Лабораторная работа. ЛР5.Бригада 1.. Измерение постоянного тока косвенным методом

• Название: Измерение постоянного тока косвенным методом
• Анкор: Лабораторная работа
• Дата: 07.12.2021
• Размер: 1.64 Mb.
• Имя файла: ЛР5.Бригада 1..docx
• Тип: Лабораторная работа; #294692

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

АМУРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

(ФГБОУ ВО «АмГУ»)

Факультет Инженерно-физический

Кафедра Химии и химической технологии

Направление подготовки 18.03.01 - «Химическая технология»

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5
на тему: «Измерение постоянного тока косвенным методом»

Выполнили:

студенты группы 918 _________________ Н.Е. Антонова

^{(подпись, дата)}

_________________ В.Е. Алексеенко

^{(подпись, дата)}

_________________ Д.В. Удод

^{(подпись, дата)}

_________________ В.С. Мартов

^{(подпись, дата)}
Проверил:

д-р тех.наук, профессор _________________ О.В. Скрипко

^{(подпись, дата)}
Благовещенск 2020

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5
ИЗМЕРЕНИЕ ПОСТОЯННОГО ТОКА КОСВЕННЫМ МЕТОДОМ

Цель работы: изучить прямой метод измерения постоянного напряжения и тока, измерить силу тока косвенным методом (по падению напряжения на датчике тока).

Оборудование: модуль «Модуль питания», модуль «Трансформатор тока и напряжения. Приборы магнитоэлектрической системы», модуль «Элементы ЦАП и Л11П», модуль «Измерительный блок», соединительные проводники.

1. 
   Теоретическая часть
   

Перед проведением работы необходимо ознакомиться с разделом «Основные сведения» и теоретической частью лабораторных работ № 1 и № 3.

2. 
   Порядок выполнения лабораторной работы
   

Изучить теоретический материал необходимый для выполнения лабора­торной работы. Ответить на контрольные вопросы и получить у преподавателя допуск к проведению лабораторной работы.

Измерение постоянного тока косвенным методом

1. 
   Согласно схеме, представленной на рисунке 1 выполняем электрические соединения модулей для измерения постоянного тока косвенным методом при помощи аналогового (РV1) и цифрового (PV2) вольтметров, цифрового амперметра (РА1) и датчика тока . Монтаж схемы производим при отключенном питании.
   

Рисунок 1. Схема электрическая соединений лабораторных модулей и магазина сопротивлений для измерения постоянного тока косвенным методом
Используем:

• 
  РА1 – мультиметр 2 (Sanwa PC500а) модуля «Измерительный блок» в режиме измерения постоянного тока;
  
• 
  PV1 – вольтметр модуля «Трансформатор тока и напряжения. Приборы магнитоэлектрической системы»;
  
• 
  PV2 – мультиметр 1 (Mastech MY64) модуля «Измерительный блок» в режиме измерения постоянного напряжения с пределом до 20 В;
  
• 
  – магазин сопротивлений с установленным значением сопротивления 100 Ом. Магазин сопротивлений состоит из шести декад, которые соединены по­следовательно. Значение сопротивления магазина следует определять, сумми­руя результаты умножения чисел на лимбах, указываемых стрелками, на множители у стрелок.
  

2. 
   Заносим значение сопротивления датчика тока (магазин сопротивле­ний) в таблицу 1.
   
3. 
   Включаем автоматический выключатель и выключатель дифференци­ального тока «Сеть» модуля «Модуль питания». Включаем мультиметры. Увели­чивая силу тока в цепи от 0 мА до 150 мА (ручкой регулировки «0...+15 В» модуля «Модуль питания»), заносим показания амперметра РА1 и вольтметров PV1 и PV2 в табл. 35. Проводим 10 измерений.
   

Таблица 1.

Наименование показателя	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
, мA	9,02	20,01	30,41	39,96	48,63	59,90	69,20	78,20	90,30	99,50
, мA	10,34	20,45	29,85	39,89	49,80	57,90	69,20	78,20	89,90	99,90
, В	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
, В	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
, В	0,89	1,99	3,03	3,98	4,84	5,98	6,90	7,80	9,01	9,93
, В	1,03	2,04	2,97	3,97	4,97	5,77	6,90	7,80	8,96	9,96

–показания амперметра РA1 при увеличении тока в цепи;

– показания амперметра РА1 при уменьшении тока в цепи;

– показания вольтметра PV1 при увеличении тока в цепи;

– показания вольтметра PV1 при уменьшении тока в цепи;

– показания вольтметра PV2 при увеличении тока в цепи;

– показания вольтметра PV2 при уменьшении тока в цепи.

4. 
   Уменьшая силу тока в цепи от 150 мА до 0 мА (ручкой регулировки
   

«0...+15 В» модуля «Модуль питания»), заносим показания амперметра РА1 и вольтметров PV1 и PV2 в таблицу 1. Проводим 10 измерений при тех же значениях тока (таблица 1).

