РабТетАТП. Рабочая тетрадь для выполнения лабораторных работ по дисциплине Электротехнические измерения
 Скачать 2.59 Mb.
|
Пояснение к работе.Измерительные трансформаторы тока являются измерительными преобразователями больших токов в относительно малые токи. Благодаря трансформаторам можно применять приборы с небольшими стандартными номинальными значениями тока (5А) в сильноточных цепях, т.е. расширить пределы измерения приборов. Первичная обмотка трансформатора тока, выводы которой обозначаются буквами Л1, Л2 (линия), включается в измерительную цепь последовательно (рисунок 5.1).  Рисунок 5.1. Схема включения трансформатора тока. К вторичной обмотке, выводы которой обозначаются буквами И1, И2 (измерение), последовательно подключают амперметры, последовательные обмотки ваттметров и других приборов. По показаниям приборов, включенных во вторичные обмотки, можно определить значения измеряемых величин. Для этого их показания нужно умножить на действительный коэффициент трансформации: КI=   (5.1)где КI - действительный коэффициент трансформации. I1 – ток в первичной цепи; I2 – ток во вторичной цепи; Действительные коэффициенты трансформации обычно неизвестны, так как они зависят от значения токов и напряжения, характера и значения сопротивления нагрузки вторичной цепи и частоты тока, поэтому показания приборов умножают на номинальные коэффициенты трансформации, указанные на щитке трансформатора в виде дроби. Определение измеряемых величин по номинальным коэффициентам трансформации приводит к погрешностям. Относительную погрешность в процентах определяют по формуле:  (5.2)где КI ном– номинальный коэффициент трансформации; КI – действительный коэффициент трансформации; Задание.Предварительная подготовка: изучить методические рекомендации по проведению работы; ознакомиться с приборами, расположенными на стенде, записать технические характеристики приборов; ответить на контрольные вопросы; Порядок выполнения работы.Подобрать приборы и оборудование для проведения работы: ЛАТР – Амперметр __________________________ Амперметр __________________________ - Реостат ____________________________ - Реостат ____________________________ - Трансформатор тока - Собрать схему и показать ее для проверки преподавателю. Схема представлена на рисунке 5.2.  Рисунок 5.2. Электрическая схема определения погрешностей трансформатора тока. Изменяя с помощью ЛАТРа первичный ток в пределах 20 – 100% от номинального и при номинальном сопротивлении вторичной цепи, определить действительный коэффициент трансформации и погрешность по формулам (5.1) и (5.2). ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Результаты измерений и расчётов записать в таблицу 5.1. Таблица 5.1- Опытные и расчетные данные
При первичном токе, равном 40% от номинального и различных сопротивлениях вторичной цепи, определить коэффициент трансформации и погрешность коэффициента трансформации. ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Результаты измерений и расчеты записать в таблицу 5.2. Таблица 5.2- Опытные и расчетные данные
По полученным данным построить кривые погрешности трансформатора. а) =F(I1) при номинальном значении RН б) = F(RН) при I1, равном 40% номинального значения. Сделать выводы о зависимости токовой погрешности от режима работы трансформатора тока. ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Контрольные вопросы. Назначение и конструкция трансформатора тока? ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ В каком режиме работает трансформатор тока? ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 3. От чего зависит действительный коэффициент трансформации трансформатора тока и от- куда возникает токовая погрешность? ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Лабораторная работа 6 Измерение мощности в цепях постоянного тока Цель работы: Научиться включать в схему ваттметр электродинамической системы для измерения мощности в цепи постоянного тока. Необходимо знать: устройство электродинамического ваттметра; схему включения ваттметра в цепь; назначение генераторных зажимов. Необходимо уметь: правильно подключать ваттметр в цепь для измерения мощности; определять цену деления ваттметра и вычислять по ней измеренную мощность. Пояснение к работе. Из выражения для мощности на постоянном токе P = U·I видно, что её можно измерить с помощью амперметра и вольтметра косвенным путём. На рисунке 6.1. приведена схема включе ния амперметра и вольтметра.  Рисунок 6.1. Схема включения приборов для измерения мощности в цепи постоянного тока. Метод получил широкое распространение из – за широкой доступности этих приборов и простоты схемы. Однако в этом случае необходимо проводить отсчет по двум приборам и вычисления, что усложняет измерение и снижает его точность. Более просто и точно мощность находят непосредственно с помощью электродинамического ваттметра. На рисунке 6.2. показана схема включения ваттметра Pw для измерения мощности Р.  Рисунок 6.2. Схема включения ваттметра в цепь постоянного тока. Задание. Предварительная подготовка: 1) изучить методические рекомендации по проведению работы ; 3) подготовить ответы на контрольные вопросы. Порядок выполнения работы. Подобрать приборы и оборудование для выполнения работы: Источник постоянного напряжения, 12 В – 1 шт. Вольтметр – 2 шт. Амперметр – 1 шт. Ваттметр – 1 шт. Резистор, 100 Ом - 1 шт. Собрать схему и показать ее преподавателю. Электрическая схема измерения мощности в цепи постоянного тока представлена на рисунке 6.3.  Рисунок 6.3. Электрическая схема. В связи с тем, что в программе Workbench нет ваттметра в совокупности компонентов программы, необходимо собрать приставку к вольтметру постоянного тока, при использовании которой измеряемое им напряжение в вольтах будет в точности соответствовать мощности в ваттах. Приставка, внутренняя структура которой представлена на рисунке 6.4, включает в себя три компонента: источник напряжения, управляемый током в качестве датчика тока, источник напряжения, управляемый напряжением в качестве датчика напряжения, и умножитель, дающий на выходе напряжение численно равное мощности.  Рисунок 6.4. Схема приставки для измерения мощности. Включить цепь под напряжение и записать показания приборов. Рассчитать мощность в цепи постоянного тока косвенным методом и сравнить ее с мощностью, измеренной ваттметром. Показания приборов и расчеты записать в таблицу 6.1. Таблица 6.1- Опытные и расчетные данные
Написать вывод о порядке включения ваттметра в цепь постоянного тока для измерения мощности. Контрольные вопросы. Как измерить мощность в цепи постоянного тока косвенным методом? Порядок включения ваттметра в цепь постоянного тока при измерении мощности? Как определить цену деления (постоянную) многодиапазонного ваттметра, имеющего неградуированную шкалу? Лабораторная работа 7 Включение ваттметра в трёхфазную цепь при соединении нагрузки в звезду Цель работы: Измерить трёхфазную активную мощность методом одного прибора. Необходимо знать: - принцип действия и устройство ваттметров; - правила включения ваттметров в цепь при измерении мощности в трёхфазной цепи; - методы измерения мощности в трёхфазной цепи. Необходимо уметь: - подбирать ваттметры и включать их в измерительную цепь; - измерять мощность трёхфазной цепи методом одного прибора. Пояснение к работе. При использовании метода одного прибора измерение мощности осуществляется с помощью одноэлементного ваттметра. Метод применяется при измерении мощности в симметричных трёхфазных цепях (комплексные сопротивления фаз одинаковы). Схема включения ваттметра в трёхфазную цепь представлена на рисунке 7.1.
