LICEUL ENERGETIC NR.1 TRGU JIUAleea 23 August, nr.11, Trgu Jiu, Gorj

PROIECTPENTRU ATESTAREA COMPETENELOR PROFESIONALE NIVEL 3

CALIFICAREA: ELECTRONIC I AUTOMATIZRI

Profesor coordonator: Ivan EmilElev: Vldulescu Gheorghe

TEMA PROIECTULUI

Masurarea Intensitii Curentului Electric

2

CUPRINS Pag.-TEMA PROIECTULUI.........................................................................................................................2-CUPRINS..........................................................................................................................................3-ARGUMENT.....................................................................................................................................4

1. -MSURAREA TENSIUNILOR ELECTRICE.........................................................................................51.1 -MSURAREA DIRECT N CIRCUITUL DE CURENT CONTINUU.....................................................51.2 -MONTAREA VOLTMETRELOR N CIRCUIT...................................................................................51.3 -EXTINDEREA DOMENIULUI DE MSURARE................................................................................7

2. -VOLTMETRE CU MAI MULTE DOMENII DE MSURARE.................................................................92.1 -MSURAREA DIRECT A TENSIUNILOR N CIRCUIT DE CURENT ALTERNATIV..............................9

3. -CURENTUL ELECTRIC...................................................................................................................14

4. -AMPERMETRE............................................................................................................................174.1 -AMPERMETRE ELECTROMAGNETICE (FEROMAGNETICE)...........................................................204.2 -AMPERMETRE CU REDRESOARE..214.3 -AMPERMETRE CU TERMOCUPLU....224.4 -AMPERMETRE BAZATE PE EFECTUL HALL..................................................................................23

-BIBLIOGRAFIE.................................................................................................................................26

3

Argument

tiinta este un ansamblu de cunotine abstracte i generale,fixate ntr-un sistem coerent obinut cu ajutorul unor metode adecvate i avand menirea de a explica , prevedea i controla un domeniu determinat al realitaii obiective.Descoperirea i studierea legilor i teoremelor electromagnetismului n urm cu un secol si jumatate,au deschis o er nou civilizaiei omeneti.Problema mecanizarii n procesul de producie a aparut odat cu primele mijloace tehnice (obiecte,materiale) care adoptau eforturile fizice ale omului la cerinele interveniei asupra proceselor n sensul minimizarii acestor eforturi.n aceast etap omul este nemijlocit legat de procesul de producie , iar interveniile sale fizice si intelectuale sunt absolut necesare producerii de bunuri materiale .Conceptul de mecanizare a cunoscut o continu evoluie in strns corelaie cu evoluia proceselor de producie i cu evoluia tehnologic.Utilizarea unor manipulatoare , sisteme complexe de alimentare i transport, scule i materiale in procesul de producie , n cadrul unor fluxuri tehnologice bine definite reprezentnd etapa important in asigurarea produciei de bunuri materiale si n acelai timp cerina primar n vederea trecerii la etapa automatizrii.Prin automatizarea proceselor de producie se urmarete asigurarea tuturor condiiilor de desfaurare a acestora far intervenia nemijlocit a operatorului uman.Aceast etap presupune crearea a acelor mijloace tehnice capabile s asigure evolutia proceselor ntr-un sens prestabilit asigurndu-se producia de bunuri materiale la parametrii dorii.Lucrarea de faa realizat la sfaritul perioadei de perfecionare profesional n cadrul liceului, consider c se incadreaz in contextul celor afirmate mai sus.Doresc s fac dovada gradului de pregatire in meseriaTehnician in instalatii electrice avand cunotine dobandite in cadrul disciplinelor de invtmnt: Masinii electrice , Sisteme de reglare automata si Tehnici de masurare in domeniu.

41. Masurarea tensiunilor electrice

1.1. Masurarea directa in circuitul de c.c

Tensiunea electrica este definite ca diferenta de potential electric dintre doua puncte.Unitatea de masura pentru tensiuni in sistemul S1 este voltul, avand ca sinbol V.In general, tensiunile electrice se masoara prin metode de citire directa, cu aparate gradate in volti, numite voltmeter. In masurarile de mare precizie se utilizeaza metode de compensatie. La trecerea curentului electric printr-un aparat conform legii lui Ohm, la bornele acestuia apare o tensiune.

