MASURARI ELECTRICE

Importanta practica a masurarilor electrice in tehnica moderna nu mai necesita sublinieri . Atat schimburile de energie, cat si schimburile de informatie se fac cel mai frecvent pe suportul marimilor electromagnetice, a caror masurare precisa conditioneaza desfasurarea normala a proceselor implicate. Prin masurari electrice se intelege masurarea marimilor electromagnetice, prin orice mijloace, electromecanice, electrotermice, electrooptice, electronice etc.

Procesul de masurare

Scopul masurarii este obtinerea experimentala a unei informatii cantitative asupra anumitor proprietati ale unui obiect sau sistem si exprimarea ei sub o forma adecvata pentru utilizator. Asamblul operatiilor experimentale care se executa in vederea obtinerii rezultatului masurarii constituie procesul de masurare.

Procesul de masurare contine urmatoarele elemente principale: masurandul (marimea de masurat), metoda de masurare, aparatul de masurat si etalonul. In functie de natura, precizia si scopul masurari, aceste elemente au o importanta relativa diferita. Ele determina marea varietate a masurilor in general si a masurilor electrice in particular.

1. Masurandul -nu toate proprietatile unui obiect sau ale unui sistem sunt masurabile. O prima conditie de masurabilitate este ca marimea sa constituie o multime ordonabila, adica o multime in care sa se poata defini relatiile de egal, mai mic si mai mare intre elementele ei.

2. Metoda de masurare -prezenta marimii de referinta (a etalonului), chiar daca unori este mai putin evidenta, este indispensabila. Se pot deosebi masurari prin comparatie simultana si masurari prin comparatie succesiva.

3. Aparatul de masurat -in general, marimea de iesire depinde nu numai de marimea de intrare, ci si de alte marimi care influenteaza aparatul. Aceste marimi sunt numite marimi de influenta. Cele mai obisnuite sunt marimile caracteristice mediului in care se face masurarea: marimi perturbatoare electromagnetice si marimi proprii obiectului supus masurari.

4. Etalonul -unicitatea si conformitatea masurarilor, in orice loc si la orice moment, reclama un sistem de etaloane care sa asigure: generarea principilor unitati de masura, mentinere acestor unitati de masura si corelarea intre ele a unitatilor de masura. Aceste trei operatii fundamentale in activitatea metrologica se efectueaza in mod corespunzator cu urmatoarele trei categorii de etaloane: de definitie, de conservare si de transfer.

Masurarea tensiunii si curentului continuu

Tensiunea continua si curentul continuu sunt marimi a caror masurare este necesara atat in sisteme de transmitere a energiei electrice cat si in cele de transmitere a informatiei pe suport electric.

1. Generatoare de tensiune de referinta -in cazurile simple in care generatorul de tensiune de referinta trebuie sa debiteze un curent neglijabil se pot folosi elemente normale sau circuite cu diode Zener, care furnizeaza o tensiune de referinta fixa. In cazurile in care este necesar ca generatorul de tensiune de referinta sa debiteze un curent apreciabil fara sa-si modifice tensiunea de iesire se recurge la stabilitoare de tensiune calibrate speciale.

2. Metoda compensarii complete -consta in masurarea tensiunii continue printr-un procedeu de zero, echilibrand tensiunea de masurat U_x cu o tensiune cunoscuta U_e egala cu U_x ,obtinuta prin trecerea fie a unui curent constant printr-un resistor variabil, fie a unui curent variabil printr-un resistor constant.

3. Metoda compensarii incomplete. Voltmetre diferentiale -metoda compensarii incomplete pentru masurarea tensiunii continue este o metoda diferentiala, constand in masurarea cu un voltmetru indicator a diferentei dintre tensiunea necunoscuta si o tensiune de compensare reglabila, cunoscuta rezulta ca tensiunea de masurat este egala cu tensiunea de compensare + tensiunea masurata cu voltmetrul indicator.

4. Masurarea curentului continuu -masurarea directa a curentului continuu se face cu ajutorul ampermetrelor magnetoelectrice si electrodinamice. Masurarea indirecta se face fie cu ajutorul sunturilor fie prin intermediul convertoarelor magnetice de c.c.

Masurarea tensiunii si curentului alternativ

Tensiunea si curentul alternativ se masoara cu precizie mare la frecvente intre 10 Hz si 10 kHz.

1. Generalitati -din punct de vedere al comportarii globale, un semnal alternativ in regim stationar poate fi caracterizat prin valoare efectiva, valoare medie si valoare de varf.

Valoarea efectiva a unei tensiuni alternative este egala cu valoarea unei tensiuni continue care ar dezvolta o putere medie egala in aceeasi rezistenta.

