которые представляют собой масштабирующий преобразователь и измерительный механизм, являющийся, строго говоря, также преобразователем. Масштабирующий преобразователь не изменяет род электрической величины и служит для измерения пределов измерений. Измерительный механизм, являющийся обычно электромеханическим устройством, преобразует электрическую величину (I) в угол поворота отсчетного устройства (). В случае электронного прибора, представляющего маcштабирующий преобразователь и цифровые табло, электрическая величина (I) преобразуются из аналоговой в цифровую форму (N). Неэлектрические величины, измеряемые электромеханическими приборами, требуют преобразования рода величины, масштабирования и, часто, преобразования формы, что усложняет приборы для измерения и ухудшает их точность. Номенклатура приборов, используемых в энергоснабжении для измерения электрических и неэлектрических величин, весьма разнообразна как по методам измерений, так и по сложности преобразователей. Наряду с методом непосредственной оценки часто используются нулевой и дифференциальный методы, повышающий точность. Однако сложилась устойчивая тенденция использовать ограниченное количество приборов и методов для измерения электрических и неэлектрических величин как в условиях эксплуатации, так и при аудите систем промышленного энергоснабжения. В условиях эксплуатации обычно используются методы непосредственной оценки для измерения электрических величин и нулевой – для неэлектрических. Так как приборы сосредоточены на диспетчерском пункте, то отсутствуют проблемы передачи сигнала и электроснабжения приборов. Возможно использовать показывающие, регистрирующие приборы различных систем без унификации выходных величин. При аудите, в случае использования методов непосредственной оценки и нулевого, когда приборы рассредоточены по местам измерений, возникает проблема помехоустойчивости информации, электроснабжения приборов и унификации выходных сигналов для осуществления многоканальной регистрации. 3 Существующая номенклатура приборов не позволяет решать все задачи в полной мере, в основном, из-за трудностей измерения неэлектрических величин, поэтому приборы для измерения неэлектрических величин электрическими методами постоянно развиваются и весьма разнообразны по техническому выполнению. 2.Основные метрологические понятия. Методы измерений и погрешности. Обработка и представление результатов измерений. Метрология - наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности. Измерение - нахождение значений физической величины опытным путём с помощью специальных технических средств. Средства электрических измерений - технические средства, используемые при измерениях и имеющие нормированные метрологические характеристики. Различают следующие виды средств электрических измерений: 1) меры; 2) электроизмерительные приборы; 3) измерительные преобразователи; 4) электроизмерительные установки; 5) измерительные информационные системы. Мера - средство измерения, предназначенное для воспроизведения заданного значения физических величин. В зависимости от степени точности и области применения меры подразделяются на эталоны, образцовые и рабочие. Электроизмерительные приборы - средства электрических измерений, предназначенные для выработок сигналов измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем. Например, амперметры, вольтметры, ваттметры, счётчики электрической энергии и др. Измерительные преобразователи - средства электрических измерений, предназначенные для выработки сигнала электрической информации в форме, удобной для передачи, дальнейшего преобразования, обработки и хранения, но не поддающейся непосредственному восприятию наблюдателем. Например шунты, делители напряжения, измерительные трансформаторы и т. д., а также первичные преобразователи неэлектрических величин в электрические сигналы (термопары, термисторы, тензорезисторы, индуктивные и ёмкостные преобразователи и т. д.). Электроизмерительная установка - совокупность функционально объединённых средств измерений (мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей) и вспомогательных устройств, предназначенная для выработки сигналов измерительной информации в форме, удобной для непосредственного воспроизведения наблюдателем и расположенная в одном месте. Измерительная информационная система - совокупность средств измерений и вспомогательных устройств, соединяемых каналами связи, предназначенная для выработки сигналов измерительной информации от ряда источников в форме, удобной для обработки, передачи и использования в автоматических системах управления. 4 Виды измерений зависят от способа получения результата измерения и подразделяются на прямые и косвенные. Прямыми называются измерения, результат которых получается непосредственно из опытных данных по показаниям приборов. Например, измерение тока амперметром, напряжения вольтметром, электроэнергии счётчиком и др. Косвенными называются измерения, при которых искомая величина непосредственно не измеряется, а её значение находится на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, полученными в результате прямых измерений. Примером может служить определение мощности в цепях постоянного тока по показаниям амперметра и вольтметра и зависимости P=UI. Методы измерений зависят от совокупности приёмов использования преимуществ и средств измерений и делятся на метод непосредственной оценки и метод сравнения. Метод непосредственной оценки заключается в том, что значение измеряемой величины определяется непосредственно по отсчётному устройству измерительного прибора и является простейшим методом. Метод сравнения состоит в том, что измеряемая величина сравнивается с величиной, воспроизводимой мерой в специальной измерительной цепи. По способу осуществления метод сравнения может быть нулевым, дифференциальным, методом замещения. При нулевом методе результирующий эффект воздействия обеих величин на измерительный прибор доводят до нуля. Этот метод часто называют компенсационным методом. При дифференциальном методе на измерительный прибор воздействует разность измеряемой и известной величин. При методе замещения измеряемую величину замещают (заменяют) однородной с ней известной величиной, воспроизводимой мерой. При этом путём изменения известной величины добиваются такого же показания прибора, которое было при действии измеряемой величины. Погрешность измерения - отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины. Точность измерения - качество измерения, отражающее близость его результатов к истинному значению измеряемой величины. Высокая точность измерений соответствует малой погрешности. Погрешность измерительного прибора - разность между показаниями прибора и истинным значением измеряемой величины. Результат измерения - значение величины, найденное путём её измерения. При однократном измерении показание прибора является результатом измерения, а при многократном - результат измерения находят путём статистической обработки результатов каждого наблюдения. По точности измерения подразделяют на три вида: точные (прецизионные), результат которых должен иметь минимальную погрешность; контрольно-поверочные, погрешность которых не должна превышать некоторого заданного значения; технические, результат которых содержит погрешность, определяемую погрешностью измерительного прибора. Как правило, точные и контрольноповерочные измерения требуют многократных наблюдений. 5 Погрешности средств измерений. По способу выражения погрешности средств измерений разделяют на абсолютные, относительные и приведённые. Абсолютная погрешность А - разность между показанием прибора А и действительным значением измеряемой величины АД. А=А АД 2.1 Относительная погрешность А - отношение абсолютной погрешности А к значению измеряемой величины А, выраженное в процентах: A A   100 2.2 A Приведённая погрешность  (в процентах) - отношение абсолютной погрешности А к нормирующему значению АНОМ: A   100 2.3 AНОМ Для приборов с нулевой отметкой на краю или вне шкалы нормирующее значение равно конечному значению диапазона измерений. Для приборов с двухсторонней шкалой, т.е. с отметками шкалы, расположенными по обе стороны от нуля, оно равно арифметической сумме конечных значений диапазона измерений. Для приборов с логарифмической или гиперболической шкалой нормирующее значение равно длине всей шкалы. По характеру проявления зависимости от текущего значения и режима измерения измеряемой величины ,условия возникновения погрешности средств измерений подразделяют, соответственно, на систематические и случайные; аддитивные и мультипликативные; статические и динамические; основные и дополнительные. Систематическая погрешность - погрешность, остающаяся постоянной или изменяющаяся по определенному закону. Ее значение всегда можно учесть введением соответствующих поправок. Случайная погрешность - погрешность, изменяющаяся как случайная величина. Эти погрешности нельзя исключить опытным путем. Аддитивные погрешности не зависят от значения измеряемой величины в пределах диапазона измерения. Источником их могут быть шумы элементов схемы, напряжение смещения в усилителях постоянного тока, внешние выходы и утечки в схемах, термоЭДС и др. Мультипликативные погрешности пропорциональны текущему значению измеряемой величины. Источником их являются нестабильность коэффициентов передачи отдельных функциональных узлов средств измерений. Статические погрешности возникают при измерении постоянной во времени измеряемой величины (измерение постоянного напряжения, частоты переменного тока и т. д.). Динамические погрешности возникают при измерении изменяющихся во времени величин. Причиной их возникновения является инерционность средств измерений. Основная погрешность - погрешность средств измерений при нормальных условиях эксплуатации, т. е. при нормируемой стандартами температуре внешней среды, влажности, атмосферном давлении, напряжении и частотой питания, внешних электрических и магнитных полей и др. 6 Дополнительная погрешность возникает при отклонении одной или более влияющих величин от стандартного значения. Для сопоставления средств измерений, предназначенных для измерения одной и той же физической величины, служит класс точности, который является обобщенной характеристикой, определяемой пределами допускаемых основных и дополнительных погрешностей, а также другими свойствами, влияющими на точность, значения которых устанавливают в стандартах на отдельные виды средств измерений. Следует иметь в виду, что класс точности не является непосредственно показателем точности измерения. Класс точности к. т. численно равен наибольшей допустимой приведенной основной погрешности выражаемой в процентах, т. е. к. т.=мах. Для приборов, аддитивная погрешность которых резко преобладает над мультипликативной, класс точности выражается одним числом. Согласно ГОСТ 8. 401 - 81 для них устанавливаются следующие классы точности – 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0. Из определения следует, что максимальная абсолютная и относительная погрешности представляются в виде : Амах=к. т. Аном/100 2.4 мах= к. т.