U=Ira

Din relatia de mai sus se deduce:

1.2. Montarea voltmetrelor in circuit

Pentru ca voltmetru sa masoare tensiunea electrica intre doua puncte ale unui circuit, el trebuie montat in paralel pe circuit intre cele doua puncte,astfel in cat tensiunea de masurat sa fie egala cu tensiunea de la bornele sale.

Ca si cazul ampermetrelor, la mutarea voltmetrului in circuit este necesar ca functionarea circuitului sa se modifice cat mai putin. In circuitul din figura 1,a,inainte de montare voltmetrului tensiunea intre punctele a,b este:

Dupa montarea voltmetrului (figurei 1.b), tensiunea intre punctele a, b devine:

5

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

Acest lucru posibil numai daca rv R (in suma R+rv, R sa poata fi neglijat fata de rv).Concluzie ! Pentru ca la montarea voltmetrului in circuit functionarea acestuia din urma sa se modifice cat mai putin, este necesar ca rezistenta voltmetrului sa fie ct mai mare decat rezistenta in paralel pe care se monteaza.

6

1.3 Extinderea domeniului de masurare

De obicei, caderea de tensiune nominala la bornele aparatelor magnetoelectrice este foarte mica, sub un volt. Cand tensiunea de masurat U este mai mare decat tensiunea nominala a aparatului, se poate extinde domeniul de masurare cu ajutorul unor dispozitive numite rezistente aditionale.Rezistenta aditionala este o rezistenta de valuare mare, care se monteaza in serie cu aparatul magnetoelectric si pe care cade o parte din tensiunea de masurat .Pentru dimensionarea rezistentelor aditionale se considera circuitul din figura 2 . Seobserva ca atat prin instrumentul de masurat, cat si prin rezistenta aditionala, trece acelasi curent, Ia:

Din aceasta relatie se poate deduce:

in care n indica de cate ori tensiunea de masurate este mai mare decat tensiunea nominala si se numeste coeficient de multiplicare.

7

Din relatia: n=1+radxrase obtine:

Rezistenta in ohmi pe volt. Aparatel utilizate ca voltmetre sunt caracterizate adesea prinrezistenta necesara pentru a extinde domeniul de masurare cu un volt, cunoscuta sub denumirea de "rezistenta in W/ V

In relatia de mai sus rezistenta in ohmi pe volt ce caracterizeaza un aparat este inversul curentului sau nominal.Rezistenta aditionala pentru un anumit domeniu de masurare se va obtine inmultind rezistenta in ohm pe volt cu tensiunea corespunzatoare intervalului respectiv:

Avand in vedere ca voltmetrele trebuie sa indeplineasca conditia rv > R, cu cat voltmetrul are rezistenta in ohm pe volt mai mare, cu atat el este mai bun. Cele mai bune voltmetre care se construiesc in prezent folosesc aparate magnetoelectrice avand curentul nominal de 10 mA , adica o rezistenta de 100 000 W/V.

82. Voltmetre cu mai multe domenii de masurare

Unele voltmetre portative sunt prevazute cu rezistente aditionale pentru mai multe domenii de masurare, ce se schimba cu ajutorul unui comutator. Rezistentele aditionale pot fi realizate separat, cate una pentru fiecare interval de masurare, sau pot fi formate din mai multe rezistente legate in serie (fig. 3, a si b). Pentru cel de-al doilea caz:

Fig 3. VOLMETRU CU MAI MULTE INTERVALLE DE MASURAREa- cu cate o rezistenta aditionala pentru fiecare interval; b- cu rezistenta in serie.