Valoarea medie a unei tensiuni alternative este valoarea medie in timp a modulului tensiunii.

Valoarea de varf       a unei tensiuni alternative este valoarea instantanee de modul maxim a tensiunii.

2. Masurarea tensiunii si curentului alternativ prin comparare -cea mai precisa masurare a tensiunii alternative si a curentului alternativ se poate face prin comparare cu marimea continua corespunzatoare observand egalitatea efectelor termice, electrodinamice sau altele asupra unui element sensibil la aceste efecte.Metoda se numeste comparare c.a.-c.c., elementul sensibil se numeste element de transfer c.a-c.c., iar aparatul bazat pe aceasta metoda este un comparator c.a-c.c.

3. Masurarea tensiunii alternative prin conversiune c.a.-c.c. -in practica masurarea prin comparare c.a.-c.c. se foloseste numai la calibrarea aparatelor si in masurari speciale, de mare precizie.Masurarea tensiunii alternative se face prin conversiune c.a-c.c. cu ajutorul unui convertor c.a.-c.c. care furnizeaza la iesire o tensiune continua egala sau proportionala cu valoarea efectiva, valoarea medie sau valoarea de varf a tensiunii alternative de intrare.

4. Metode de raport aplicate la masurarile in c.a. -metodele de raport pot atinge precizii mai bune decat ale masurarilor similare in c.c. datorita dispozitivelor inductive de raport (DIR). Transformatorul este unul din dispozitivele inductive fundamentale; el poate fi folosit ca transformator de tensiune sau ca transformator de curent. Divizorul inductiv este un alt dispozitiv fundamental

utilizabil pentru a genera sau a compara doua tensiuni sau doi curenti intr-un raport dat.

Masurarea puterii

Masurarea puterii constituie una din putinele masurari electrice care poate fi efectuata in intregul spectru de frecventa al marimilor electromagnetice din curent continuu pana la frecventele de racordare cu spectrul radiatiilor inflarosii. Puterea masurata este fie puterea absorvita de aparatul de masurat de la un generator fie puterea transmisa pe un circuit de la un generator la o sarcina, ambele exterioare aparatului. In primul caz masurarea se face cu un wattmetru de absortie iar in al doilea caz cu un wattmetru de trecere.

1. Masurarea puterii absorbite -masurarea puterii absorbite se executa in cazurile in care este necesar sa se determine puterea pe care o poate debita un generator, sau un alt sistem de generare si/sau de transmitere a puterii, pe o sarcina specificata. Masurarea puterii absorbite in audiofrecventa se efectueaza cu aparatele specializate numite wattmeter de iesire.

2. Masurarea puterii transmise -pentru masurarea puterii transmise este necesara multiplicarea tensiunii si a curentului urmata de medierea produsului obtinut.

3. Masurarea energiei -oricare din aparatele de masurat puterea activa poate fi utilizat pentru masurarea energiei (active), daca se integreaza in timp marimea de iesire a aparatului. Contoarele electromecanice utilizate in prezent sunt bazate pe multiplicatorul cu inductie . Contoarele electronice s-au oprit la multiplicatorul cu modulatie in amplitudine si durata care le asigura o precizie superioara tuturor contoarelor electromecanice cunoscute.

Masurarea marimilor electromagnetice de camp

Majoritatea metodelor de masurare a marimilor electromagnetice de camp sunt bazate pe o conversiune din marime de camp in marime de circuit. Masurarea ideala a unei marimi de camp trebuie sa indeplineasca doua conditii : sa fie practic punctuala (sa redea valoarea marimii de camp intr-o regiune restransa din spatiu ) si sa fie neperturbatoare (sa redea valoarea marimii de camp inainte de introducerea traductorului in regiunea explorata).

1. Masurarea intensitatii campului electric -masurarea campului electric continuu intereseaza in special in legatura cu problemele ganerarii de campuri electrostatice intense. Masurarea intensitatii campului electric alternativ este intalnita relativ rar.

2. Masurarea intensitatii campului magnetic -aparatele destinate acestui scop se numesc teslametre. Masurarea se intinde asupra unui interval larg de valori ale inductiei , de la 10 ^-12 T pana la 10 T, precizia de masurare curenta este intre 0,01 si 5%. Pentru masurarea inductiei magnetice continue se folosesc teslametre cu bobina detectoare.

3. Masurarea intensitatii campului radioelectric -metoda generala de masurare a intensitatii campului radioelectric consta in utilizarea unei antene standard orientata corespunzator la bornele careia se obtine tensiunea. La frecvente relativ joase (ex: 25 MHz) se utilizeaza antene-cadru sau antene monofilate cu lungime de aproximativ 1 m. In cazul campurilor slabe se utilizeaza volmetre selective.