Анам/А 2.5 Для приборов, погрешность которых зависит от текущего значения измеряемой величины, абсолютная погрешность выражается двучленной зависимостью (а+вА) 2.6 где а - аддитивная погрешность (постоянное число); в - мультипликативная погрешность( в - постоянное число). Двучленное выражение относительной погрешности =[с+d(Aном/А  1)], 2.7 где с и d - постоянные числа; Аном - конечное значение диапазона измерения. c класс точности. Такие способы выражения погрешности используются для цифровых приборов, мостов с ручным и автоматическим управлением. Измерение любой физической величины сопровождается погрешностями отклонениями результата измерения от истинного значения измеряемой величины. Также как и погрешности средств измерений погрешности измерений численно выражаются абсолютными А и относительными и величинами : А=Ах  Ад; и=(А/А)100, где: Ад - действительное значение измеряемой величины; Ах - результат измерения. Погрешности измерений возникают вследствие несовершенства средств измерений, ограниченной точности средств измерений, индивидуальных особенностей экспериментатора. Любая из перечисленных погрешностей измерения содержит систематическую и случайную, аддитивную и мультипликативную составляющие. Обработка результатов измерений производится с целью оценки истинного значения измеряемой величины и определения степени достоверности этой оценки. 7 При многократном измерении и при наличии только случайных погрешностей наиболее достоверным значением измеряемой величины А является ее среднеарифметическое a  a2 ... an A CP  1 2.8 n где а1, а2, ..., аn - результаты отдельных измерений; n - число измерений. Оценить точность измерения при этом можно, зная закон распределения случайных погрешностей. Наиболее распространенным в практике измерений является закон нормального распределения случайных погрешностей, который математически описывается выражением 2  1 2 p( )  e 2 , 2.9  2 где: р() - плотность вероятности случайной абсолютной погрешности ; p12  p22 ... p2n - среднеквадратичное отклонение; n 1 рn=(аn-Acp) - случайное отклонение результата наблюдения от среднеарифметического. Значение  характеризует степень рассеяния результата измерения вокруг среднеарифметического, 2=D - дисперсия, характеризующая рассеяние случайной погрешности относительно центра распределения. Характер кривых, описываемых уравнением (2.9) для двух значений , показан на рис. 2.1 Из рисунка видно, что чем меньше , тем чаще встречаются малые случайные погрешности, т. е. тем точнее выполнены измерения. Положительные и отрицательные погрешности встречаются одинаково часто, кривые симметричны. Рис.2.1.Нормальное распределение Вероятность появления случайной погрешности погрешности со значениями от 1 до 2 определяется площадью заштрихованного участка на рис. 2.1. Вероятность появления случайной погрешности в интервале от 1 до 2 вычисляется как определенный интеграл от функции р():  2 p[1     2 ]   p( )d 2 .10 1 Вероятность появления случайной погрешности в пределах от 1 до +1 в соответствии с формулой (2.10) p[ 1    1 ]  2  1  2  e 2 2 2 d 2.11 8 Если ввести нормированную случайную величину Z=/, то правая часть равенства 2.11 преобразуется в функцию Лапласа, часто называемую интегралом вероятности: z Z2  2 Ф( Z )  e 2 dz 2.12  2 0 Эта функция табулирована и её значения приведены в справочниках по теории вероятностей и математической статистике. Если задана некоторая вероятность p()=Ф(z), то найдя по таблице Z=/ можно определить =Z. Например при Ф(z)=0.95 по таблице находим Z=2, тогда =2. По этим значениям  устанавливают границы интервала, в пределах которого может появиться случайная погрешность одного из ряда повторных измерений с соответствующей вероятностью. Этот интервал называют доверительным интервалом, а характеризующую его вероятность - доверительной вероятностью. В практике измерений для установления границ доверительного интервала обычно используются значения =  и соответствующей этому интервалу доверительной вероятности: 2 2   2 2 PДов [    ]  e d  0.683;     и соответствующий этому  3 2  0 интервалу Pдов=0,5; = 3 и соответствующий Pдов=0,9973. Так как среднеарифметическое Аср обладает некоторой случайной погрешностью, то вводят понятие среднеквадратической погрешности среднеарифметического значения:  p12  p 22    p 2n  2.13 n (n  1) n Поэтому границы доверительного интервала для оценки достоверности результата измерения должны определяться следующими выражениями:  2 2     A cp  ;     A cp   2.14 3 3 n n    3 A cp   ; n Выбор доверительной вероятности и соответствующих границ доверительного интервала зависит от целей измерения. Результат измерений представляется следующим образом: А= АсрАср 2.15 2 или A  A cp   A cp 2.16 3 Эти выражения означают, что действительное значение измерительной величины с вероятностью 0,683 находится в пределах АсрАср ,а с вероятностью 2 0,5 ограничено пределами A cp   A cp . 3 Для особенно ответственных случаев пользуются доверительной вероятностью 0,9973, при которой А= Аср3Аср.  A СР  9 Для суждения о том, содержится ли в ряде наблюдений явно недостоверное значение, т.е. промах, используют выражение (аn-Acp), и если оно больше 3, то данное наблюдение исключается из обрабатываемого ряда наблюдений. Следует отметить, что рассмотренный нормальный закон распределения и расчёт погрешностей будут справедливы при числе измерений n  20. На практике число измерений n значительно меньше и лежит в пределах 2RX, RRП она может быть существенно уменьшена. Схема такого моста приведена на рис. 10.5. Двойной мост, показанный на рис.10.6 предназначен для измерения сверхмалых , в том числе, сопротивлений. Условие равновесия моста: 35 RX  R0  R 1R 4  R1 R    R 3  R2 R  R3  R4  R2  10.11 Выбирая R2=R4, R1=R3 получаем: RX  R0 R1 R2 10.12 Поскольку резисторы R1, R3 и R2, R4 имеют спаренное управление, их равенство соблюдаются при изменении как R1 так и R2. Мосты широко распространены как точные измерители сопротивления, расстояния до места повреждения кабеля, асимметрии проводов. Характеристика универсального моста, работающего как по одинарной, так и двойной схеме, приведена в табл. 10.5. Специальные мосты Р333, Р334 предназначены для измерений кабелей. Автоматические мосты с цифровым отсчетом позволяют представлять результат измерения на ЦОУ и полностью исключить ручные операции уравновешивания. Рис.10.6.Двойной мост. Мост Р329 Табл. 10.5 Класс точности 0,1 0,5 Пределы измерений 10-8 - 102 Ом двойной мост 6 50 - 10 Ом одинарный мост Схема такого моста представлена на рис. 10.7. Плечи 2,3 моста содержат соответствующие резисторы, соотношение которых определяет диапазон измерения, выбираемый автоматически по сигналу рассогласования устройства СУ. 36 Баланс моста осуществляется плечом 4, где имеются проводимости G1...Gn, соотношение между которыми соответствует определенным числам, поэтому комбинируя положения их ключей, можно задать любое значение n проводимости  G j . Введя коэффициент aj, характеризующий состояние j1 ключа в плече 4 (aj=0 - разомкнут, aj=1 - замкнут), можно суммировать проводимость: n G 4   a jG j . 10.13 j 1 Условие равновеcия моста: RX G4  . 10.14 R 2R 3 Поскольку G4 однозначно определяется комбинацией ключей в плече 4, то по значениям коэффициентов aj в устройстве управления УУ формируется код N, Рис.10.7.Цифровой мост. отражающий результат измерения. Таким образом средства измерений сопротивления на постоянном токе, , обеспечивают как технические измерения, так и лабораторные. Щ34 Омметр Табл. 10.6 Класс Пределы Время точности измерений измерения 0.02 10-3 - 109 Ом 1с 1.0 8 диапазонов по диапазонам Измерение сопротивления независимо от метода осуществляют при установившемся тепловом режиме, когда температура среды отличается от объекта на 30C. Приведение измеряемого сопротивления к нужной температуре по формулам: 235  T2 Для Cu: R T 2  R T1 235  T1 10.15 245  T2 Для Al: R T 2  R T1 10.16 245  T1 11. Измерение сопротивления на переменном токе. Путем измерения полного сопротивления и его составляющих диагностируют состояние обмоток и изоляции электрооборудования переменного тока. Диапазон измеряемых сопротивлений - от Ом до кОм. 37 Простейший косвенный метод - амперметра, вольтметра и ваттметра для измерения малых и больших сопротивлений также, как и на постоянном токе, имеет различные схемы. Для малых сопротивлений используется схема на рис. 11.1, а, для больших P U 11.1, б. Известно:  RX ZX  . 2 I I 2 Откуда : U  P  XX      2   I  I  R   arccos X , ZX 2 11.1 11.2 при ZW=0, ZA=0. Рис.11.1.Измерение сопротивлений методом амперметра, вольтметра и ваттметра. Точность измерений определяется классом точности применяемых приборов. Составляющие реактивного сопротивления измеряется мостами переменного тока. Измерение их позволяет диагностировать состояние изоляции и параметра реальных емкостей и индуктивностей элементов электрооборудования. Реальные конденсаторы и индуктивности имеют различные схемы замещения на рис. 11.2 и 11.3 и характеризуются tg  тангенсом угла потерь и Q - добротностью. Для измерения tg , характеризующего совершенство конденсатора, используется мост, позволяющий отсчитывать tg  на шкале, производить измерения на высоком напряжении и обеспечивать при этом безопасное Рис.11.3.Схема замещения обслуживание. Схема моста индуктивности приведена на рис. 11.4 для случая, когда объект Рис.11.2.Схема замещения емкости. находится под напряжением. Возможна обратная схема включения. Из теории мостовых схем переменного тока известно, что условие равновесия: ZXZ4=Z2ZN 11.6 или: 38   1  R4 R2  RX     jC X   1 jC 4 R 4  jC N  11.7 После преобразований, получим: R R XR 4  j 4  C X R 2 R 44 C 4 R j 2 CN C N 11.8 Равновесие возможно при Re=0, Im=0, то есть : C R R X  R 2 4 , CX  4 C N 11.9. Рис.11.3.Мост для CN R2 измерения tg. Поэтому: tg=RXCX=C4R4 11.10 10000 Для прямого отсчета по шкале tg : R4  3184 Ом,  поэтому: tg=С4 11.11 Мост 5026 Табл .11.1 Класс Диапазон Uраб точности измерений 0,5 - по СХ 10 - 106 пФ 5 - 10 кВ -1 10 - 1 0.1 кВ 0,01 - по tg  Характеристики моста приведены в табл. 11.1. Он используется для измерений изоляции трансформаторов и высоковольтных вводов, а также для емкости на Uраб=100 В. Кроме мостов Р5026, Р595 с ручным уравновешиванием, существуют цифровые мосты с автоматическим уравновешиванием, построенные по принципу цифровых мостов постоянного тока (рис. 10.8). Цифровой мост Р5058 имеет характеристики, приведенные в табл. 11.2. Прибор является лабораторным, допускает измерение при непосредственном подключении к прибору. Прибор для дистанционных измерений емкости и tg  при удалении от объекта до 50 м Е8-4. Характеристика его в табл. 11.3.  Мост Р5058 Класс точности Частота 2 0,05; 1; 10 Кгц Е8-4 Класс точности Диапазон измерений С=0.02пФ-103 мкФ L=0.03мкГн-100 Гн R=10 Ом-100 МОм G=100мкСм-100мСм Диапазон Табл. 11.2 Выход Время измерения Код 8-4-2-1 5с Табл. 11.3 Выход 39 Частота 2% 1 Кгц измерений С=0.30пФ-15.999мкФ tg =5104-10-1 Время измерения Код 8-4-2-1 1с 12. Измерение активной и реактивной мощности. Мощность в цепях постоянного и переменного тока измеряется электродинамическими и ферродинамическими ваттметрами, описанными ранее. Приборы электродинамической системы для лабораторных измерений имеют класс точности 0,1; 0,2; 0,5. Для промышленных измерений используются ферродинамические приборы класса 1; 1,5; 2, имеющие равномерную шкалу. Электродинамические ваттметры измеряют мощность в расширенной полосе частот, ферродинамические - на частоте 50 Гц. Электродинамические ваттметры поверяются и градуируются на постоянном токе по схеме на рис. 12.1. Постоянная ваттметра определяется как : U I  Вт  , 12.1 СН  Н Н   К  дел  где UН, IН номинальные напряжение и ток; к - число делений шкалы. Лабораторные ваттметры одноэлементные, технические - 2Х и 3Х элементные, т. е. имеют 2 и 3 пары обмоток, и электромагнитные моменты суммируются в механизме. Рис.12.1.Поверка ваттметра. Существуют 3 способа измерения мощности. Метод одного прибора - применим для однофазных и трехфазных сетей. Используется один одноэлементный ваттметр. Метод двух приборов - применим для трехфазных симметричных и несимметричных сетей и использует один двухэлементный ваттметр или два одноэлементных. 40 Рис.12.2.