2.1 Masurarea Directa a tensiunilor in circuitul de current alternativ

A. Transformatorul de masurat Transformatoarele de masurat sunt transformatoare electrice, speciale, larg utilizate in tehnica masurarilor datorita urmatoarelor avantaje : permit extinderea intervalelor de masurare ale aparatelorde masurat utilizate in curent alternativ (ampermetre, voltmetre, wattmetre, varmetre, contoare etc.) ;

9

asigura protectia personalului de deservire, prin izolarea aparateior de masurat fata de circuitele de inalta tensiune; permit standardizarea aparatelor de masurat pentru anumite valori adoptate la fabricarea in serie a acestora : 5 A sau 1 A pentraampermetre si 100 V sau 110 V pentru voltmetre.Dupa marimea pe care o reduc, transformatoarele de masurat se | impart in transformatoare de curent si transformatoare de tensiune.Uneori ele sunt numite reducatoare" de curent sau de tensiune.

Principiul de functionare al acestor transformatoare este asemanator cu cel al transformatoarelor de forfa si consta in transferul de energie electromagnetica de la o infasurare primara la o infasurare secundara, prin fenomenul de inductie electromagnetica.Constructia. Un transformator este un ausamblu de bobina (infasurari) cuplate magnetic. Pentru a se realiza un cuplaj magnetic strans, cele doua infasurari sunt asezate pe un miez magnetic comun astfel incat aproape tot fluxul magnetic crcat_de. o infasurare sa treaca si prin cealalta.In figura 7.1 este reprezentat scheatic un transformator. Pe miezul magnetic sint infasurate N1 spire_reprezentand infasurarea primara si N2 spire reprezentand infasurarea secundara.La bornele infasurarii primare se aplica o tensiune U1, iar la bornele infasurarii secundare se ob|ine o tensiune U2. Prin infasurarea primara trece un curent de intensitate Ilt iar prin infasurarea secundara un curent de intensitate I2. Rolul transformatorului este de a transmite energia electromagnetica din circuitul primar in circuital secundar, modificand parametrii care caracterizeaza aceasta energie (tensiunea si intensitatea curentului de la .iesire au valori diferite de cele ale tensiunii si ale intensitatii curentului de la intrare).

10In cazul unui transformator ideal, la care se neglijeaza pierderile, notind cu P1 puterea in circuitul pritnar si cu Pz puterea in circuitul secundar, se poate scrie: P1 P2. Sau: I1U1 I 2U 2, de unde:

Stiind ca ambele infasurari sint strabatute de acelasi flux magnetic si considerind lungimea tuturor spirelor egala, se poate afirma ca in fiecare spira se induce aceeasi tensiune Usp. lnfasurarea primara, care are Nl spire, va avea la bornele sale o tensiune Ul ==;N1Usp iar infaurarea secundara, care are N2 spire, va avea la bornele sale o tensiune U2 = N2Usp. Reluind relatia, se poate scrie:

De aici rezulta ca raportul intensitatiior curentilor este invers proportional cu raportul tensiunilor si ca raportul tensiunilor este proportional cu raportul numarului de spire.La un transformator real aceste proprietati se pastreaza, cu o anuinita aproximatie, datorita unor fenomene care vor fi aratate in continuare.

B . Erori, Clase de precizieLa utilizarea transformatoarelor de curent in masurari, intervin unele erori specifice, cunoscute sub numele de eroare de curent si eroare de unghi. Eroarea de curent intervine ca urmare a diferentelor ce apar intre valoarea intensitatii curentului I1 masurata prin intermediul transformatorului si valoarea reala a intensitatii aceluiasi curent.

11Pentru determinarea valoari intensitati curentului masurat prin intermediul unui transformator de curent, se utilizeaza raportul nominalde transformare intre valorile nominale ale intensitatilor curentilor I n1 si I 2 n.K1n I1nI 2n

Raportul nominal este determinat 'prin constructie si este inscris pe carcasa transformatorului.Valoarea intensitati curentului masurat se va calcula cu relatia:

unde I2 este intensitatea curentului citita la ampermetrul montat in secundarul transformatorului. jTrebuie definit insa si raportul real de transformare, adica raportul valorilor efective ale intensitatilor curentilor I1 si I2 din primaru si respectiv secundarul transformatorului de curent. El se noteaza cu K1.