5. 
   Отключаем питание комплекта автоматическим выключателем и выклю­чателем дифференциального тока «Сеть».
   

Обработка результатов

1. Производим расчет среднего значения постоянного тока и напряжения (измеренного цифровым и аналоговым вольтметрами, цифровым амперметром) для каждого пункта таблицы 1 по формулам:







= 1 В.

= 2 В.

= 3 В.

= 4 В.

= 5 В.

= 6 В.

= 7 В.

= 8 В.

= 9 В.

= 10 В.

= 0,960 В.

= 2,015 В.

= 3,000 В.

= 3,975 В.

= 4,905 В.

= 5,875 В.

= 6,900 В.

= 7,800 В.

= 8,985 В.

= 9,945 В.

= 9,680 А.

= 20,230 А.

= 30,130 А.

= 39,925 А.

= 49,215 А.

= 58,900 А.

= 69,200 А.

= 78,200 А.

= 90,100 А.

= 99,700 А.

Полученные значения представлены в таблице 2.

Таблица 2

Наименование показателя	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
, Ом	100
, мA	9,680	20,230	30,130	39,925	49,215	58,900	69,200	78,200	90,100	99,700
, В	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
, В	0,960	2,015	3,000	3,975	4,905	5,875	6,900	7,800	8,985	9,945
, мА	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
, мА	9,60	20,15	30	39,75	49,05	58,75	69,00	78,00	89,85	99,45
, %	3,31	1,14	0,43	0,19	1.60	1,87	1,16	2,30	0,11	0,30
, %	0,83	0,40	0,43	0,44	0,34	0,25	0,29	0,26	0,28	0,25

2. Рассчитываем значение постоянного тока I1_RДТ(при измерении падения на­пряжения вольтметром PV1) и I2_RДТ(при измерении падения напряжения вольт­метром PV2), протекающего через резистор для каждого пункта таблицы 2, по закону Ома:





= 10 мА.

= 20 мА.

= 30 мА.

= 40 мА.

= 50 мА.

= 60 мА.

= 70 мА.

= 80 мА.

= 90 мА.

= 100 мА.

= 9,60 мА.

= 20,15 мА.

= 30 мА.

= 39,75 мА.

= 49,05 мА.

= 58,75 мА.

= 69,00 мА.

= 78,00 мА.

= 89,85 мА.

= 99,45 мА.

Полученные значения представлены в таблице 2.

3. Производим расчет относительных погрешностей δ₃ и δ₄ измерения тока и для каждого пункта таблицы 2, считая амперметр РА1 образцовым. Полученные значения представлены в таблице 2. Точность измерения тока косвенным методом зависит от точности измерения падения напряжения. Расчет производим по формулам:



= 3,31%

= 1,14%

= 0,43%

= 0,19%

= 1,60%

= 1,87%

= 1,16%

= 2,30%

= 0,11%

= 0,30%



= 0,83%

= 0,40%

= 0,43%

= 0,44%

= 0,34%

= 0,25%

= 0,29%

= 0,26%

= 0,28%

= 0,25%

Производим сравнение максимальных значений относительных погрешностей δ₃ и δ₄ кос­венного метода измерения постоянного тока с классом точности вольтметра РV1 и техническими характеристиками мультиметра PV2.

Для PV1:

3,31% ∉ 1,5%

Для PV2:

0,83% 1,5% 1ед. счета.

Вывод

В ходе лабораторной работы был изучен прямой метод измерения постоянного напряжения и тока, была измерена сила тока косвенным методом. Были определены относительные погрешности эксперимента. В случае вольтметра модуля «Трансформатор тока и напряжения» она оказалась превышающей максимальное значение, определенное классом точности прибора; в случае мультиметра Mastech MY64 погрешность измерений оказалась входящей в интервал допустимых значений. Это указывает на принципиальную правильность произведенных определений.

Контрольные вопросы:

1. 
   В чем отличие прямого и косвенного метода измерения постоянного тока?
   

Прямыми называются измерения, при которых искомое значение величины получают из опытных данных. При прямых измерениях экспериментальные операции производятся над самой измеряемой величиной. Числовое значение измеряемой величины получают в экспериментальном сравнении с мерой или по показаниям приборов.

Косвенными называют такие измерения, при которых числовое значение измеряемой величины определяется по известной функциональной зависимости через другие величины, которые можно прямо измерить. При косвенных измерениях числовое значение измеряемой величины получают с участием оператора на основе прямых измерений – решением одного уравнения. К косвенным измерениям прибегают в тех случаях, когда неудобно или невозможно осуществить автоматическое вычисление известной зависимости между одной или несколькими входными величинами и измеряемой величиной.

2. 
   Какой закон лежит в основе косвенного метода измерения постоянного то­ка?
   

В основе косвенного метода измерения постоянного то­ка лежит закон Ома, так как определение величины протекающего тока проводится через высокочувствительный измеритель напряжения, измеряющий падение напряжения на резисторе.