Измерение мощности одним ваттметром. Метод трех приборов - применим для трехфазных симметричных и несимметричных сетей. Использует три одноэлементных или один трехэлементный ваттметр. Для расширения пределов используют трансформатор тока и напряжения. Измерение мощности одним ваттметром показано на схемах рис.12.2 а,б,в. Для схемы рис. 12.2 а, где ваттметр измеряет мощность в однофазной сети: Pw=UфIфcos(UфIф)=UфIфcos . 12.2 Для схемы рис. 12.2 б, где ваттметр измеряет мощность в трёхфазной сети с нагрузкой, включённой в звезду: Pw=3UфIф cos(UфIф)=3UфIфcos=3UлIфcos . Для схемы рис. 12.2 в, где нагрузка включена в треугольник: 12.3 Pw=3Uф3Iфcos(UфIф)=9UфIфcos=33UлIфcos . 12.4 В этой схеме,где недоступна средняя точка ,образовывается искусственная точка О резисторами Rv ,где Rv – сопротивление обмотки напряжения . В однофазной сильноточной сети ваттметр включают через трансформаторы тока и напряжения, как показано на рис.12.3. Здесь мощность, измеряемая ваттметром: P=PwKUKI . 12.5 Такая же схема подключения используется для ваттметра в трёхфазной сети. 41 Рис.12.3 Схема измерения активной мощности ваттметром в однофазной сильноточной цепи. Измерение мощности методом 2-х приборов или двухэлементным ваттметром показано на рис.12.4,а. Векторная диаграмма на рис.12.4,б для ZA=ZB=ZC. Рис.12.4.Измерение мощности ваттметром. двумя ваттметрами или двухэлементным В этом случае: Pw1=UлIфcos(30+), Pw2=UлIфcos(30) P= Pw1+ Pw2=2UлIф cos30 cos=3 UлIфcos Здесь возможны измерения суммарной мощности при несимметрии фаз. 12.5 симметрии и Измерение мощности методом 3-х приборов или трёхэлементным ваттметром показано на рис.12.5 и применяется в трёхфазной четырёхпроводной сети. Очевидно: P=Pw1+ Pw2+ Pw3= UФ1IФ1cos1+UФ2IФ2cos2+UФ3IФ3cos3 12.6 Определив S=S1+S2+S3=UФ1IФ1+UФ2IФ2+UФ3IФ3, можно рассчитать коэффициент мощности: P cos   12.7 S Имея одинаковое обозначение как функция угла между напряжением и током, коэффициент мощности вводится для 3-х фазной сети как отношение активной и полной мощностей. 42 Рис.12.5 Схема измерения активной мощности методом трёх приборов в трёхфазной четырёхпроводной цепи. Измерение реактивной мощности методом одного прибора – ваттметра возможно в одно – и трёхфазных трёхпроводных и трёхфазных четырёхпроводных сетях по схемам с заменённым (сдвинутым по фазе) напряжением. Эти схемы дают правильные показания в случае симметрии напряжений и нагрузок .Схема включения для трёхфазной сети показана на рис.12.6,а; векторная диаграмма – на рис.12.6,б. Рис.12.6.Измерение реактивной мощности одним ваттметром в трехфазной цепи с симметрией напряжений. Здесь: PW=UBCIAсos(90)= 3 UФIФsin 12.8 Q=3UФIФsin =3 Рw 12.9 Измерение реактивной мощности методом двух приборов применяется в 3-х фазной сети как при симметрии,так и при несимметрии токов.Схема включения двух одноэлементных или одного двухэлементного Рис.12.6.Измерение реактивной мощности двумя ваттметра приборами. 43 показана на рис.12.6 а.На рис.12. 6 б приведена векторная диаграмма. Для подачи напряжения на Pw1 – Uc создаётся искусственная нулевая точка 0, обмотка напряжения включается наоборот. Поэтому: Pw1= UcIaсos(UcIa)= UфIфсos(60-) 12.10 Pw2= UaIссos(UaIc)= UфIфсos(120-) 12.11 P= Pw1+Pw2= 3 UфIфsin 12.12 Q= 3 P= 3UфIфsin 12.13 Этот принцип используют 2-х элементные ваттметры. По сути – это 2-х элементный ваттметр, а умножение на 3 реализуется градуировкой шкалы. Метод трех приборов используется при измерении реактивной мощности в трехфазных четырехпроводных цепях,а также в трехфазных как при симметрии,так и при несимметрии токов.Схема измерений приведена на рис.12.7а, векторная диаграмма – на рис. 12.7 б. Отсюда следует: Pw1= UвсIасos(90-)= UлIфsin , Pw2=UсаIвсos(90-)= UлIфsin , 12.14 Pw3= UавIссos(90-)= UлIфsin . Суммарная мощность: P= 3UлIфsin . 12.15 Поскольку : Q= 3 UлIфsin, то: 3U л I ф sin  P Q   3U л I ф sin  3 3 12.16 Трехэлементные варметры ,поэтому представляют собой трехэлементные ваттметры,где деление на 3 учтено при градуировке шкалы,либо можно использовать трансформатор напряжения с коэффициентом трансформации 100/3. Ватт- и варметры выпускаются как электро- и ферродинамические приборы для целей измерений и регистрации мощности. Ниже приведены характеристики наиболее распространённых ватт- и варметров, включая узкопрофильные регулирующие и сигнализирующие. Данные в табл.12.1;12.2;12.3. 44 Рис.12.7.Измерение реактивной мощности методом трех приборов. Д350,351 3-х фазный, щитовой вар- ваттметр. Табл.12.1 Класс точности Включение частота 1,5 50 Гц Прямое I=1,5A; U127,220,380B Через ТТ, ТН I2Н=5A, U2Н=100B Н395, Н396 1,3-х фазный регистрирующий. Табл.12.2 Класс Включение Скорость точности записи частота 1,5 Прямое I=5A;U=127,220,380 B 20-5400 мм/час 50 Гц Через ТТ,ТН I2Н=5 A, U2Н=100 B Д390,351 узкопрофильный, контактно -регулирующий 3-х фазный 3-х проводной. Табл.12.3 Класс точности Включение частота 1,5 50 Гц Прямое I=5A; U=127,220,380 B. Через ТТ, ТН I2Н=5A, U2Н=100 B. 45 13. Счетчики и системы учёта энергии. М2 М1 Учёт активной и реактивной энергии производится индукционными приборами с вращающимся диском и интегрирующим механизмом, а также электронными счётчиками. Самыми распространёнными являются индукционные счётчики, выпускаемые в трёх разновидностях одноэлементные (однофазные), двухэлементные (трёхфазные) и трёхэлементные (трёхфазные четырёхпроводные). Магнитные системы одно- и Рис.13.1.Магнитные трёхфазных счётчиков имеют одинаковое потоки счетчика. конструктивное исполнение , отличающееся от описанного ранее, которое было изложено при описании конструкции индукционных механизмов. Взаимодействие потоков приведено на рис.13.1. Используется одна магнитная система, где взаимодействие потоков ФU’ ,ФU’’ обмотки напряжения происходит с потоком ФI дважды пронизывающим диск (потоки ФI’ ,ФI’’), имеющий ось вращения 0. С вращающимся диском соединён интегрирующий механизм, не показанный на рисунке. Индукционные токи IU’от ФU’ и IU’’от ФU’’ попарно взаимодействуют с потоками ФI’’и ФI’, создавая вращающие моменты M1=cfФU’ФI’’sin и M2=cfФU’’ФI’Sin. Ввиду симметрии M= M1+ M2= cfФUФIsin, где =(ФUФI). На линейной части кривой В(Н) имеем: U U Ф I  k1I; Ф U  k 2 I U  k 2  k3 . 2fL f 13.1 Поэтому: M=kUIsin, где =(ФUФI). 13.2 Счётчик будет учитывать активную энергию, если: M=kUIсos, где =ФUФI. Так как sin=cos, если +=90, в реальной обмотке напряжения (ФUU)>90, где =++I,причем I(ФII).Регулируя в токовой обмотке сопротивление, добиваются 90=-I. В этом случае: M=kUIcos . 13.3 d При вращении диска с угловой скоростью   const . возникает dt d основной тормозной момент от постоянного магнита MT  k 4 и dt дополнительные тормозные моменты от токов резания пропорциональные квадратам токов в обмотках U, I. . Пренебрегая дополнительными моментами, можно записать: d М=кUIcos=к ddt. M  kUI 4cos   k4 dt 13.4 46 t 2 n k  Pdt  k 4  d Ph= CN 13.5 Передаточное число на щитке счётчика 1кВт.ч= N0 об.диска. 5 Постоянная счётчика: С  1  1  кВт.ч   36  10  Вт  с  H C N 0  об  N 0  об  Отсюда: Ph=CнN ; 13.6 P= Cнn , 13.7 где: N – число оборотов диска [об] , n – частота вращения [об/с] . Таким образом счётчики, как штатные приборы, могут служить средством учёта потребляемой энергии и измерения мощности. Подробнее теория индукционного счетчика изложена в специальной литературе. Считая, что замедление вращения диска приводит к отрицательной погрешности, а ускорение – к положительной, и, учитывая моменты трения, компенсационный и торможения, можно проанализировать влияние их на погрешность индукционного механизма. Типичная кривая погрешности счётчика приведена на рис.13.2. Механизмы счётчиков имеют классы точности 0,5; 1; 2; 2,5, определяемые по результатам испытаний в диапазоне токовых нагрузок при сos =1 и 0,5. Диапазон допустимых нагрузок составляет 150 – 400% Iном для разных Рис.13.2.Зависимость погрешности счетчиков.Подобный счетчика от нагрузки. механизм используется во всех счетчиках этой системы. Обозначения счетчиков таковы: - СО - одноэлементный однофазный - для учета активной энергии в однофазных цепях; - СА 3 - двухэлементный трехфазный – для учета активной энергии в трехфазных трехпроводных цепях; - СА 4 - трехэлементный трехфазный – для учета активной энергии в трехфазных четырехпроводных цепях; - СР 4 - трехэлементный трехфазный – для учета реактивной энергии в трехфазных четырехпроводных цепях. Универсальные счетчики ,обозначаемые дополнительно буквой “У”,могут включаться с различными трансформаторами тока и напряжения Счетчики,дополнительно обозначаемые “Д”, имеют телеметрический датчик импульсов.Счетчики имеют специальную маркировку зажимов обмоток 47 напряжения и тока - “Г” - генератор,”Н” – нагрузка для правильного включения.. На рис.13.3 показано прямое включение одноэлементного счётчика СО. На рис.13.4 –включение двухэлементного трехфазного счетчика СА 3 через трансформаторы тока и напряжения. На рис 13.5 – прямое включение трехэлементного счетчика реактивной энергии. Рис.13.3.Включение однофазного счетчика. Рис.13.4.Включение трехфазного двухэлементного счетчика. Рис.13.5 Прямое включение трёхфазного счётчика реактивной энергии. Основные характеристики индукционных счётчиков приведены в табл.13.1 и 13.2. Одноэлементный СО-5У Табл. 13.1 Кл. точн. UH, IH Диапазон IH Порог чувств. 127,220 В 2,5 5А, 10А 10 – 300% IH 0,5% IH Двухэлементный СА3У-И670Д Кл. точн. UH, IH Диапазон IH Табл 13.2 Имп. датчик. 48 2 0,38-35кВ (через ТН) 5А-2кА (через ТТ) 1000 имп.на 10 – 300% IH 1 кВт.ч Измеряя активную и реактивную мощность в 3-х проводной сети по частотам вращения дисков счётчиков Wа, Wр можно измерить коэффициент мощности сos. Для этого необходимо рассчитать постоянные счётчиков, учитывая, если необходимо, коэффициенты трансформации трансформаторов тока и напряжения и за интервал времени tн определить количество оборотов дисков Nса, Nср. Wа= Сном, Nса/tн1 , 13.8 Wр= Сном, Nср /tн2 , 13.9 W tg  P . Wa 13.10 Схема использования счетчиков приведена на рис. 13.6. Учет энергии с помощью индуктивных счетчиков возможен с сохранением класса точности только на синусоидальном токе при спокойном характере нагрузки. При наличии высших гармоник и нестационарных процессов эти счетчики дают значительную погрешность. В последнее время появились электронные счетчики, позволяющие учитывать энергию при несинусоидальном токе методом широтно-импульсной модуляции, когда токи и напряжения преобразуются в длительность и амплитуду импульсов. При этом получаются дискретные значения мгновенных мощностей p=UyIx. Последующее интегрирование и преобразование среднего значения в частоту, регистрируемую счетчиком, позволяет учитывать энергию. CА3 СР4 Рис.13.6.Включение счетчиков для измерения tg. 49 Схема однофазного варианта счетчика САЗУ-Ф650 на операционных усилителях приведена на рис. 13.7, принцип широтной модуляции приведен на рис. 13.8. Рис.13.7.Электронный счетчик СА3У Ф - 650. Усилители У1, У2 работают как мультивибратор. На выходе У2 напряжение Е0 с частотой, определяемой мультивибратором. Амплитуда задается стабилитронами VD1, VD2. При положительных ix и i0 напряжение : U1   1 i x  i 0   E 0  E 0 , так R 1c1 R2 R2 Рис.13.8.Широтно-импульсная модулякакция. У2 работает как триггер Шмитта при i1 + i2=0. 2R 1c1E 0 2R 1c1E 0 Поэтому Т С  , Tп  и Ти=Тп при ix=0. 13.11 R 2 i0  i X  R 2 i 0  i X  На выходе У2 получаются импульсы длительностью ТИ, управляющие ключом К. При Ти на вход генератора У5 поступают знакопеременные токи, пропорциональные Uy : iу=К1Uу. Средний ток за время импульса Т будет пропорционален мгновенной мощности: K1U y K 2i x K1U y TС  Т п  K 1U yi x 13.2 i y CP     КР KP T Т i0 Счетчик САЗУ-Ф650 имеет тактовую частоту 10 кГц и класс точности 1. Включается через трансформатор тока и напряжения. Трехфазный счетчик образуется двумя однофазными. 