|
|
1ЛПЗ измерение. Лабораторная работа 1 Ознакомление с электроизмерительными приборами и измерениями электрических величин. Цель работы
Лабораторная работа №1
Ознакомление с электроизмерительными приборами и измерениями электрических величин.
1. Цель работы.
Изучение электроизмерительных приборов, используемых в лабораторных работах, выполняемых на стенде. Получение представлений о пределе измерения и цене деления, абсолютной и относительной погрешности, условиях эксплуатации и других характеристиках стрелочных электроизмерительных приборов, получение навыков работы с цифровыми измерительными приборами.
2. Краткие теоретические сведения.
Контроль работы электрооборудования осуществляется с помощью разнообразных электроизмерительных приборов. Наиболее распространенными электроизмерительными приборами являются приборы непосредственного отсчета. По виду отсчетного устройства различают аналоговые (стрелочные) и цифровые измерительные приборы.
На лицевой стороне стрелочных приборов изображены условные обозначения, определяющие классификационную группу прибора. Они позволяют правильно выбрать приборы и дают некоторые указания по их эксплуатации.
В цепях постоянного тока для измерений токов и напряжений применяются в основном приборы магнитоэлектрической системы. Принцип действия таких приборов основан на взаимодействии магнитного поля постоянного магнита и измеряемого тока, протекающего по катушке. Угол поворота стрелки α прямо пропорционален измеряемому току I: α = К I. Шкалы магнитоэлектрических приборов равномерные.
В измерительных механизмах электромагнитной системы, применяемых для измерений в цепях переменного и постоянного тока, вращающий момент обусловлен действием магнитного поля измеряемого тока в неподвижной катушке прибора на подвижный ферромагнитный якорь. Угол поворота стрелки α здесь пропорционален квадрату тока: α = К 2I. Поэтому шкала электромагнитных приборов обычно неравномерная, что является недостатком этих приборов. Начальная часть шкалы не используется для измерений. Для измерений токов и напряжений в цепях переменного тока применяются также приборы выпрямительной системы. Такие приборы содержат выпрямительный преобразователь и магнитоэлектрический измерительный механизм. Они имеют более линейную шкалу, чем приборы электромагнитной системы и достаточно широкий частотный диапазон.
Для практического использования стрелочного измерительного прибора необходимо знать его предел измерений (номинальное значение) и цену деления (постоянную) прибора. Предел измерений – это наибольшее значение электрической величины, которое может быть измерено данным прибором. Это значение обычно указано на лицевой стороне прибора. Один и тот же прибор может иметь несколько пределов измерений. Ценой деления прибора называется значение измеряемой величины, соответствующее одному делению шкалы прибора. Цена деления прибора - С легко определяется как отношение предела измерений AНОМ к числу делений шкалы N:
С = AНОМ / N.
На лицевой стороне стрелочных прибора указывается класс точности, который определяет приведенную относительную погрешность прибора γПР.
Приведенная относительная погрешность прибора – это выраженное в процентах отношение максимальной для данного прибора абсолютной погрешности ΔА к номинальному значению прибора (пределу измерений) AНОМ:
Промышленность в соответствии с ГОСТ выпускает приборы с различными классами точности (0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,5; 2,5; 4,0).
Зная класс точности прибора, можно определить абсолютную ΔА и относительную погрешности измерения γИЗМ, а также действительное значение измеряемой величины AД:
Расчетную относительную погрешность измерения в любой точке шкалы прибора можно определить, полагая, что его допустимая абсолютная погрешность ΔА известна и постоянна:
где АИЗМ – условное измеренное значение величины, задаваемое в пределах
шкалы прибора от минимального значения до номинального значения данного прибора. Обратить внимание на значение относительной погрешности измерения, соответствующее предельному значению измеряемой величины, и сравнить его с классом точности прибора.
Нетрудно сделать вывод, что относительная погрешность измерения тем больше, чем меньше измеряемая величина по сравнению с номинальным значением прибора. Поэтому желательно не пользоваться при измерении начальной частью шкалы стрелочного прибора.
Для обеспечения малой методической погрешности измерения необходимо, чтобы сопротивление амперметра было значительно меньше сопротивления нагрузки, а сопротивление вольтметра было значительно больше сопротивления исследуемого участка.
В табл. 1 приведены некоторые условные обозначения, приводимые на лицевых панелях стрелочных измерительных приборов, определяющие их свойства и условия эксплуатации.
При проведении измерений в электрических цепях широкое применение получили цифровые измерительные приборы, например мультиметры – комбинированные цифровые измерительные приборы, позволяющие измерять постоянное и переменное напряжение, постоянный и переменный ток, сопротивления, проверять диоды и транзисторы. Представление результата измерения происходит на цифровом отсчетном устройстве в виде обычных удобных для считывания десятичных чисел. Наибольшее распространение в цифровых отсчетных устройствах мультиметров получили жидкокристаллические и светодиодные индикаторы. В лабораторном стенде используются цифровые приборы для измерения постоянных и переменных токов, а также цифровой измеритель мощности. Для переключения режима работы цифровых амперметров стенда (РА1, РА2, РА3 и РА4) на его передней панели установлен тумблер, который для измерения постоянного тока следует установить в позицию «=», для измерения действующих значений переменных токов – в позицию «». Для измерения постоянного тока входная клемма (+) цифрового амперметра выделена красным цветом.