Acest raport nu este constant, el putind fi influentat de valoarea intensitatii curentului I1 si de conditiile de functionare a transformatorului.Eroarea de curent este rezultatul inegalitatii raportului de transformare nominal cu raportul de transformare real. Ea reprezmta eroarea relativa cu care se masoara intensitatea curentului din pri-marul transformatorului:

Eroarea de unghi d se defineste ca fiind egala cu unghiul de defazaj mtre\ curentul II si\ curentul I 2, luat cu semn schimbat (fig. 7.4, a) Prezenta erorii de unghi arata ca in cazurile reale defazajul intre curentii I1 si I2 nu este de 180, ca in cazul ideal.Eroarea de unghi nu afecteaza indicatiile ampermetrelor,dar introduce erori in indicatiile wattmetrelor, contoarelor si ale altor aparate, la care indicatia depinde de defazajul curentilor din cir-cuitele lor.

12

Clase de preeizie. ln,functie de erorile de curent si de unghi se definesc de precizie ale tansformatoarelor de curent, conform:

C . Tipuri constructive

Exista un numar foarte mare de tipuri si forme constructive de transformatoare de curent. Ele se construiesc fie ca transformatoare industriale, fie ca transformatoare de laborator,In tara noastra, la uzina Blectroputere din Craiova, se construiesc transformatoare de curent pentru tensiuni de la 0,5 la 400 kV si pentru intensitati ale curentilor primari nominali de la 5 la 5 000 A.

Transformatoarele industriale se realizeaza ca transformatoare portative de tip cleste (fig. 7.5, c) sau ca transformatoare fixe tip suport (fig. 7.5, a) cind se monteaza pe console, si de tip bara (numite si transformatoare de trecere fig. 7.5, b) cind infasurarea primara este realizata chiar de bara prin care trece curentul de masurat. Transformatoarele destinate functionarii la tensiuni de peste 10 kV au de regula doua sau trei infasurari secundare, una de masurare, iar celelalte pentru protectie.

133. Curentul Electric

Msurarea intensitii curentului electric se face cu ajutorul metodelor de msurare directe sau indirecte intr-o gama de valori cuprins intre 10-12 i 104A. Pentru msurarea intensitii curentului electric dintr- o latur a unui circuit electric este necesar introducerea in latura de circuit respectiv, a unui ampermetru sau a unui traductor de curent rezultand o perturbare a funcionrii circuitului respectiv.

Metodele i mijloacele de msurare a intensitii curentului electric prezint particulariti in funcie de nivelul semnalului (intensiti mici sau mari) i de forma curentului electric msurat (curent continuu sau alternativ, de joas sau inalt frecven). Msurarea curenilor electrici de intensitate mic in c.c. se face cu ajutorul galvanometrelor magnetoelectrice cu bobin mobil, avand constanta de curent mai mic decat 10-6A/div. In curent continuu, in domeniul 10-6...10 - 1A, se folosesc ampermetre magnetoelectrice. Deoarece indicaia acestora este proporional cu valoarea medie a curentului ce strbate bobina instrumentului, ele nu pot fi folosite direct i in c.a.Intensitatea curentului electric poate fi exprimat matematic prin relaia:

Intensitatea curentului electric este o mrime fizic scalar egal cu sarcina electronic transportata in unitatea de timp printr-o seciune transversal a circuitului.

Unitatea de msur pentru intensitatea curentului electric, in sistemul SI, este amperul [A]. Multiplii i submultiplii amperului sunt:- microamperul A; - miliamperul mA; - kiloamperul kA.

Intensitatea curentului electric se msoar prin metode directe, cu aparate indicatoare numite, in tehnic, ampermetre.

Indicaia ampermetrului depinde de intensitatea curentului electric, ca atare se impune ca aparatul de msurat s fie montat in serie cu circuitul respectiv.

Indiferent de natura curentului care trece prin circuit (continuu sau alternativ), schema echivalent de msurare a intensitii curentului electric va ine seama de tensiunea U (E) i rezistena consumatorului R.

14Fig 1.

Conectarea ampermetrului in circuitul de msurare nu trebuie s influeneze valoarea mrimii de msurat i, implicit, regimul de lucru al circuitului.