50 Усовершенствование принципа широтно-импульсной модуляции позволило создать на этом принципе преобразователь активной мощности Е848 класса 0.2. В последнее время появились электронные счетчики АББ ВЭИ “Метроника” “Альфа”, основанные на микропроцессорных комплектах специального назначения, предназначенные для промышленного учета электроэнергии. Как видно из структ урной схемы счетчи ка “Альф а”, он предст авляет собой специ ализир ованн ую микро -ЭВМ с центра льным проце ссоро м на Рис.13.9.Блок-схема счетчика “Альфа”. СБИС (АЦП), контроллером (К), постоянным (ПЗУ) и оперативным (ОЗУ) запоминающими устройствами, импульсным источником питания (ИИП) со стабилизатором (СН), гальваническим источником (Б) и эталонным источником (Uэ,) которые обеспечивают сохранение данных на табло (Т) длительное время. Счетчик реализует следующие возможности - учет потребленной активной, реактивной и полной энергии, контроль выданной энергии и управление, для чего имеется блок электронных реле (ЭР). Кварцевые генераторы обеспечивают временную привязку данных измерений и команд управления. Внешние устройства представляют собой оптический порт, токовую петлю и устройство RS485. Структурная схема счетчика “Альфа” приведена на рис. 13.9. Подобный счетчик имеет высокую стоимость, требует специального обслуживания и доступен специально подготовленному персоналу для квалифицированной эксплуатации. Миниатюрное выполнение этой микро-ЭВМ с табло на жидких кристаллах и позволило оформить его в корпусе обычного однофазного счетчика типа СО-5У. Класс точности счетчика 0,2. Более подробное описание возможностей счетчика “Альфа” не входит в рамки 51 дальнейшего изложения. Следует заметить, что стоимость счетчика в настоящее время практически равна стоимости персонального компьютера. Аналогичное устройство можно реализовать путем специального программирования компьютера и создания устройств связи с сетью через трансформаторы тока и напряжения. Если счетчик “Альфа” является автономным средством коммерческого учета с получением графиков энергопотребления за различные временные периоды, то измерительная интегральная автоматизированная система управления энергосбережением (ИАСУЭ) ЭНЭЛЭКО, разработанная для промышленного и бытового учета энергии разных видов, имеет иерархическую структуру. позволяющую вести коммерческий учет электроэнергии, тепловой энергии, воды, газа, а также передавать сигналы пожарной, охранной сигнализации и оповещения. Она обеспечивает передачу данных на радиочастоте между 4095 пунктами. Дальность связи до 60 км. при использовании штыревых антенн. На нижнем уровне для передачи сигналов от 127 абонентов используются двухпроводные линии длиной до 1,2 км. Для учета электроэнергии используются электронные двухтарифные счетчики однофазные СЭБ-2, СЭБ-512 и трехфазные ПСЧ-3Т с автономным блоком переключения тарифов БПТ-250. Счетчики имеют класс точности 1, напряжение 220 В, диапазон токов 50мА - 50 А и напряжение 3×380 В, токи от 50 мА до 50 А. На рис. 13.10 приведена структура ИАСУЭ для жилого дома. В узле клиента - УК квартиры, собирается информация от РВХ расходомера холодной воды, РГВ - горячей воды, ППС - пожарной сигнализации, ОС охранной сигнализации, ДЭС - 2-х тарифного счетчика электроэнергии и ЗВ - звонка. В узле дома - УД собирается информация от ЭС - счетчика электроэнергии, РВ расходомера воды, ДТ - датчика температуры системы отопления. Рис.13.10.ИАСУЭ для жилого По 2-х проводной линии связи ЛС дома. информация передается на центральный тепловой пункт ЦТП, где, далее, по радиоканалу - на диспетчерский пункт ИАСУЭ, где осуществляется сбор и обработка информации. Эта система легко адаптируется для промышленного предприятия. В качестве первичных измерительных преобразователей - датчиков, счетчиков и расходомеров, используются автономные электромеханические устройства с формирователем сигналов. Съем показаний счетчиков и расходомеров осуществляется путем подсчета импульсов с выходных контактов устройств. 14. Измерение угла сдвига фаз и частоты. Измерение угла сдвига фаз и частоты осуществляется, в основном электродинамическими и ферродинамическими приборами - логометрами, которые используются в показывающих и регистрирующих приборах. Электродинамический логометр приведен на рис. 14.1. Он имеет 2 рамки обмотки напряжения, соединенные жестко под углом 600 и безмоментные 52 токоподводы. Обмотка тока неподвижна. При отклонении рамок на  при равенстве моментов : М1=С1I1I2 cos  cos (60º-) M2=C2I1I3 cos (-) cos  14.1 при C1I1I2=C2I1I3 и =60º: cos  cos60    14.2 cos  cos60    То есть . Рис.14.1.Электродинамический фазометр. Шкала фазометра равномерна и градуируется в единицах  или cos . Характеристики фазометра Д578 приведены в табл 14.1. Схема включения 3-х фазного фазометра Э 120 в 3-х фазную сеть приведена на рис.14.2. Он предназначен для сети с симметричными нагрузками. Характеристики этого фазометра приведены в табл.14.2. Д578 однофазный Табл. 14.1 14.2 Класс UH, Диапазон точности, IH измерений частота 0,5 100, 127, 220 В cos  50 Гц 5,10 А +1-0- –1 Фазометр трехфазный Э120 . Табл. Класс UH, Диапазон точности, IH измерений частота 1,5 127, 220 В cos 50 Гц 5А +1-0- –1 В универсальном приборе ВАФ-85М используется измерение фаз с помощью управляемого механического выпрямителя. Схема прибора в положении измерения фазы показана на рис. 14.3. Механический выпрямитель МВ включен последовательно с прибором ИП. Напряжение на МВ подается с фазорегулятора ФР, подключенного к известным фазам А, В, С. От Рис.14.2.Включение фазометра в положения ротора фазорегулятора трехфазную сеть. зависит фаза замыкания контактов МВ относительно фазы измеряемого UX. 53 Если , где UXUУ, IСР=0. Прибор градуируется так, что при подаче UАВ на зажимы К8, К10 устанавливается нуль ИП - нуль отсчета. Значение фазы UX определятся относительно UAB по нулю ИП при вращении лимба ФР. Прибор ВАФ-53М позволяет измерять переменный ток до 250 мА и напряжение до 220 В и имеет приставку с трансформатором тока для измерений токов без разрыва цепи до 10 А. Лабораторные фазометры, имеющие широкий диапазон частот, обычно выполняются в виде электронных приборов и предназначены для измерений в Рис.14.3 измерение фазы прибором несинусоидальных цепях. ВАФ-85М. Выполняются для однофазных сетей. Поскольку в процессе наладки электрооборудования большое значение имеет определение правильного чередования фаз, существуют простейшие приборыфазоуказатели, представляющие собой либо аналоговые приборы, как Э500/2, так и миниатюрные электродвигатели, как И-517, которые отмечают правильное подключение фаз. Схема фазоуказателя И-517 приведена на рис. 14.4. Электродвигатель рассчитан на U=50-500 В с частотой 50 Гц. Время включения пусковой кнопки К не более 3 с. Прибор имеет маркированные зажимы включения и индикатор правильного направления вращения. Измерение частоты в промышленных сетях производится для контроля режима энергосистемы и производится, в основном, электромеханическими приборами в узком диапазоне частот. Такие частотомеры имеют электромагнитные, электродинамические либо ферродинамические механизмы. Простейший дискретный электромагнитный частотомер вибрационного типа В80 показан на рис. 14.5. Он представляет гребенчатый электромеханический фильтр, состоящий из резонансных систем - язычков, возбуждаемых электромагнитной силой в зазоре магнитопровода, причем дискретная настройка на резонанс, позволяет визуально наблюдать колеблющийся язычок. Частотомер охватывает диапазон 48-52 Гц с дискретностью 0,5 Гц. Номинальная частота 50 Гц, питание U=100, 127, 220 В. Класс точности – 1. Рис.14.5.Электромагнитный частотомер В 80. 54 Схема и векторная диаграмма электродинамического частотомера показана на рис. 14.6. Это - логометр, имеющий подвижные катушки 1, 2, соединенные под углом 900. Цепь L1, C1, R1 настроена в резонанс на fcp, и I1 совпадает по фазе с U при f=fcp. Ток I2 опережает U. M1=C1I1I2cos(90º±)sin(135º-)= =CI1I2cos(90º)cos(45º-) Рис.14.4.Фазоуказатель И 517. 14.3 M 2  C 2I12 cos 0 sin 45    В случае равновесия М1=М2. Поэтому: sin =сtg (45º-) 14.4 В случаях fx=fcp,=0 и =45º. При fмин и fмакс указатель займет соответствующее крайнее левое и крайнее правое положение. Электродинамический частотомер Д1506 имеет характеристики, приведенные в табл. 14.3. Цифровой щитовой частотомер Ф246 приведен в табл.14.1. Электродинамический частотомер производит непрерывные измерения частоты,тогда как цифровой частотомер измеряет частоту в дискретные моменты времени. Рис.14.6.Электродинамический частотомер. Частотомер Ф 246 Класс точности 2,5 Uy 127, 220,380 В Табл.14.1. Диапазон измерений 45 - 55 Гц. 15. Специальные приборы для измерения показателей качества энергии. Средства контроля качества электроэнергии представляют собой сложные электронные приборы позволяющие решать задачу контроля основных ПКЭ на подстанциях крупных предприятий. 55 Измерительно-вычислительный комплекс “Качество” представляет собой специализированную ЭВМ, получающую информацию по 8 каналам - 2 канала на стороне высокого и низкого напряжения ГПП, и 6 каналов - по отходящим фидерам. По каждому каналу предельной длины 100 м. передаются трехфазные токи и напряжения. Все ПКЭ рассчитываются по одному периоду частоты 50 Гц, в течении которого измеряются 60 мгновенных значений. Процессор по мгновенным значениям вычисляет следующие показатели качества (ПКЭ): UA, UB, UC - отклонения напряжения; UA1, UB1, UC1 - отклонения напряжения основной частоты; 0, 2 - коэффициент нулевой и обратной последовательности; КНС - коэффициент несинусоидальности; U - относительные уровни гармоник(=2-25); Вывод информации по команде с пульта управления (ПУ) на дисплей (Д), печатающее устройство (П), перфоленту (ПЛ), графопостроитель (ГП). Структура ИВК показана на рис. 15.1. Рис.15.1 Структурная схема (а) и пример документа с печатающего устройства (б) измерительно-вычислительного комплекса. Пример документа с печатающего устройства приведён на рис.15.1,б. ИВК также производит статистический анализ ПКЭ за период до 72 час., печатая математические ожидания , дисперсию и среднеквадратические отклонения V, KHC, V1, E2, Е0, отмечая красным цветом величины , выходящие за нормы ГОСТ. По окончании заданного периода, устанавливаемого с ПУ, печатаются гистограммы распределения ПКЭ по 10 зонам диапазона напряжения, а также относительное время пребывания параметра в зоне нормы. Данные выдаются по каждому каналу. С ПУ задаётся период статистического анализа и номер канала, здесь же имеются переключатели программ обработки (32 программы). Другие приборы серии 4300 тем или иным способом измеряют отдельные ПКЭ. Прибор 43203 осуществляет следующие измерения: - U – отклонение напряжения; - Uа, Uв, Uс – отклонения напряжения фаз; - Iа, Iв, Iс – токи фаз. Индикация в цифровом виде с регистрацией на самописец. Выход на самописец U =5B. Диапазоны отклонений (в %) I: 20 – 0; II: 10 –0– +10; 56 III: 0– +20%. Диапазон токов I= 5A. Входные U, I: 380, 220, 100, 5В; 5А. Прибор 43204 производит следующие измерения: - U2, U0, – напряжения обратной и нулевой последовательности; - I2 , I0 – токи обратной и нулевой последовательности; - U – фазовый угол (U2,UAB); - I – фазовый угол (I2,IAB). Индикация – в цифровом виде с регистрацией на самописец. Выход на самописец U=5B. Диапазоны измерений KHC (в %) I – 5; II – 10; III – 20%. Диапазон токов: 0,5; 1; 2А. Фазовые углы измеряются в диапазоне  180. Входные U, I: 380, 220, 100, 5B; 5A. Прибор 43250 измеряет: - KHC – коэффициент несинусоидальности; - U – относительный уровень гармоник (=240) напряжения; - I – относительный уровень гармоник (=240) тока.; - u – фазу гармоник напряжения; - i – фазу гармоник тока. Измеряемые величины индицируются на цифровом табло по выбору. Аналоговый выход на самописец, U=5B. Диапазоны измерения: KHC, I, U – 5;10;20;40%; Диапазон u , i = 0360. Входные U, I: 380, 220, 100, 5B; 5А. Прибор 43401 – измеритель статистических характеристик, который по уровням входных сигналов 0-5В согласован с предыдущими приборами. С его помощью можно получить относительное время нахождения сигнала (показателя ПКЭ) за период измерения в каждом из 16 интервалов, на которые разделён входной диапазон – Рис.15.2.