Когда дело касается измерений, люди становятся особенно внимательными. Мы проводим измерения с самого детства: на глаз оцениваем размеры и расстояния, массу и количество, полагаясь при этом на накопленный опыт, иногда ошибаемся. Наверняка мы за свою жизнь мы что-то переоценивали или недооценивали. Поэтому люди начали стандартизировать меры и изобретать измерительные приборы – копить опыт. Как следствие инженерами и учеными были созданы комиссии по измерениям и комитеты мер и весов. Все это позволило начать измерять вещи, ранее недоступные человеческому восприятию.
Взять, например, электрический ток или магнитную индукцию – как их измерить? Как вообще измеряют недоступные человеческому восприятию физические величины? Все происходит довольно просто. Главное здесь – определиться с точкой отсчета: надо взять некий эталон и получить математические зависимости между эталонной величиной и другими, смежными, величинами. Так поступили с силой тока – ее внесли в список основных физических величин и присвоили единицу измерения – Ампер. Напряжение, сопротивление и магнитный поток относятся к производным величинам и связаны с основной различными математическими зависимостями.
Допустим, необходимо измерить ток. Обычно это делают амперметрами. Первые амперметры были электромеханическими: они состояли из измерительных проводов, которыми его подключали к цепи, из катушки с сердечником и постоянного магнита. Прибор подключали в цепь измерения последовательно, в катушке начинал протекать ток, который создавал внутри нее магнитное поле. Оно взаимодействовало с магнитным полем постоянного магнита, и катушка, соединенная со стрелкой-указателем, отклонялась. Величину тока, то есть величину отклонения стрелки от нуля, определяли с помощью проградуированной шкалы. Градуировали ее с помощью эталона тока: через прибор пропускали ток заведомо известной величины, стрелка отклонялась, туда наносили значение этого тока. Потом так же поступали со следующими делениями на шкале.
Фото 1: Эталонная установка синусоидального тока
Как же измерить сопротивление проводника? Первые омметры состояли из источника известного напряжения и похожей на амперметр конструкции, соединенной последовательно с источником напряжения. При приложении напряжения по проводнику протекал ток, и аналоговый омметр дальше работал как амперметр, разве что шкала его была проградуирована в Омах. Как градировалась шкала? Величина протекавшего тока зависела от величины напряжения согласно закону Ома. В процессе градуировки измеряли заведомо известные эталонные сопротивления.
Фото 2: Мера сопротивлений прецизионная
Энергетика не стояла на месте, токи и напряжения росли, и измерительным приборам приходилось поспевать за быстрым развитием отрасли, их породившей. Дело в том, что огромные токи (или напряжения) могли легко разрушить приборы описанной выше конструкции. Поэтому вскоре появились трансформаторы тока (ТТ) и напряжения (ТН), по устройству особо не отличавшиеся от обычного трансформатора, «высшей» стороной подключаемого к высокому току или напряжению, а низшей, где протекает маленький ток или напряжение – к обыкновенному низковольтному амперметру или вольтметру, проградуированному соответственно величине, подлежащей измерению. У ТТ нельзя допускать режим холостого хода, т.е. размыкать вторичную обмотку – это выведет прибор из строя и может создать опасности для персонала. У ТН режим холостого хода является рабочим.
Перейдем теперь к электроизмерительным приборам, используемым сегодня. На смену аналоговым, «стрелочным» приборам, пришли цифровые, микропроцессорные. Они гораздо надежнее из-за отсутствия подвижных частей и удобнее в работе. Токи и напряжения в высоковольтных шкафах и устройствах измеряют с помощью трансформаторов тока и напряжения, через них также подключаются различные реле. За расходом электроэнергии следят с помощью цифровых счетчиков электрической энергии.
Обслуживающий и ремонтный персонал пользуется мультиметрами, сочетающими в себе функции омметра, вольтметра, амперметра и даже термометра. Для быстрого определения состояния оборудования пользуются электроизмерительными штангами и указателями напряжения, показывающими наличие напряжения, но не его величину. Токи могут измерять электроизмерительными клещами, а температуру токоведущих частей – инфракрасными термометрами, или пирометрами.
Фото 3: Указатель напряжения (1973 г.) и токовые клещи (1970 г.). Оба прибора до сих пор работают
В компании «ТМРсила-М» мы пользуемся большим количеством других приборов для проведения электрофизических измерений.
знакомству