Practic, oricat de precise ar fi aparatele de msurat folosite, acestea vor introduce erori de msurare. Intre valoarea mrimii indicate de aparatele de msurat i cea real, care exista inainte de conectarea acestora in circuitul de msurare, este o diferen determinat de rezistena aparatului de msurat (Ra rezistena ampermetrului nu este zero).

In concluzie, eroarea introdus este cu atat mai mare cu cat consumul aparatelor de msurat este mai mare. Se impune o corecie care depinde de rezistena intern a aparatului de msurat. Aceasta trebuie s fie mult mai mic decat rezistena consumatorului, pentru a nu influena msurarea: RA < R (mult mai mic).

In curent continuu, msurarea intensitii curentului electric se face cu ajutorul ampermetrelor, care au in compunerea lor dispozitive magnetoelectrice (metod des uzitat) (fig. 3), feromagnetice, electrodinamice sau ferodinamice (fig.4), ampermetrele ferodinamice (electrodinamice) sunt realizate ca aparate de laborator de clasa 0,1; 0,5. Ca atare aceste aparate sunt mai rar utilizate in msurrile industriale.

15

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

In funcie de principiul de funcionare, exist mai multe tipuri de ampermetre. Pentru a exemplifica, amintim doua dintre cele mai intalnite tipuri de ampermetre analogice: ampermetre a cror funcionare este bazat de efectul magnetic al curentului electric (ampermetrul magnetoelectric sau cel feromagnetic); ampermetre a cror funcionare este bazat pe efectul termic al curentului electric (ampermetrul termic). Ampermetrul magnetoelectric este unul dintre cele mai folosite instrumente pentru msurarea intensitii unui curent electric continuu. Componenta principal a acestui instrument este o bobina plasat intre polii unui magnet in forma literei U. La trecerea curentului electric prin spirele bobinei, va aciona asupra acesteia un cuplu de forte determinat de aciunea campului magnetic asupra conductoarelor parcurse de curent. Echilibrul de rotaie este asigurat prin aciunea unui alt cuplu de forte, de natura elastic, ampermetrul fiind prevzut cu un sistem de arcuri. Prin deformarea acestora, la rotirea cadrului de care este fixat bobina, cuplul forelor elastice va aciona ca un cuplu rezistent.

In ultimii ani, instrumentele digitale au aprut i in componenta truselor colare, precizia acestora fiind superioar instrumentelor analogice (pot fi puse in eviden i micile variaii ale valorii intensitii unui curent electric acceptat ca fiind continuu). Mai mult, achiziionand un multimetru vei avea la dispoziie mai multe instrumente de msur intr-un singur aparat care va incape in palma.

164. Ampermetre

Intensitatea curentului electric este definite drept cantitatea de electricitate ce trece in unitatea de timp printr-o sectiune a unui circuit. Unitatea de masura, amperul, este o unitate fundamental a sistemului SI. In general, intensitatea curentului electric se masoara prin metode cu citire directa, cu aparate indicatoare ce se numesc ampermetre.

Ampermetre magnetoelectriceDeviatia de regim permanent este proportional cu curentul de masurat I ce trece prin bobina mobila:

Indicatia in curent alternativ a acestor aparate este nula deoarece valoarea medie a cuplului activ instantaneu pe o perioada este zero.

Sensibilitatea de curent S I a ampermetrelor magnetoelectrice este invers proportionala cu cuplul rezistent specific D . La aparatele destinate masurarii curentilor de ordinul amperilor si miliamperilor cuplul rezistent este dat de unul sau doua resorturi spirale care se opune miscarii de rotatie. In cazul masurarii unor curenti de valori foarte mici cresterea sensibilitatii se realizeaza prin: Asigurarea suspensiei pe benzi tensionate sau fire de torsiune;

Utilizarea unor magneti permanenti de inductie mare si a unor bobine cu numar mai mare de spire; Utilizarea unui dispozitiv optic pentru citirea deviatiilor.