Двумерная плотность т.е. гистограмму распределения, среднее распределения тока. и среднеквадратичное значение сигнала. Производится 5 измерений в секунду. Период измерения – по 8 час. 3 раза в сутки (3-х сменная работа). Возможно получение двумерной плотности распределения в виде матрицы 88 значений. Удобнее иметь дело с матрицей 55, поскольку трансформатор тока имеет I2H=5А. Если имеем двумерную плотность распределения тока и ПКЭ, как на рис.15.2, то в диапазоне ПКЭ j= 45 %: Э= (а51+...+ а55) 0,5a 51  1,5a 52  2,5a 53  3,5a 54  4,5a 55 Доля энергии с ПКЭ j= 45 % Э j 4 5  0,5k k1  1,5k k 2  2,5k k 3  3,5k k 4  4,5k k 5 Ряд 0,5 ... 4,5 представляет собой средние значения 5 диапазонов токовой нагрузки I=05A. 57 16. Измерительные преобразователи и средства измерения неэлектрических величин. При использовании электроэнергии и других видов энергии в промышленном производстве измеряют различные электрические и неэлектрические величины с помощью различных преобразователей, причём если измеритель напряжения – вольтметр является простым преобразователем тока в механический момент и выходной величиной является угол поворота, то энергетический аналог напряжения – давление – измеряется электрическим манометром путём преобразования давления в перемещение и, далее, в ток. В промышленном энергоснабжении сложилась устойчивая номенклатура измерительных средств, использующих ограниченное количество способов преобразования неэлектрических величин в электрические, хотя разновидностей электроизмерительных приборов значительно меньше, чем приборов для измерения неэлектрических величин. 16.1 Особенности измерения неэлектрических величин с помощью первичных измерительных преобразователей (ПИП). Выходной величиной ПИП являются как величина (ток, напряжение), так и параметры (частота, длительность, код и т.п.) электрических сигналов. Использование преобразователей позволяет решить следующие задачи: - дистанционные измерения; - регистрацию процесса; - обработка данных измерений; - ввод данных в ЭВМ в аналоговой или цифровой форме; - автоматизация измерений; - унификация измерительных приборов. Основные требования к ПИП: - линейность преобразования; - временная стабильность характеристик; - минимальное обратное воздействие; - высокие динамические свойства; - минимальное воздействие внешних факторов. Средства измерений (СИ) неэлектрических величин электрическими методами используют три метода: - прямое преобразование; - дифференциальный; - компенсационный. На рис.16.1,а показано прямое преобразование. Очевидно, что увеличение количества преобразователей приводит к возрастанию погрешности, связанной с изменением характеристик промежуточных преобразователей и воздействием внешних факторов. Для снижения погрешности используют дифференциальные преобразователи по схеме на рис.16.1,б. Для такого преобразователя характерны 2 канала преобразования и блок вычитания, поэтому при идентичности каналов K=K’: 58 Y=2KK1X=AX 16.1 Можно показать, что нелинейность преобразователей также не влияет на функцию преобразователя, а также в 2 раза повышается чувствительность. Компенсационный преобразователь приведён на рис.16.1,в. Очевидно, что: K1 Y X  AX 16.2 1  K1K2 1 При K1>>K2: Y  BX 16.3 K2 Следовательно, изменение коэффициента преобразования К слабо влияет на погрешность, и преобразование определяется коэффициентом обратной связи К2. Рис.16.1 Структурные схемы СИ неэлектрических величин: (а) прямого преобразования, дифференциального (б) и компенсационного (в). При измерениях в энергоснабжении широко применяются резистивные электромагнитные, электростатические и тепловые преобразователи. Классификация преобразователей Табл. 16.1 Преобразователи Тип Характеристики Обозначения преобразования Реостатный R(x) x - перемещение Резистивные Тензометрический R() -механическое напряжение ЭлектромагнитИндуктивный L=F(, , S) -зазор, S-площадь ные и электро статические ВзаимоиндуктивМ=F(x, w1, w2) х-перемещение, ный w1, w2 -витки 59 Продолжение Табл.16.1 Магнитоупругий Индукционный L=F() d dt Емкостный c=F(, , S) Тепловые Терморезистивный R=F() Термоэлектрический =F() Классификация преобразователей приведена в табл. 16.1.  -магнитная проницаемость -потокосцепление -зазор, S-площадь -температура 16.2. Резистивные преобразователи. Реостатные резистивные преобразователи - это переменный резистор,контакт которого перемещается под действием входной величины. Достоинствами реостатных преобразователей являются: простота конструкции, большая выходная мощность, а недостатками - наличие контакта, ограничивающего срок службы. Реостатные преобразователи перемещения или угла поворота включаются по различным схемам - потенциометрической, дифференциальной, мостовой и логометрической. Измерительные цепи питаются либо переменным, либо постоянным током. Простейшая потенциометрическая схема, приведена на рис. 16.2, а. Для этой схемы зависимость U(x): Ex   U( x )  , 16.4 Ax  Ax 2  1 R где: A  RV Погрешность от нелинейности: Ax(x-1). d Находим экстремум:  2Ax  A  0 dx Отсюда х=0,5 При этом, когда А=0,1: Рис.16.2.Потенциометрическая =0,10,5(0,51)=0,025 или 2.5%. схема включения Характеристика U(x) при разных А приведена на рис. 16.2 б. Дифференциальная схема включения показана на рис. 16.3 а. Для этой схемы U(x)=U1U2 =U(x)=E(2x-1) 16. 5 Равновесие имеет место при х=0,5. Характеристика U(x) приведена на рис.16.3 б. 60 Чувствительность дифференциальной схемы в 2 раза выше, чем у d потенциометрической, так как  2E . Логометрическая схема включения, dx позволяющая исключить влияние напряжения питания, приведена на рис. 16.4. I R 1  Rx Для этой схемы  2  16.6 I1 R 2  R (1  x ) Рис.16.4.Логометрическая схема включения При R1=R2 Ax   F( x ) 16.7 A  x 1 Шкала нелинейна и требует градуировки. Рис.16.3.Дифференциальная Степень нелинейности зависит от А. схема включения Важным преимуществом является независимость показаний преобразователя от напряжения питания и исключение влияния переходного сопротивления контакта потенциометра. Тензорезисторы изменяют сопротивление от деформации. Для них существует зависимость относительного изменения сопротивления и относительной R l  p деформации длины базы: k k k  Cp . 16.8 R l E ES Здесь к -коэффициент тензочувствительности, -напряжение, Е – модуль упругости, р - сила, S-площадь детали, где расположен тензорезистор. Эти преобразователи изготавливаются в виде миниатюрных решеток из проволоки либо фольги, приклеиваемых к детали, испытывающей деформацию, могут наноситься способом напыления, и Рис.16.5.Проволочный и изготавливаться в виде бруска из полупроводниковыйполупроводникового материала. На рис. 16.5 а, тензорезисторы. б показаны проволочный (а) и полупроводниковый (б) тензорезисторы. Длина базы (l) - от 0.5 до 150 мм, ширина (h) - от 0.8 до 60 мм. Различные конфигурации тензорезисторов позволяют устанавливать их как на балки, так и на мембраны. 61 Коэффициент тензочувствительности колеблется от 2 (для константана) до 850 (для полупроводников), сопротивление - от 50 до 200 Ом. Ввиду того, что относительные изменения сопротивления малы, тензорезисторы включаются в мостовые схемы по дифференциальной схеме и питаются переменным током. Выходной сигнал моста усиливается на несущей частоте порядка нескольких кГц. Аппаратура для тензорезисторных преобразователей выполняется многоканальной - каждый канал состоит из усилителя, нагрузкой которого является магнитоэлектрический вибратор светолучевого осциллографа. Один канал тензометрической аппаратуры показан на рис. 16. 6. Область применения реостатных преобразователей - измерение больших линейных и угловых перемещений, тензорезисторных малых. Примером реостатного преобразователя для измерения угла поворота является преобразователь МУ-63 с системой точного отсчета угла на R2. Схема показана на рис.16.7.Его характеристики :диапазон рабочего угла 360; диапазон точного отсчета 120; основная погрешность 0,150 сопротивление 250 Ом; характеристика линейная. Рис.16.6.Измерительный канал Тензорезисторный преобразователь тензометрической аппаратуры. используется в измерителе давления ЭДД, схема которого приведенана на рис. 16. 8. Здесь давление р в полости между мембранами, приводит к изгибу балок с наклеенными тензорезисторами R1, R2. Резисторы испытывают деформации разного знака, и, будучи включенными в мостовую схему, приводят к разбалансу моста. Рис.16.7. Преобразователь Характеристики ЭДД следующие : угла поворота с точным - диапазон давления -10÷ 90 кГс/см2; отсчетом. - количество резисторов – 4; - сопротивление - 100 Ом; - основная погрешность 1,5%; - диапазон температур - 30+100 0С; - питание - 6 В. Рис.16.8. Преобразователь давления. 16. 3 Электромагнитные, емкостные,и индукционные преобразователи. Эти преобразователи подразделяются на индуктивные, взаимоиндуктивные (трансформаторные), емкостные и индукционные. В индуктивных и емкостных 62 под воздействием входной величины - перемещения меняется соответствующая величина, во взаимоиндуктивных - меняется коэффициент взаимной индукции (трансформации), в индукционных - при изменении магнитного потока наводится ЭДС. Для индуктивного дифференциального преобразователя, изображенного на рис. 16.9, если пренебречь сопротивлением магнитной цепи и активным сопротивлением обмоток: w 2 0S w 2 0S 16.9 L  L  , L  L  x0  x x0  x w - количество витков; S - площадь магнитной цепи; х - перемещение якоря, 0=4.10-7 Гн/м. Такая конструкция преобразователя повышает чувствительность при включении по дифференциальной схеме, уравновешивает усилия на якорь и исключает влияние температуры. Используется схема рис. 16. 10. Рис.16.9.Индуктивный преобразователь.     U  1 1  В случае RВХ=∞    jA j A  E R R  x0  x x0  x    где А=w20S   U x  , E x0 A при R  и RВХ=16. 11 x0 При малых х это значит, что R=L. Выражение 16.10 показывает, что характеристика преобразователя Рис.16.10.Дифференциальная схема линейна. включения. В реальных преобразователях сопротивление обмотки приводит к сдвигу фазы U относительно Е, и усилитель должен иметь фазовый детектор. Индуктивные преобразователи обычно питаются напряжением высокой частоты, что ограничивает их промышленное использование. Предназначены для измерения малых изменений индуктивности. Емкостный преобразователь перемещения, показанный на рис. 16. 11 может быть использован в схеме аналогичной рис. 16.10, но чаще используется высокочастотный трансформатор, как показано на рис. 16. 11. При линейном изменении емкости за счет изменения площади пластин: C+C=A(х0+х), C–C=A(х0–х), 1 1 Z11=1/jx  0+x),Z2=1/jx , Z 2 0–x) . jA X 0  X  jAX 0  X  63 Решая систему уравнений для контурных токов, имеем:  I 1 ( Z1  R )  I 2 R  E  I 2 ( Z 2  R )  I 1 R  E  (I  I )R  U 1 2  15. 12 Рис.16.11.