Цифровой измеритель мощности предназначен для измерения параметров электрической цепи:
– действующего значения напряжения U (True RMS) в диапазоне 0…30 В;
– действующего значения тока I (True RMS) в диапазоне 0…300 мА;
– активной мощности P в диапазоне 0…600 Вт;
– частоты f в диапазоне 35…400 Гц;
– cos ϕ;
– угла сдвига фаз ϕ (Fi) между током и напряжением.
Таблица 1
Условное графическое обозначение
|
Содержание условного обозначения
|
A, V, W, Ω, Hz,
cosφ, F, H
|
Наименование измеряемой величины (ампер, вольт, ватт, ом, герц, коэффициент мощности, фарада, генри)
|
|
Магнитоэлектрический измерительный механизм
|
|
Электромагнитный измерительный механизм
|
|
Магнитоэлектрический измерительный механизм с выпрямителем
|
0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,5; 2,5; 4,0
|
Класс точности прибора
|
|
Рабочее положение шкалы прибора:
горизонтальное;
вертикальное;
под углом, например 60°
|
|
Прибор предназначен для работы
в цепи постоянного тока;
переменного тока;
постоянного и переменного;
в трехфазной цепи переменного тока
|
А
Б
В1; В2; В3
|
А (или отсутствие буквы) – прибор для сухих отапливаемых помещений с температурой +10°С …+35°С и влажности до 80% при 30°С;
Б – прибор для закрытых не отапливаемых помещений с температурой - 30°С …+40°С и влажности до 90% при 30°С;
B – приборы для полевых и морских условий:
В1 – при температуре -40°С … +50°С и В2 – при температуре -50°С … +60°С и влажности до 95% при 35°С;
В3 – при температуре -40°С … +50°С и влажности до 98% при 40°С
|
|
Измерительная цепь прибора изолирована от корпуса и испытана напряжением, например, 2 кВ
|
30 – 200 Hz
|
Рабочий частотный диапазон прибора
|
Прибор содержит:
– клеммы подачи входного измеряемого сигнала (генератора): клемму «Вх» и общую клемму, клеммы подключения потребителя (нагрузки): клемму «Вых» и общую клемму. Шунт для измерения тока нагрузки подключен между клеммами «Вх» и «Вых»;
– жидкокристаллический четырехстрочный индикатор для вывода информации;
– кнопку «f/cosϕ/ϕ» изменения вывода информации в четвертой строке индикатора (соответственно, частоты, коэффициента мощности cosϕ или угла сдвига фаз Fi между током и напряжением).
С задней стороны прибора установлены розетка для подключения питания сети и колодка предохранителя.
С помощью кнопки «f/cosϕ/ϕ» можно изменять вывод информации в четвертой строке индикатора. Для вывода требуемого параметра в четвертой строке индикатора кнопку необходимо нажать на 1…2 секунды.
Изменения схемы подключения прибора и лабораторной установки выполнять при выключенном питании прибора. В противном случае возможны изменения показаний прибора, а также возникновение нарушений в работе индикатора прибора.
3. Порядок выполнения работы.
3.1. Изучение паспортных характеристик стрелочных электроизмерительных приборов. Для этого внимательно рассмотреть лицевые панели стрелочных амперметров и заполнить табл. 2.
Таблица 2
Характеристика электроизмерительного прибора
|
Наименование прибора
|
Вольтметр №1
|
Вольтметр №2
|
Система измерительного механизма
|
|
|
Предел измерения
|
|
|
Цена деления
|
|
|
Минимальное значение измеряемой величины
|
|
|
Класс точности
|
|
|
Допустимая максимальная абсолютная погрешность
|
|
|
Род тока
|
|
|
Нормальное положение шкалы
|
|
|
Прочие характеристики
|
|
|
3.2. Построить график зависимости относительной погрешности измерения от измеряемой величины γИЗМ = f (АИЗМ) для прибора, указанного преподавателем. Сделать вывод о величине относительной погрешности измерения в начальной и конечной части шкалы, о характере изменения погрешности вдоль шкалы прибора.
3.3. Измерить величину сопротивления, заданного преподавателем, методом амперметра и вольтметра. Для этого собрать электрическую цепь по рис. 1. Установить тумблер режима работы измерителя тока в позицию «=».
После проверки схемы, включить электропитание и занести полученные данные в табл. 3. Выключить электропитание. Рассчитать, используя закон Ома, величину заданного сопротивления R. Результат занести в табл. 3.
Таблица 3
4. Содержание отчета
Отчет по работе должен содержать:
а) наименование работы и цель работы;
б) технические данные измерительных приборов;
в) график зависимости относительной погрешности измерений
γИЗМ = f (АИЗМ);
г) результаты измерений;
д) выводы по работе.
5. Контрольные вопросы
1. Каков принцип действия приборов магнитоэлектрической и электромагнитной систем?
2. Что такое предел измерения?
3. Как определяется цена деления прибора?
4. Что такое абсолютная и относительная погрешности измерения?
5. Что характеризует класс точности прибора?
6. В какой части шкалы прибора измерение точнее и почему?
7. Каковы основные достоинства цифровых измерительных приборов?
8. Как можно измерить величину сопротивления резистора?
|
|
|
Скачать 58.05 Kb.