Datorita sensibilitatii ridicate, consumului propriu redus, clasei de preciziei bune, ampermetrele magnetoelectrice se utilizeaza cu precadere ca aparate de laborator. Ele se construiesc pentru domenii cuprinse intre 0,1 si 100 A cu sunturi interioare si pana la 10 kA cu sunturi exterioare.

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

17Schema electrica a suntului este prezentata in figura 5,a, iar a unui sunt multiplu, in figura 5.b.

Cele n sectiuni ale suntului multiplu, de valori R1, R2, , Rk, , Rn pot fi determinate prin rezolvarea unui system de n ecuatii care pot fi scrise pentru cele n domenii stabilite initial: I1, I2,Ik, , In.Una din ecuatii de exemplu ecuatia pentru domeniul k se obtine apeland la caderea de tensiune pe sunt cu caderea de tensiune la bornele aparatului:

Rezistenta RT (in serie cu bobina mobila) realizata in general din manganina, serveste la compensarea erorilor de temperatura.Ampermetre electrodinamiceAmpermetrele electrodinamice sunt aparate precise (clasa de precizie 0,2 si 0,1) construite de regula ca aparate de laborator si pot fi utilizate atat pentru masurarea curentului continuu cat si a celui alternativ.

18

Pentru valori reduse ale curentilor (sub 0,5 A) bobina mobila 2 inseriata cu bobinele fixe 1-1 se alimenteaza prin resorturile spirale. Pentru valori mai mari ale curentului bobina mobila se conecteaza in paralel cu un sunt legat in serie cu bobina fixa, asa cum se observa in figura 6.

Functionarea ampermetrelor electrodinamice este influentata de campurile magnetice exterioare, temperatura mediului ambiant si in c.a. de frecventa curentului masurat. Reducerea erorilor determinate de prezenta campurilor magnetice exterioare se poate realiza prin ecranarea dispozitivului de masurat. Erorile de temperatura sunt nesemnificative pentru ampermetrele ale caror bobine sunt legate conform schemei din figura 6.a. In cazul legarii bobinelor dupa schema din figura 6.b, eroarea de temperatura determinata in principal de variatia rezistentei bobinei mobile se poate diminua considerabil prin conectarea in serie cu aceasta a unui rezistor R din manganina.

La functionarea in curent alternativ a ampermetrelor electrodinamice, modificarea frecventei curentului este o posibila sursa de eroare.

Daca la ampermetrele cu schema serie, influenta frecventei asupra rezultatului masurarii este neglijabila (pana la 1-2 kHz), la ampermetrele cu schema in paralel compensarea erorilor de frecventa se realizeaza prin suntarea unei parti din rezistenta aditionala a bobinei mobile cu un condensator de capacitate C, care compenseaza reactanta inductiva a circuitului (intr-un interval restrans de variatie a frecventei).

184.1. Ampermetre electromagnetice (feromagnetice)

Ampermetrele feromagnetice sunt aparate de masura analogice folosite pentru masurarea curentului alternativ de frecventa industriala, putand insa fi folosite si pentru masurarea curentului continuu. Deviatia a sistemului mobil este proportionala cu patratul curentului: = kI2. Functionarea in c.c. a acestor ampermetre este influentata de histerezisul magnetic al piesei mobile, iar in c.a. de curentii turbionari indusi, care conduc la cresterea pierderilor in miezul feromagnetic.Se construiesc in general ca aparate de tablou avand clasa de precizie 1,5 sau 2,5 dar printr-o constructie adecvata (piese feromagnetice realizate din aliaje cu permeabilitate mare si camp coercitiv redus), erorile determinate de histerezis si curentii turbionari sunt reduse considerabil, ceea ce permite realizarea ampermetrelor portabile de precizie, cu indice de clasa 0,5 sau 0,1.Ampermetrele feromagnetice se construiesc pentru curenti de la 10 mA pana la 100 A, cu unul sau mai multe domenii de masurare.La ampermetrele cu domenii multiple, bobina este realizata din mai multe sectiuni, schimbarea domeniului de masurare realizandu-se fie prin schimbarea conexiunii serie sau in paralel a sectiunilor fie prin schimbarea bornei de utilizare (figura 7, in care este reprezentata schema extinderii domeniului de masurare).\Pentru masurarea unor curenti de valori mari si foarte mari, ampermetrele ferodinamice se conecteaza in secundarul unor transformatoare (reductoare) de curent, care au curentul secundar nominal I2n = 5 A. Din aceste considerente, ampermetrele de tablou (legate prin reductoare de curent) se construiesc pentru curentul nominal de 5 A. De obicei insa, la etalonarea scarii se are in vedere raportul de transformare al curentilor Ki, astfel incat indicatia aparatului da direct curentul din primarul transformatorului de curent, inseriat in circuitul de utilizarea.