Трансформаторная схема включения емкостного пребразователя. Определитель системы: D D U  Z1  R R R Z2  R R R 1 Z1  R R E R R 0  ( Z1  R )(Z 2  R )  R 2 Z2  R E  ERZ1  R   Z2  R  R 16.13 16.14 Отсюда: U D U Z2  Z1   16.15 Z1Z2 E DE Z1  Z2  R Используя выражения для Z1 и Z2, ранее приведенные, получим: U X U/Е=х/х 0  при R<C0, RBX= и малых х. E X0 Емкостные преобразователи также требуют высокочастотный источник питания,причем для использования промышленной частоты требуется усилитель с крайне высоким входным сопротивлением. Усилитель должен иметь фазовый детектор, так как U сдвинуто по фазе относительно Е при конечных R и RBX. Емкостные преобразователи по тем же причинам, что и индуктивные, имеют ограниченное промышленное применение. Используются также для измерения малых изменений емкости. Измерение больших перемещений при помощи 64 индуктивных и емкостных преобразователей осуществляется при специальном конструировании преобразователей. Для взаимоиндуктивного (трансформаторного) преобразователя перемещения линейного дифференциального трансформатора (ЛДТ), выполненного по схеме рис. 16. 12 можно записать: E=I1(R1+jL1)+j(M1–M2) O=j( M1–M2)I1+I2(ZH+jL2) 16. 16 Отсюда: U jM1  M 2   ZH 16.17 E Z1 ( Z2  ZH )  2 (M1  M 2 ) 2 Или, при ZH=RH и M1,2=М0Aх  j  M 2  M 1  U j  2 AX jX   C e j 2 X 16.18      jC 1 1 U/Е=j(М 2-М1)/R E R 1=2jAх/R1=jC R 1х=С1хe 1 1 Реально RH, поэтому:   j ( j    U j2AX   U/Е=2jАх/R 1+R`+jL`=С C 2 e  2  X 2хe 15. 19 16.19 E R 1  R   jL  Конструкция ЛДТ показана на рис. 16. 13, где w1, w2 - обмотки, 1 - магнитный экран, 2 - немагнитная трубка, 3 магнитный плунжер. Магнитная цепь разомкнута и связь катушек определяется положением плунжера относительно электрического нуля (0). При изменении х в диапазоне 0 ÷ хмакс взаимная индукция меняется от М1 до Ммакс. Поэтому: Рис.16.12.Взаимоиндуктивный преобразователь M  M0 M 0 максMAKC МM , 2 0(М -М0)х/х0 X 1,21=М X MAKC Следовательно 16. 19 можно записать так: j U/Е=Сe ххмакс 16.20 ЛДТ являются широко распространенными преобразователями перемещения с линейной характеристикой при ХМАКС=1,5; 2,0; 2,5 мм. для типов ПД 3, 4, 5. Питаются напряжением промышленной частоты, обычно 12 В, 50 Гц. 65 Индуктивные и емкостные преобразователи позволяют реализовать малогабаритные устройства для измерения неэлектрических величин, работающие совместно с другой аппаратурой - генераторами высокой частоты, усилителями. Используются для диагностики систем энергоснабжения и энергетических машин и установок, когда необходимо Рис.16.13.Устройство производить измерения различных ЛДТ. неэлектрических величин в динамике. Одноканальный комплекс для измерения давлений ДД-10 показан на рис. 16. 14. Индуктивный преобразователь, состоящий из рабочей мембраны, на которую действует давление p, и компенсирующей - нерабочей, соединяется с вторичной аппаратурой, состоящей из генератора (Г), усилителя с фазочувствительным детектором (У). Возможно измерять статические давления с помощью стрелочного прибора и записывать динамические процессы изменения давления с помощью магнитоэлектрического вибратора (В). Основные характеристики ДД-10 и ИД-2М: Диапазон давлений - 5-300 кгс/см2; Диапазон частот - 0 ÷ 300 Гц; Индуктивность – 0, 35 мГн; Начальный зазор – 0, 35 мм; Частота генератора - 10 кГц; Характеристика преобразования - линейная; Установка - резьба 2М301, 5; Диапазон t0 50 0C. Измерительный комплекс с емкостным преобразователем ЕДО показан на рис. 16. 15. Комплекс состоит из собственно преобразователя с мембраной, на которую действует давление р и вторичной аппаратуры - генератора (Г), усилителя (У) и емкостного моста состоящего из дифференциального конденсатора С1, С2 и подстроечных емкостей Сд, Ск. Основные характеристики ЕДО и ЕИ-5М: Диапазон давлений – 0,8 - 1 кгс/см2; Диапазон частот - 0 –2,5 кГц; Емкость 25 пФ; Рис.16.14.Индуктивный Изменение емкости 5 пФ; преобразователь. Частота генератора - 14 кГц; -Характеристика - линейная; Установка - резьба М181; 66 -Диапазон t0 :0300 0С. Измерение давления с ЛДТ реализовано в манометре МЭД со вторичным прибором ЭПИД, построенном на компенсационном принципе. Схема приведена на рис. 16. 16.Первичный преобразова-тель (1) использует манометрическую пружину, деформация которой перемеРис.16.15.Емкостный преобразователь. щает плунжер преобразователя. Плунжер вторичного преобразователя перемещается с помощью профилированного кулачка (К) с помощью реверсивного двигателя (РД) до состояния U=0, т. е. когда на выходе усилителя (У) напряжение не станет нулем. Угол поворота стрелки  пропорционален измеряемому давлению р. Основные характеристики МЭД с ЭПИД: Диапазон давлений - от 1 до 1600 кгс/см2 для разных модификаций. Диапазон частот - постоянное давление; Основная погрешность 2,%; Характеристика - линейная; Диапазон t0 +5 ÷50 0С; Питание - 220 В, 50 Гц; - Вторичный прибор - ЭПИД; Приведенные примеры реализации средств измерений неэлектрических величин с помощью электромагнитных и емкостных преобразователей не охватывают огромного разнообразия современных приборов отечественного и зарубежного производства, однако они показывают сложности используемых электрических схем и различные методы измерения. Индукционные преобразователи основаны на законе электромагнитной индукции, который для проводника длиной l, движущегося в поле с индукцией В со скоростью связывает ЭДС, наводимую в нем соотношением: еBlV для взаимоперпендикулярных направлений В и V. Тахогенераторы, с этой точки зрения, являются преобразователями угловой скорости в напряжение постоянного либо переменного тока. Существуют 3 вида тахогенераторов переменного тока с вращающимся магнитом (рис. 16. 16 а), постоянного тока (рис. 16.16 б), переменного тока с короткозамкнутым ротором (рис. 16. 16 в). 67 Рис.16.16.Манометр с ЛДТ. Для тахогенератора переменного тока с магнитом, имеющим число пар полюсов 2р и соответствующим числом обмоток: pn e  Cn sin t, 16. 21 30 где n - частота вращения [об/мин], С - постоянная, зависящая от индукции В. Для тахогенератора постоянного тока: е=Сn , 16. 22 где: С - постоянная, зависящая от ЕВ. Для тахогенератора переменного тока с короткозамкнутым ротором: е=СnE sin t, где:  -частота напряжения возбуждения ЕВ.. Тахогенераторы обычно устанавливаются на валу механизмов и имеют собственные подшипники, ограничивающие предельную частоту вращения. Основные характеристики тахогенераторов постоянного тока СЛ, ТД: Удельная ЭДС - 16 В.с/об; Ток нагрузки - до 0,1 А; Скорость - до 7000 об/мин; Напряжение возбуждения - 6; 24; 27; 110 В; Характеристика - линейная. Основные характеристики тахогенераторов переменного тока ТГ, АТ: Напряжение возбуждения - 110; 115; 127 В; Частота тока возбуждения - 50; 400; 500 Гц; Ток возбуждения - от 0, 05 до 0, 3 А; Скорость - до 6000 об/мин; ЭДС на выходе 20  30 В; Характеристика - линейная. 68 Рис.16.18.Импульсный тахогенератор. Рис.16.17.Схемы тахогенераторов. Для высокоскоростных энергетических машин используются импульсные индукционные преобразователи, показанные на рис. 16.18. Они представляют собой ферромагнитный диск (1) обычно с 60 зубцами и магнитную головку(2), устанавливаемую с зазором . Диск устанавливается на вал механизма. Практически синусоидальный сигнал, частота которого измеряется цифровым частотомером, равен: е=Е(В, ) sin (zn/60) t=E(B, ) sin nt 16. 23 Основные характеристики преобразователя ИДУС: Диск - 80 мм с Z=24; Зазор – 0,5 - 1 мм; Число витков – 150. 16. 4. Особенности использования электромагнитных и емкостных преобразователей при энергетическом аудите. При использовании обычных электромагнитных и емкостных преобразователей в энергетическом аудите оборудования, часто возникают проблемы миниатюризации преобразователей, передачи информации по каналам связи, электроснабжения, повышение частотного диапазона измеряемых величин, многоцелевого использования, многоканальности измерений и т. д. Эти задачи могут быть решены на современном уровне путем использования преобразователей как элементов резонансного контура LС генератора, изменяющего частоту при малых изменениях параметров контура. 1 Для генератора с LC контуром по схеме рис. 16.18 f0  , откуда 2 LC изменение частоты, как мера изменения ,: скажем,емкости 69 f  f 0 C 2C 16.24 Значит, при малых C, L можно получить определенную линейность и достаточное изменение частоты. Удобнее использовать емкостный преобразователь. Подобные измерительные комплексы обычно создаются по схеме на рис. 16. 19, где показан один канал комплекса,разработанного в МЭИ, состоящий из генератора (Г), резонансного усилителя-ограничителя (У-О), частотного детектора (ЧД) и усилителя постоянного тока (У). Генератор питается по кабелю через дроссели Lд. Высокочастотный сигнал передается через емкости связи CC. Использование микроэлектронных схем позволяет расположить генератор вблизи преобразователя С, сводя к минимуму паразитные емкости и индуктивности и обеспечить малые размеры преобразователя. Примером аналогичного решения 16.18.Включение емкостного является многоцелевой комплекс преобразователя в контур генеDISA, основные характеристики ратора. которого для различных комплектующих преобразователей таковы: - измерение постоянного давления 25÷150 кГс/см2; измерение постоянного давления 0,1  0  +0,1 кГс/см2; измерение переменного давления 1  +2 кГс/см2 и 1  +40 кГс/см2; измерение амплитудных колебаний; измерение угловых колебаний; измерение частоты вращения. Генератор имеет частоту 50, 6 Мгц при L=1020мкГн, С=040 пФ. Комплекс содержит электронный осциллограф, позволяющий наблюдать динамические процессы. Максимальная длина кабеля 20 м. Как видно из номенклатуры преобразователей, комплекс предназначен для диагностики машин и установок. Для измерения давлений используются емкостные преобразователи с мембраной, выполненной заодно с корпусом. Для измерения колебаний - индуктивные преобразователи. Рис.16.19.Измерительный канал комплекса МЭИ. Аналогичный комплекс для измерения давлений от 1 до 100 кГс/см2 по 5 каналам с емкостными преобразователями, выполненными с использованием керамики с напылением серебра, что позволяет проводить 70 высокотемпературные измерения вплоть до 300 0С с основной погрешностью около 1%, разработан в МЭИ для диагностики энергетических машин. 17. Измерение температур В промышленных приборах для измерения температур применяются терморезисторы и термопары, как преобразователи температура в сопротивление и ЭДС. Терморезисторы подразделяются на проводниковые (термометры сопротивления) и полупроводниковые (термисторы). Термопары используют эффект Зеебека, когда при соединении разнородных металлов возникает ЭДС, зависящая от разности температур т.н. “горячего “ и “холодного” спая. Проводниковые терморезисторы используют (Cu), платину (Pt) и никель (Ni), сопротивления которых зависят от . Для Сu, наиболее распространённого материала для  до 200С, которые не используется в ЕЭС, но разрешён в РФ: R=R0(1+) 17.1 В настоящее время употребляется средний температурный коэффициент 1 R 100  R 0 1 сопротивления в диапазоне 0 – 100С  0,100   [K ] , R0 100 где R0 при 0С, R100 при 100С. -3 -1 Для Cu, Pt, Ni 10 [K ] равны 4,27; 3,85; 6,17, а диапазоны  ,соответственно, –50+150С; –0+180С; –200+270С. Стандартные терморезисторы имеют R0=100 Ом. В РФ медные (Сu) терморезисторы ТСМ имеют R0=10,50,53,100 Ом. Полупроводниковые терморезисторы имеют отрицательные, обычно, коэффициенты сопротивления, значительно превосходящие коэффициенты проводниковых терморезисторов. Зависимость R() следующая: R  2  R 1e  1 1 B   1  2    , 17.2 где :R2 -при 2[K]; R1 -при 1=273[K]; B- (310-3 - 410-3K). Рис.17.1.Схемы включения проводниковых терморезисторов. В РФ в качестве номинала для разных типов полупроводниковых терморезисторов принимается R20˚ ,изменяющееся от кОм до МОм.Высокое сопротивление и значительный температурный коэффициент вляются 71 преимуществом этих резисторов перед проводниковыми,одноко нелинейность и нестабильность характеристик являются недостатками.