Контрольно-вимірювальні прилади

Заняття № 31-32

Тема. Контрольно-вимірювальні прилади

Мета: ознайомити учнів з принипом дії і будовою контрольно-вимірювальних приладів (неоновий пробник, амперметр, вольметр); розвивати логічне мислення; виховувати бережливе ставлення до обладнання та інструментів.

Обладнання, матеріали, наочність: амперметр, неоновий пробник, вольметр, лічильник електроенергії, електричні схеми, плакати: «Контрольно-вимірювальні прилади»

ХІД ЗАНЯТТЯ

I. Організаційний момент

II. Актуалізація знань та мотивація навчальної діяльності учнів

1. Що таке професія?

2. Які групи професій вам відомі?

3. Дати характеристику професії фрезерувальника.

ІІI. Повідомлення теми заняття

ІV. Вивчення нового матеріалу

1. Будова та застосування неонового пробника

Найпростішим безшкальним приладом є неоновий пробник.

За допомогою цього приладу можна виявляти наявність напруги з електричному колі та на окремих його ділянках, а також визначати провід, який перебуває під напругою.

Принцип дії пробника ґрунтується на проходженні через нього електричного струму. Під час користування пробником його ручку (ізоляційний корпус) затискують великим і середнім пальцями руки, а вказівним - натискують на верхній металевий контакт. Тіло людини відіграє роль «заземлення», коли нижнім металевим контактом (щупом) торкаються до струмопровідного елемента електричного кола. Щоб обмежити значення сили струму, що проходить через неонову лампу, та запобігти ураження людини електричним струмом, перед лампою монтують резистор (опір). Недоліком такого інструмента є те, що неонова лампа світиться однаково яскраво як при напрузі 220 В, так і при 127 В. Тобто він лише фіксує наявність напруги в електричному колі, проте не дає можливості виміряти її значення.

2. Вимірювання струму та напруги

В електротехніці використовують стрілочні електровимірювальні прилади: амперметри, вольтметри, омметри та ін.

Відомо, що магніти притягують залізні предмети і що в них є два полюси: північний і південний. Якщо наблизити один до одного північні або південні полюси - вони відштовхуються, а якщо південний і північний - вони притягуються. Так взаємодіють усі намагнічені предмети.

Принцип взаємодії магніту й електрики покладений в основу роботи таких електровимірювальних приладів, як амперметр, вольтметр, омметр, авометр. Прилади, принцип дії яких ґрунтується на взаємодії провідника зі струмом і магнітного поля, відносяться до системи магнітоелектричних. За конструкцією ці прилади належать до стрілочних. У них дія електричного струму викликає переміщення рухомої частини механізму. Рухома частина і закріплена на ній стрілка обертаються навколо своєї осі.

Для вимірювання сили струму в електротехніці використовують амперметр. Він складається з підковоподібного магніту, між полюсами якого знаходиться металева рамка, що може обертатися навколо поздовжньої осі.

Якщо в рамці йде струм, на неї діють сили Ампера, які намагаються повернути її.

Цьому протидіє спіральна пружина, яка рамку закручує, поки вона не зупиниться. Чим більша сила струму йде в рамці, тим на більший кут закручується пружина. До рамки прикріплена стрілка, верхня частина якої рухається над шкалою з поділками. Під час зупинки стрілки на шкалі фіксується значення сили струму. На початку і в кінці шкали закріплені обмежувачі, які обмежують рух стрілки.

Для вимірювання сили струму амперметр умикають послідовно зі споживачем і джерелом струму. При цьому весь вимірюваний струм проходить через амперметр.

Магнітоелектричні прилади придатні лише для вимірювання в колах постійного струму. Вольтметр цієї системи має таку саму будову, як і амперметр, тільки всередині в ньому послідовно до рамки приєднаний резистор з великим опором (5...50 кОм і більше), а шкала проградуйована у вольтах. Їх вмикають паралельно ділянці електричного кола, між точками якої вимірюють напругу.

2. Вимірювання опору

Для вимірювання електричного опору застосовують спеціальні прилади, які називаються омметрами і мегомметрами. Електричний опір можна також вимірювати за допомогою амперметра і вольтметра. При цьому способі в коло вимірюваного опору вмикають ці прилади. Для підрахунку значення опору застосовують формулу:

R=U/I

де U - значення напруги, виміряної вольтметром (В), I - значення сили струму, виміряної амперметром (А), R - значення опору.

Одиницею вимірювання опору є ом. Опір, у тисячу разів більший, називається кілоомом (1000 Ом =1 кОм), а в мільйон разів - мегаомом (106 Ом = 1МОм).

3. Інші прилади для вимірювання параметрів струму

До інших систем електровимірювальних приладів відносяться прилади електромагнітної та електродинамічної систем.

Принцип дії приладів електромагнітної системи ґрунтується на ефекті втягування залізного осердя котушкою, в якій іде струм.

Електромагнітні прилади менш точні, ніж магнітоелектричні, але простіші за конструкцією і придатні для вимірювання як постійного, так і змінного струму.