Aparatele ferodinamice se caracterizeaza prin robustete, fiabilitate ridicata, capacitate de supraincarcare relativ ridicata. Ele au insa un consum propriu destul de ridicat, iar precizia este relativ modesta.

20

4.2. Ampermetre cu redresoare

Ampermetrele cu redresoare se obtin prin asocierea uni dispozitiv magnetoelectric cu unul sau mai multe dispozitive de redresare. Se pot masura astfel curenti alternativi beneficiind de performantele aparatelor magnetoelectrice (precizie si sensibilitate ridicata, consum propriu scazut).In figura 8, este prezentata schema electrica a unui aparat magnetoelectric cu redresor.

In functie de pozitia comutatorului K, schema permite masurarea curentului alternativ sau a tensiunii alternative. Sunturile (RS1 , R S2) si rezistentele aditionale (Rad1, Rad2, Rad3 ) sunt realizate din materiale cu coeficienti de temperatura de semne contrare, in scopul eliminarii erorilor de temperatura. Alte surse posibile de eroare (care influenteaza negativ functionarea aparatelor) sunt forma si frecventa semnalului masurat.

Compensarea erorilor de frecventa se poate realiza prin conectarea unui condensator in paralel cu o parte a rezistentei aditionale sau prin utilizarea unor diode cu germaniu si carbura de siliciu.Pentru masurarea curentilor alternativi de inalta frecventa se recomanda utilizarea ampermetrelor cu termocuplu.

21

4.3. Ampermetre cu termocuplu

Ampermetrele cu termocuplu se utilizeaza cu precadere la masurarea valorii efective a curentilor de radiofrecventa, masurand valoarea efectiva a acestora, indiferent de forma de unda si de frecventa.Functionarea acestora se bazeaza pe efectul Seebeck care consta in aparitia unei tensiuni continue (tensiune termoelectrica) la capetele reci ale unui termocuplu format din doi electrozi cu proprietati termoelectrice cat mai diferite, atunci cand capelte calde (sudate) ale acestuia sunt incalzite la o anumita temperatura. Astfel, daca T este temperatura capetelor sudate, T0 temperatura capetelor reci, tensiunea termoelectromotare ET, masurata cu ajutorul unui dispozitiv magnetoelectric, este data de o relatie de forma:

Daca variatia de temperatura este determinta de efectul termoelectric al curentului alternativ care parcurge o rezistenta inseriata in circuitul de utilizare, se poate aprecia ca intre tensiunea termoelectromotoare ET si valoarea efectiva a curentului (care strabate firul incalzitor) exista o corespondenta univoca (in conditiile mentinerii rezistentei firului incalzitor si a temperaturii T0 la valori constante).

Functionarea ampermetrelor electrodinamice este influentata de campurile magnetice exterioare, temperatura mediului ambiant si in c.a. de frecventa curentului masurat. Reducerea erorilor determinate de prezenta campurilor magnetice exterioare se poate realiza prin ecranarea dispozitivului de masurat. Erorile de temperatura sunt nesemnificative pentru ampermetrele ale caror bobine sunt legate conform schemei din figura 6.a. In cazul legarii bobinelor dupa schema din figura 6.b, eroarea de temperatura determinata in principal de variatia rezistentei bobinei mobile se poate diminua considerabil prin conectarea in serie cu aceasta a unui rezistor R din manganina.

La functionarea in curent alternativ a ampermetrelor electrodinamice, modificarea frecventei curentului este o posibila sursa de eroare.