Диапазон температур от –20 до +200С. Для измерения сопротивлений используются обычные схемы – мостовые,логометрические,показанные на рис.17.1. Термопары, представляющие собой преобразователи температуры в ЭДС имеют следующую зависимость: E= E1-E2 , 17.3 где: 1– температура “горячего” спая, 2 – “холодного “. При неизменной 2: E = E1–С , 17.4 где :С – постоянная. Рис.17.2.Термопара. Обычно для измерения ЭДС используется милливольтметр постоянного тока, как показано на рис.17.2., ЭДС холодного спая автоматически компенсируется в схеме рис 17.3. Здесь:  R (R  R 2 )  R 2 (R 3  R M )  ER M ER 2 U    M 1  R 3  R M R1  R 2  (R 3  R M )(R 1  R 2 )  17.5  R 0 R 1  R 2 R 3  R 1R 0 2   E  [R 3  R 0 (1  )(R 1  R 2 )]  Полагая, что терморезисторы из меди: Rм=(1+2) и учитывая, что при равновесии R1R0=R2R3, получаем: U=21R3R0(1R2R1. 17. 6. Если условия равновесия записать, как R1/R2= R3/R0 и положить R3/R0> откуда: U21R3R021R0R3 R0R3. Поэтому: RoR3. 17.7 Используется в качестве компенсирующего медный термометр сопротивления, расположенный в месте “холодного”спая. Для измерения ЭДС термопар используются милливольтметры,потенциометры. Поскольку сопротивление термопары равно нулю,то сопротивление линии и измерительного прибора не оказывают влияния на погрешность измерений. Терморезисторы и термопары имеют защитную арматуру – чехол,который снижает динамические свойства Рис.17.3 Компенсация ЭДС холодного спая. Постоянная времени , определяемая при скачкообразном изменении  от 100С до температуры окружающей среды,находится в пределах от десятков 72 секунд до минут и зависит от конструкции чехла. Голые термопары имеют постоянную порядка секунд. Для исключения влияния ЭДС ,возникающих в местах соединения проводов линии (Сu) c проводниками термопары(А,Х), используется особое построение схем соединений. Пример схемы многоточечного измерения температур приведен на рис.17.4.“Холодный” спай находится при 0, измеряемые температуры 1’, 1’’. В термопарах используются провода из специальных сплавов: хромель(Х)–алюмель(А); хромель(Х)-копель(К) и другие. Первые две пары (ХА), (ХК) имеют ЭДС соответственно 4,1 и 6,95 мВ на 100С. . 18. Измерение расхода теплоносителей и тепловой энергии. 18.1 Общие вопросы и классификация методов. Рис.17.4.Многоточечное измерение температур термопарами. Различают объёмный и массовый расход GV и GM , связанные между собой плотностью энергоносителя (P,V,), причём: GM=GV 18.1 В случае =const (несжимаемая жидкость): GV=Fc и GM=Fc, 18.2 где: F – cечение канала; с – средняя скорость;  – плотность. Поскольку средняя скорость зависит от профиля скорости в канале, а плотность – от параметров энергоносителя, объёмные расходомеры используют изменение скорости либо суживающиеся устройства, а массовые– дополнительно требуют введения поправок на плотность либо создаются для ограниченного диапазона массовых расходов. Расходомеры используют различные методы, однако в промышленном энергоснабжении используются ограниченное количество. Объёмные расходомеры непосредственного действия подразделяются на расходомеры с неподвижными и движущимися камерами. Принцип действия – дискретное дозирование объёмов. Эти счётчики широко используются в бытовых целях для жидкости и газа малых расходов. Объёмные расходомеры косвенного действия бескамерные ,и измеряют расход путём определения скорости потока. Турбинные счётчики предназначены для измерения больших расходов жидкости и газа и широко используются в промышленности. Точность измерения около 1%. Расходомеры переменного перепада измеряют расход по перепаду давления на гидравлическом сопротивлении, находящемся в трубопроводе. Эти расходомеры широко распространены в практике измерений расхода и не имеют подвижных частей. Точность 1-2%. 73 Расходомеры аэромеханические (ротаметр) измеряют расход путём измерения силы, действующей на обтекаемое потоком тело. Предназначены для измерения больших расходов с точностью около 1-2%. Дистанционные измерения реализуются сложно. Расходомеры магнито-индукционные измеряют расход электропроводных жидкостей по величине разности потенциалов на изолированных электродах, возникающих при разделении электронов и ионов в магнитном поле. Имея высокую точность, эти расходомеры представляют сложные электронные устройства и широкого распространения в настоящее время пока не получили, но находятся в стадии развития и совершенствования. Ультразвуковые расходомеры по двухканальной схеме измеряют расход по скорости потока, измеряемой по прохождению звука в противоположных направлениях в потоке жидкости. Точность измерений составляет величину порядка 1%. Эти расходомеры также сложны в устройстве. Вихревые расходомеры основаны на измерении частоты вихрей, возникающих в дорожке Кармана при обтекании тел, расположенных в потоке. Частота вихрей в определённом диапазоне скоростей пропорциональна объёмному расходу. Частота сигнала определяется с помощью электрического преобразователя. Точность измерений составляет около 1%. Если известен массовый расход, то, используя 18.2: расход тепловой энергии (тепловая мощность): Q=GMi, 18.3 где: i – энтальпия теплоносителя. При сжигании энергоносителя (топлива): р P 18.4 T qG M,q H QQ =G т м н р где:qн – низшая располагаемая теплота сгорания. Расход тепловой энергии ,вырабатываемой или потребляемой энергетическими установками или потребителями при равенстве расхода энергоносителя на входе и выходе : Q=Gм(iвх iвых) . 18.5. Для источников тепла: iвх< iвых,для потребителей: iвх> iвых. Количество потребляемой тепловой энергии за время = 1-2: 2 G M id QQ =Gмid 18.6 1 Из изложенного видно,что главной задачей ,позволяющей решить проблему учета потребления и выработки тепловой энергии является измерение расхода ,поскольку последующие процедуры представляют собой вычислительные операции ,если имеются диаграммы расхода и параметров энергоносителя,и,в простейшем случае при i=const. сводятся к обработке диаграмм. 18.2.Расходомер переменного перепада Этот метод получил преимущественное распространение в промышленном энергоснабжении ввиду несомненных преимуществ, заключающихся в простоте 74 первичного преобразователя, широкого диапазона измерений расхода, отсутствии подвижных частей. Расходомер переменного перепада показан на рис.18.1,а и состоит из суживающего устройства (I), встроенного в трубопровод, первичного прибора (II) – дифференциального манометра с мембраной и ЛДТ, являющимся преобразователем разности давлений в перемещение, и вторичного прибора (III), осуществляющего дистанционное измерение изменения напряжения на выходе первичного прибора компенсационным способом. Распределение статического давления в трубопроводе при наличии сопротивления – суживающегося устройства показано на рис 18.1,б. Перепад давлений p= р1-р2 является мерой расхода GV. В общем случае: GvF02p , 18.7. где:  - коэффициент расхода; F0 - cечение суживающегося устройства;  - плотность энергоносителя; р- перепад давлений. Коэффициент расхода  характеризует течение в сужении и является функцией числа Рейнольдса: Re4Gvd , 18.8 где: d  диаметр,   кинематическая вязкость. Коэффициент расхода  1, т.о. определяет диапазон расходов, где  const. При Re>Reкр  const. Для каждого суживающегося устройства – диафрагм,сопл различных нормализованных размеров ,которые определяются соответствующими нормалям и ГОСТ Reкр имеет постоянное значение в определенном диапазоне расходов. Для измерения расходов в нужном диапазоне необходимо выбирать суживающееся устройство с большим Reкр и отношением сечения сужения к сечению трубопровода 0,4-0,5. Предвключенный участок трубы должен иметь длину L10 d. В случае измерения расхода воды при , = const. и линейном преобразовании перепада давлений шкала расходомера может быть градуирована в единицах массового либо объёмного расхода при условии выполнения операции по извлечению корня. В изображенном на рис.18.2 дифманометре это осуществляется с помощью механического устройства – кулачка, что позволяет получить линейную шкалу. Дифманометр состоит из суживающегося устройства (1) в виде диафрагмы либо сопла, на котором имеется разность давлений р, измеряемая первичным прибором (I) с ЛДТ (2), преобразующим р в U1,зависящее от х. Вторичный прибор (II), содержащий усилитель (3) с реверсивным электродвигателем (5) и ЛДТ (4), является компенсатором, который уравновешивает рассогласование U=U1–U2 до U=0. При этом плунжер ЛДТ (4) линейным кулачком (6) перемещается до состояния U=0, то-есть угол поворота кулачка 1=С1р. 75 Корнеизвлекающий кулачок (7) осуществляет операцию извлечения корня, поэтому =С р , и шкала градуируется в единицах расхода. Расходомеры для воды и несжимаемых жидкостей выполняются показывающими и оснащаются регистрирующими и контактно-регулирующими приборами .Суммарное потребление может быть определено счетчику, либо планиметрированием диаграммы. Расходомеры для сжимаемого энергоносителя –газа или пара выполняются по сложной схеме с введением коррекции по р, , а в ряде случаев и влагосодержания. Рис.18.2 Устройство дифманометра. Рис.18.1 Устройство расходомера переменного перепада (а) и распределение статического давления в трубопроводе (б). Принципиальная схема такого расходомера показана на рис.18.3. Коррекция по р,  производится с помощью реостатного преобразователя давления (8) и термометра сопротивления (9),включенных в неуравновешенные мосты М1 и М2 . Для моста ,в плечо которого вводится корректирующий сигнал по давлению R(р) ,напряжение на выходе U1 , будет равно: 17.8 U1=[R(р)R4–R3 R2]/[R(р)(R3+R4)+R2(R3+R4)]=СpR(р)К1К2/[R(p)K3+K4]= В этом случае: Ср K1R(р)/К3 R(р)+K4 К2/К3 R(р)+К4 =рК5 R(р) К6=р К(р) при R(р)K3+K4const. 18.9 В этом случае: СрК(р)  –  Аналогично вводится коррекция по температуре мостом М2. Расходомеры переменного перепада давления с электромеханическими вычислительными устройствами составляет подавляющее большинство аналогичных приборов. Их положительными качествами являются: отсутствие движущихся частей в потоке; лёгкость выбора суживающегося устройства, так 76 как нормы расчёта диафрагм и сопел позволяют получить необходимый перепад давления при установке в трубопровод заданного диаметра; осуществление дистанционных измерений; длительный ресурс работы. В качестве недостатков необходимо отметить: трудности измерения малых расходов; погрешности при пульсации расхода; небольшой диапазон измеряемых расходов порядка 3  5 GVмин; зависимость показаний от параметров среды, что требует введения коррекции по P,; необходимость выполнения вычислительных операций для определения расходуемой тепловой энергии и теплоты сжигаемого газа. Рис.18.3 Схема расходомера переменного перепада давления. Расходомеры с дифманометрами изготавливаются на различные пределы измерений расхода при давлениях от 10 Па до 0,63 МПа и имеют класс точности порядка 2. В качестве преобразователей перемещения в напряжение используют ЛДТ, но некоторые приборы, чаще тепломеры, построены на ферродинамических преобразователях угла поворота в напряжение типа ПФ. Блок-схема расходомера приведена на рис.18.4, где ДМ – дифманометр, ЛДТ – линейный дифференциальный трансформатор, МФС  функциональный мост, У – усилитель, ЭД – электродвигатель, ВУ – вычислительное устройство (кулачок). Рис.18.4 Блок-схема расходомера с дифманометром. 77 Тепловой поток (мощность) при передаче его несжимаемым энергоносителем (водой) выражается как : Ф=FCi=GMi[Джс-1] . 18.9 В случае, когда тепло отдаётся, либо подводится к объекту, как показано на рис.18.5: Ф=GMi=GM(i1-i2)=GM(с11-с22) , 18.10 где: с1,с2 – теплоемкости. Рис.18.5 Передача тепловой энергии теплоносителем. Таким образом измерение тепловых потоков и количества тепла требует в первую очередь измерения массового либо объёмного расхода и определения удельных теплоёмкостей и температур. Для несжимаемых энергоносителей (жидкостей), где с=сonst и не зависит от р: Ф=GMс(1-2)[Джс-1] . 