Принцип дії приладів електродинамічної системи ґрунтується на взаємодії провідників зі струмом.

Електродинамічними приладами можна користуватися для вимірювань постійного і змінного струмів (сили струму і напруги). Шкала цих приладів нерівномірна.

Електровимірювальний прилад, у якому поєднано принцип дії амперметра і вольтметра електродинамічної системи, називають авометром.

Залежно від способу фіксування вимірюваної величини та особливостей налаштування на вимірювання параметрів, вони мають різну конструкцію, проте призначені для вимірювання однакових параметрів: сили струму, напруги, опору та деяких інших параметрів.

Свою назву вони дістали від поєднання початкових літер фізичних параметрів, які можна вимірювати приладом: сили струму - ампер (літера А), напруги - вольт (В), електричного опору - Ом. Слово «метр» означає міряти.

Авометром можна вимірювати параметри як постійного, так і змінного струму. Для цього на корпусі приладу змонтовані перемикачі та кнопки, за допомогою яких установлюються межі вимірювань електричних параметрів та виду струму чи напруги. За допомогою кнопки фіксується можливість вимірювання електричного опору. З'єднують прилад із ділянками електричного кола за допомогою гнучких щупів, які вставляють у вхідні гнізда приладу. Сучасні електронні прилади оснащені шкалою, на якій висвітлюється значення вимірюваного параметра.

4. Облік електричної енергії. Електричний лічильник

Облік електричної енергії, яка споживається електроприладами, здійснюється електричним лічильником.

Принцип його дії полягає у взаємодії магнітного поля постійного магніту з індукційними струмами, що наводяться цим полем в алюмінієвому диску.

Вісь приладу з'єднана з лічильним механізмом, який вимірює частоту обертання диска. Частота обертання диска пропорційна потужності навантаження, а кількість обертів пропорційна кількості електричної енергії, що проходить через прилад. Передаточне число лічильного механізму підібрано так, що покази лічильника відповідають кількості використаної електроенергії, вираженій у кВт /год. Цифра, що показує десяті частини кВт / год, узята в кольорову рамку.

Сучасні лічильники електричної енергії мають цифрове табло, систему захисту та більшу точність.

5. Інструктаж з техніки безпеки при телектромонтажних роботах

1. Приступати до роботи можна лише при наявності під ногами гумового килимка. На руках не повинно бути металевих предметів.

2. Оскільки вода є провідником електричного струму, то під час виконання робіт руки повинні бути сухими.

3. Вимірювання параметрів електричного кола в шкільних майстернях здійснюється при ввімкненні електричної схеми в джерело живлення напругою до 36 В.

4. Використовувати контрольно-вимірювальні прилади можна лише після вивчення їх призначення та правил користування ними.

5. Перед вимірюванням параметрів електричних величин необхідно перевірити правильність їх установлення на приладі за допомогою кнопок, дисків.

6. Під час вимірювання проводи щупів не повинні бути перехрещені, скручені, пошкоджені, а щупи мають бути затиснуті і міцно закріплені на проводі.

7. Під час вимірювання не дозволяється утримувати амперметр, вольтметр, авометр у руках або «на вису».

8. Забороняється перевіряти наявність струму в електричному колі пальцями рук «на дотик», встановлювати прилади на металеві предмети, систему опалення, раковини, відключати джерела та споживачі електричної енергії за допомогою прикладання зусилля до електричного про-вода, з'єднаного зі штепсельною вилкою.

9. Під час виконання електричних вимірювань не дозволяється доторкатися рукою до тіла іншої людини, а також працювати у приміщеннях з високою вологістю.

10. До однієї розетки дозволяється під'єднувати лише один споживач або одне змонтоване електричне коло.

11. При виявленні іскріння чи пошкодження струмопровідних елементів або відчутті диму чи нагрівання проводів треба негайно вимкнути живлення та повідомити вчителя.

12. Приступати до виконання робіт, а також завершувати роботу можна лише з дозволу вчителя.

13. Усі електротехнічні роботи виконуються після ознайомлення з правилами безпечної праці.

14. Під час виконання контрольно-вимірювальних робіт світло повинно падати на робочу поверхню спереду або зліва.

V. Практична робота

Електричні вимірювання

Послідовність виконання роботи:

1. Скласти електричну схему. (Її повинен перевірити учитель)

2. Виміряти силу та напругу електричного струму.

3. Виміряти електричний опір споживача або резистора.

4. Результати вимірювань записати в зошит.

5. Написати звіт в кінці роботи.

VІ. Підбиття підсумків заняття

1. Що контролюють за допомогою електричного пробника?

2. Як підєднуються амперметр і вольтметр в електричне коло?

3. Яке призначення авометра?

4. Які є способи вимірювання електричного опору?

VІІ. Домашнє завдання

Опрацювати відповідний матеріал за конспектом.

VІІІ. Оцінювання роботи учнів на уроці

ІX. Прибирання робочого місця і приміщення

Контрольно-вимірювальні прилади