Daca la ampermetrele cu schema serie, influenta frecventei asupra rezultatului masurarii este neglijabila (pana la 1-2 kHz), la ampermetrele cu schema in paralel compensarea erorilor de frecventa se realizeaza prin suntarea unei parti din rezistenta aditionala a bobinei mobile cu un condensator de capacitate C, care compenseaza reactanta inductiva a circuitului (intr-un interval restrans de variatie a frecventei).

22

Acest fenomen dispare la termocuplurile cu incalzire indirecta (fig. 9.b) deoarece aici nu exista nici o legatura galvanica intre termocuplul propriu-zis si firul incalzitor.Cresterea sensibilitatii termocuplurilor se poate realiza prin introducerea acestora intr-un balon de sticla vidat, balon ce se introduce la randul sau intr-o cutie realizata dintr-un material izolant termic umpluta cu vata de sticla (in scopul reducerii pierderilor de caldura).Precizia etalonarii este de 0,05 % la 1 MHz si 0,5 % la 50 MHz, principalele surse de eroare fiind efectul pelicular si impedantele parazite ale firului incalzitor.Domeniul de masurare este cuprin intre cativa mA si zeci de A.

4.4. Ampermetre bazate pe efectul Hall

Sunt ampermetre care utilizeaza ca element de detectie o sonda Hall. Sonda Hall consta dintr-o placuta semiconductoare de forma paralelipipedica de grosime foarte mica in comparatie cu celelalte dimensiuni, parcursa de un curent de comanda IC si aflata intr-un camp magnetic de:inductie perpendicular pe acesta.

In aceste conditii, intre punctele A si B (fig. 10), pe o directie perpendiculara pe planul format din IC si B, apare o tensiune UH (tensiunea Hall) care este direct proportionala atat cu IC cat si cu B:

23

Unde k1 este o constanta care depinde de materialul si dimensiunile placii. Daca curentul IC este constant, dependenta dintre UH si inductanta B este liniara:

Pe portiunea liniara (liniarizata) a caracteristicii de magnetizare, B = k2H (H intensitatea campului magnetic). Presupunand campul magnetic creat de o bobina parcursa de un curent I si de o dependenta liniara intre intensitatea campului magnetic H si curentul care l-a determinat, rezulta:

24

O schema principala a unui ampermetru cu sonda Hall este prezentata in figura 11. Generatorul Hall este dispus in interiorul unui transformator care, pe ocoloana are dispusa o infasurare parcursa de curentul de masurat, iar pe cealaltacoloana o infasurare parcursa de curentul de la iesirea amplificatorului A 1, la intrarea caruia se aplica tensiunea Hall. Prin solutia adoptata serealizeaza masurarea unei game largi de curenti pana la cativa amperi fara a satura miezul, deoarece fluxurile eterminate de cele doua infasurari opuse. Semnalul dezvoltat pe R este amplificat de amplificatorul A2 si aplicat la intrarea unui osciloscop sau a unui voltmetru. Indicatia ampermetrului a carui functionare se bazeaza pe efectul Hall este independenta de forma de unda si de frecventa, asa incat aceste aparate pot fi utilizate deopotriva pentru masurarea curentului continuu (f=0) cat si a celui alternativ (pana la frecvente de ordinul sutelor de MHz).

Deoarece la variatiile de temperatura se modifica atat constanta k1 cat si conductivitatea materialului semiconductor, pentru reducerea erorilor de temperatura se utilizeaza scheme speciale de compensare cu termorezistente legate in serie sau paralel in circuitul curentului de comanda.

25BIBLIOGRAFIE:

M. I. : Electrotehnica si masurari electrice

M II. : Tehnoligii in electromecanica

Actionari si automatizarii E.D.P 1988

Stabilizatoare de tensiune Editura Tehnica 1980

Pornirea si protectia motoarelor asincrone trifazate

Colectia Electricianului 1985

Tiristoare de putere

Masini aparate actionari si automatizari manual cls. a XII a

Electrotehnica si electronica aplicata E.D.P 1994

Componente si circuite electronice manual clasa a XI a

26