18.11 Для сжимаемых энергоносителей задача усложняется ,поскольку теплоемкости являются функциями температуры и давления.Поэтому измерительные приборы создают для узкого диапазона р и , либо по этим параметрам вычисляют энтальпии тем или иным способом ,и вводят корректирующие сигналы в измерительную схему.Энтальпии аппроксимируют зависимостями вида:  i=a+b+c/d+p)e+f/g+) f,  c   e   17.12 i  a   b  18.12    p  g    где:a……g - const. Блок-схема тепломера, использующего дифманометр (1) и преобразователь давления (2) с вычислительным устройством (3) показана на рис.18.6. В вычислитель ВУ вводятся средние значения 0,0,сP0 диапазона параметров энергоносителя и корректирующие сигналы по температуре 1, 2. Вычислительные операции в ряде тепломеров выполняются либо электромеханическими устройствами – функциональными кулачками и решающими мостами,либо аналоговыми и цифровыми вычислительными устройствами. 78 Рис.18.6.Схема тепломера с дифманометром и корректирующими сигналами. В тепломерах в качестве преобразователей наряду с ЛДТ используются ферродинамические преобразователи ПФ, схема которого приведена на рис.18.7. Он имеет обмотку возбуждения W1 и обмотки смещения W2, W2‘, и служит преобразователем угла поворота  в ЭДС Е1. Е1= ЕСМ+С, где: С – const. Пример тепломера для воды с дифманометром на ЛДТ и преобразователем на ПФ с введением поправок на температуру  приведён на рис.18.8. В общем случае: GM=Kd2KP 18.13 где: К - const.; K- поправка на расширение d; - поправка на расширение среды; d - диаметр; - коэф. расхода; - плотность. Рис.18.7 Схема ферродинамического преобразователя. Для жидкости : =1, i=f(), =f(), K=f(), поэтому: Q= GMi= K1 K2i2р 18.14 где: K1= Kd2= const. Сложная функция K2i2=F() аппроксимируется зависимостью : FCD. Вследствие этого выражение 18.14 становится: Q=K1pCD 18.15 , 79 Рис.18.8 Схема тепломера для воды ферродинамическим преобразователем. с дифманометром на ЛДТ и Основные соотношения для измерительной схемы следующие: - на выходе моста М2 при Rвх.ус= : U2= i1R4-i2R5; - ток, питающий мост при активных сопротивлениях R0 , RP: R4  Ri=U R 5  1R 6  (R 4+R5+R6+R(R4+R6)(R5+R+(R0+RP); i ( R4  R6 )( R5  R )  ( R0  RP ) i2=i(R4+R)/(R4+R5+R6+R) Токи i1 и i2i1равны i1=i(R5+R)/(R4+R5+R6+R), - токи и i2 равны: Отсюда следует, что U2 равно: U2=U1(R4R - R5R6)/(R+R0+Rp)(R4+R5+R6+R)(R4+R6)(R5+R) U1a/bc+d U1(K10 – K11)/(K12+K13R), где: a=R4RR6R5; b=R0Rр; c=R4+R5+R6R; d=(R4+R6)(R6R). Аналогично для моста М1: U4=U3 a1/(b1c1+d1)=U3(K14K15R)/(K16+K17R) . K  K 15 R a1  U 3 14 b1c1  d1 K 16  K 17 R Блок-схема тепломера приведена на рис. 18. 9. U4  U3 Ред Рис.18.9.Блок-схема тепломера. 18.16 80 Отсюда следует: K=pR(R) RR. 18.17 рR/RRR p  RR. 18.18 Сравнивая 18. 18 и 18. 15 видим, что шкала тепломера в данном варианте нелинейна, но отсутствие расходомера как промежуточного узла повышает точность измерений. Описанные приборы являются электромеханическими устройствами, осуществляющими вычислительные операции с помощью решающих мостов и функциональных кулачков ,поэтому их быстродействие ограничено электродвигателем с редуктором. Электронные расходомеры и тепломеры имеют более высокое быстродействие и выполняются с использованием операционных усилителей. Блок-схема такого расходомера приведена на рис. 18. 10. Выходным преобразователем здесь является дифференциальный манометр. Рис.18.10.Электронный тепломер. Здесь ДМ - дифманометр, П - ферродинамический преобразователь, МФС мостовая функциональная схема, НП - нормирующий преобразователь, ПНЧ преобразователь напряжения в частоту, СЧ - счетчик. Наиболее современным и сложным теплосчетчиком, использующим электромагнитный расходомер, является теплосчетчик ТС 20 предназначенный для контроля и коммерческого учета тепла как индивидуальный прибор, так и элемент системы автоматизированного учета энергии (АСУЭ). Его блок-схема приведена на рис.18.11. Рис.18.11.Теплосчетчик с электромагнитным расходомером. Теплосчетчик состоит из 1 - электромагнитного расходомера, 2 - блока измерения расхода, 3 - регистратора расхода, 4 - интегратора , 5, 6 термометров сопротивления прямого и обратного трубопроводов, 81 7 - вычислительного устройства с индикацией теплового потока и интегрирования, 8 - внешнего регистратора. Возможности теплосчетчика следующие :  Измерение объемного расхода местным прибором и выдача сигнала в виде постоянного тока 0 - 5 мА;  Регистрация расхода в % от максимального расхода;  Интегрирование расхода;  Автоматический учет , i;  Индикация количества тепла в цифровой форме и интегрирование;  Передача сигнала в АСУЭ в виде постоянного тока 0 - 5 мА либо частотно-импульсного сигнала. Из объемных расходомеров косвенного действия широко распространены турбинные счетчики, выходной сигнал которых представляется частотой импульсов, вырабатываемых бесконтактным электрическим преобразователем либо постоянным током 0 - 5 мА. Известны счетчики холодной, горячей воды, газа УВК, УВТГ с механической передачей, и другие, а также шариковые расходомеры “САТУРН” на расход от 2, 5 до 600 м3/ч, давление до 64 кГс/см2 и температура до +100 0С. Класс точности порядка 1 - 2 %. Электрический выход в виде тока 0 - 5 мА ,либо напряжения 0 - 100 мВ. Зарубежные счетчики ДеХевиленд типа Поттер и фирмы Бопп и Рейтер типа Ротоквант имеют точность 0, 25 при расходе от 100 до 500 л/мин и электрический частотный выход. Аэромеханические расходомеры (ротаметры) применяют для местных измерений расходов жидкости и газа. Получение электрического сигнала сложно и промышленных приборов с дистанционным выходом не существует. Приборы просты, не требуют обслуживания, однако необходима их градуировка. Класс точности порядка 2 %. Требуют вертикальной установки. Магнитно-индукционные (электромагнитные) расходомеры - сложные электронные приборы. Измеряют расход электропроводных жидкостей. Имеют следующие преимущества:  линейная зависимость выходного сигнала (напряжения) от скорости;  отсутствие элементов в потоке;  независимость измерения от параметров теплоносителя;  возможность измерений нестационарных расходов;  широкий диапазон измеряемых расходов. Основные характеристики теплосчетчика КВАНТ ТС-20 с электромагнитным расходомером приведена ранее. Класс точности 0,5. Температура tпр=+70-150 С, tобр=+30-70 0С. Число разрядов счетчика - 6. Основные погрешности по аналоговому и счетному выходу 1,5 %. Используется для измерения расхода и тепломерах в системах АСУЭ. Ультразвуковые расходомеры также сложные электронные приборы. Имеют такие же достоинства как магнитно-индукционные и постоянно развиваются. Используются для измерений расхода воды и жидкостей. Вихревые расходомеры достаточно просты по конструкции и удобны в эксплуатации, однако имеют ограниченный диапазон измерения расходов и требуют специальных устройств для подготовки потока перед генератором вихрей, расположенным в потоке. Находятся в стадии развития. Выходной сигнал получается в виде частоты импульсов, даваемых преобразователем. 82 18. 3. Основные расходомеры и тепломеры, выпускаемые в РФ. Тип Основн. Название устройства привед. погрешн. СПТ-92 перепад 2 СПГ-91 СПГ-702 СПГ-703 перепад перепад перепад 2 2 2 СПТ-920 э.-м, у.-з. вихр. 1 СПТ-940 турб. 2 UTC-1 ТС-43 у.-з. у.-з. ЕНХАЧЕТ Ду[мм] Выходной сигнал Табл. 18. 1 Возможности Среда станд. диафр. -”-”спец. диафр. комплект. преобраз. 0-0,5 мА 4-20 мА частота -”-”- вода -настройка на Ду; газ газ газ 0-0,5 мА 4-20 мА вода частота вода 1,5 4 счетчик воды 65-120 10-300 -табло 8 разряд; -диагностика; -передача по линии; -контроль нуля; -сигнал неисправн; -выход на ЭВМ. вода вода турб. 4 20-200 0-10 В 0-0,5 мА 4-20 мА частота МАРС турб. 2 65-200 частота газ РОСТ э.-м. 0,5 32-150 частота вода ТВ-1 э.-м. 0,5 50-200 0-5 мА вода СТ-150 турб. 2 32-150 частота вода ДРК-1 коррел. 1, 5 100 вода ЭП8004 э.-м. 0, 2 300-1200 ЭП8006 э.-м. 1, 5 300-1200 0-5 мА частота 0-5 мА частота 0-5 мА ЭП8011 перепад 1 0-5 мА частота вода вода вода вода -диплей по вызову; -дисплей по вызову; -эл. мех. счетчик; -дисплей по вызову; -мех. счетчик; -дист. измерение; -местное измерение; -дист. измерение; -проводная линия; -дисплей по вызову; -автономн. питание; -дисплей; -дисплей по вызову; -цифровой счетчик; -дист. измерения; преобр сигнала ЛДТ. 83 Литература. 1. Электрические измерения. Учебник для техникумов. Р. М. ДемидоваПанферова, В. Н. Малиновский, В. С. Попов и др. под редакцией В. Н. Малиновского. - М. : Энергоиздат, 1982. -392 с., ил. 2. Измерения в промышленности. Справ. изд. в 3-х кн. кн. 1. Теоретические основы. Пер. с нем. под ред. Профоса П. -2 изд. перераб и доп. - М. ; Металлургия, 1990.-492 с. 3. Измерения в промышленности. Справ. изд. в 3-х кн. кн. 2. Способы измерения и аппаратура. Пер. с нем. под ред. Профоса П. -2 изд. перераб. и доп. - М. ; Металлургия, 1990.-384 с. 4. Измерение и учет электрической энергии. Ф. А. Зыкин, В. С. Каханович. М.: Энергоиздат. 1982.- 104 с. ил. (экономия топлива и энергии). 5. Учет и контроль расхода теплоносителей и тепловой энергии:(методы и приборы) В. С. Каханович, Р. А. Калько., А. М. Апарович; Под ред. Кахановича В. С.- М.: Энергия, 1980. -232 с., ил. 6. Внедрение в практику приборов контроля и учета тепловой энергии, автоматизированных систем анализа и диагностики энергопотребляющего оборудования. Минтопэнерго РФ, Главэнергонадзор России, Региональное управление Госэнергонадзора “Центрэнергонадзор”.:М, 1994, -138 с.; ил. 84 Содержание. 1.Особенности измерений в энергоснабжении при эксплуатации и аудите…… 4 2.Основные метрологические понятия. Методы измерений и погрешности. Обработка и представление результатов измерений……………………………5 3.Приборы для измерений электрических величин ……………………………11 3.1. Магнитоэлектрические приборы …………………………………………11 3.2. Электромагнитные приборы ……………………………………………13 3.3. Электродинамические и ферродинамические приборы …………………14 3.4. Индукционные приборы……………………………………………………15 3.5. Электростатические приборы ……………………………………………16 3.6. Термоэлектрические приборы ……………………………………………17 3.7. Выпрямительные приборы…………………………………………………17 3.8. Основные приборы,устанавливаемые на щитах. Характеристики ……………………………………………………………18 4.Преобразователи токов и напряжений. Масштабирующие преобразователи …………………………………………19 5.Регистрирующие приборы………………………………………………………23 6.Контактные приборы …………………………………………………………26 7.Аналоговые электронные преобразователи …………………………………27 8.Цифровые измерительные приборы ……………………………………………30 9.Измерение токов и напряжений промышленной частоты ………………...…32 10. Измерение сопротивления на постоянном токе ……………………………33 11. Измерение сопротивления на переменном токе ……………………………38 12. Измерение активной и реактивной мощности………………………………40 13. Счетчики и системы учета энергии …………………………………………45 14. Измерение угла сдвига фаз и частоты ………………………………………52 15. Специальные приборы для измерения показателей качества электроэнергии………………………………………………………55 16. Измерительные преобразователи и средства измерений неэлектрических величин…………………………………………57 16.1.Особенности измерения неэлектрических величин с помощью первичных измерительных преобразователей ……………57 16.2. Резистивные преобразователи …………………………………………59 16.3. Электромагнитные преобразователи ……………………………………61 16.4. Особенности использования электромагнитных преобразователей при энергетическом аудите …………………………68 17. Измерение температур …………………………………………………………69 18. Измерение расхода теплоносителей и тепловой энергии …………………71 18.1 Общие вопросы и классификация методов ……………………………71 18.2 Расходомер переменного перепада ……………………………………72 18.3 Основные расходомеры и тепломеры,выпускаемые 85 в РФ .………………………………………………………………………81 Литература …………………………………………………………………………82