Рисунок 7.1. Электрическая схема включения ваттметра в симметричную трёхфазную цепь. Показание ваттметра в данной схеме соответствует мощности одной фазы. Для получения мощности всей трёхфазной цепи необходимо показание ваттметра утроить: P=3 . PW (7.1) Задание. Предварительная подготовка: 1) изучить методические рекомендации по проведению работы; 2) ознакомиться с приборами, имеющимися в программе компьютера; 3) ответить на контрольные вопросы; Порядок выполнения работы. Собрать схему и показать её для проверки преподавателю. Электрическая схема представлена на рисунке 7.2.  Рисунок 7.2. Электрическая схема включения ваттметра в трёхфазную цепь по методу одного прибора. 2. Включить схему под напряжение и записать показания приборов при симметричной нагрузке, соединённой в звезду. Рассчитать общую мощность трёхфазной цепи, измеренную ваттметром. 3. Рассчитать мощность трёхфазной цепи косвенным методом и сравнить её с мощностью, измеренной ваттметром.РК.М=   (7.2)4. Создать несимметричную нагрузку, для чего заменить индуктивность в фазе В на активное сопротивление 2 Ома и индуктивность в фазе С на ёмкость 1,5925 mF. Модули всех сопротивлений фаз равны. 5. Включить схему под напряжение и записать показания приборов при несимметричной нагрузке, соединённой в звезду. Рассчитать общую мощность трёхфазной цепи, измеренную ваттметром. 6. Рассчитать мощность трёхфазной цепи косвенным методом и сравнить её с мощностью, измеренной ваттметром. PA=  (7.3) PB=  (7.4) PC=  (7.5)PK.M.=PA+PB+PC (7.6) 7. Результаты измерений и вычислений записать в таблицу 7.1. Таблица 7.1- Опытные и расчётные данные
8. Написать вывод о практическом применении метода измерения мощности трёхфазной цепи одним ваттметром. ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Контрольные вопросы. 1. Методы измерения мощности в трёхфазных цепях? ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 2. Как включить один ваттметр для измерения мощности трёхфазной цепи? ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 3. В каких случаях применяют схему с искусственной нулевой точкой? ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Лабораторная работа 8 Измерение активной мощности трёхфазной цепи методом двух ваттметров Цель работы: Научиться измерять мощность в цепях трёхфазного тока методом двух ваттметров. Необходимо знать: - схему включения двух ваттметров в трёхфазную трёхпроводную цепь; - способы расширения диапазонов измерения ваттметров. Необходимо уметь: - правильно включать ваттметры в трёхфазную цепь при измерении мощности по методу двух приборов; - рассчитывать активную мощность трёхфазной цепи по показаниям ваттметров. Пояснения к работе. Метод двух приборов пригоден для измерения мощности трёхпроводной трёхфазной цепи как при симметричной, так и при несимметричной нагрузке. Электрическая схема включения двух ваттметров в трёхфазную цепь представлена на рисунке 8.1.
Рисунок 8.1. Электрическая схема включения двух ваттметров в трёхфазную трёхпроводную цепь. Токовые обмотки ваттметров включены соответственно в фазу А и в фазу С. Обмотки напряжения ваттметров включены на линейные напряжения UАВ и UСВ. Активная мощность трёхфазной цепи равна сумме показаний ваттметров: P=PW 1 + PW 2 (8.1) Задание. Предварительная подготовка: 1) изучить методические рекомендации по проведению работы; 2) ознакомиться с приборами, имеющимися в программе компьютера; 3) ответить на контрольные вопросы; 4) составить отчет по требуемой форме. Порядок выполнения работы. 1. Собрать схему и показать её для проверки преподавателю. Схема представлена на рисунке 8.2. Рисунок 8.2. Схема включения двух ваттметров в трёхфазную трёхпроводную цепь. 2. Включить схему под напряжение и записать показания приборов при симметричной нагрузке, соединённой в треугольник. Рассчитать общую мощность трёхфазной цепи. 3. Рассчитать мощность трёхфазной цепи косвенным методом и сравнить её с мощностью, измеряемой ваттметром. 4. Создать несимметричную нагрузку, для чего заменить индуктивность L1 на активное сопротивление 2 Ом и индуктивность L2 на конденсатор ёмкостью 1,5925 mF, модули всех сопротивлений фаз равны. 5. Включить схему под напряжение и записать показания приборов при несимметричной нагрузке. Рассчитать общую мощность трёхфазной цепи. 6. Рассчитать мощность трёхфазной цепи косвенным методом и сравнить с мощностью, измеренной ваттметром. 7. Результаты измерений и вычислений записать в таблицу 8.1. Таблица 8.1- Опытные и расчётные данные
8. Написать вывод о результатах измерения мощности в трехфазной цепи методом двух ваттметров при симметричной и несимметричной нагрузке. ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Контрольные вопросы. 1. Как включаются ваттметры в трёхфазную цепь при измерении мощности методом двух приборов? ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 2. Как рассчитать мощность трёхфазной цепи по показаниям ваттметров? ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 3. В каких схемах соединения и характере нагрузки метод двух ваттметров даёт правильные результаты? ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Лабораторная работа 9 Измерение мощности в однофазной цепи переменного тока с помощью измерительного трансформатора напряжения. Цель работы: Расширение пределов измерения ваттметра по напряжению с помощью измерительного трансформатора напряжения. Необходимо знать: - устройство и схемы включения измерительного трансформатора напряжения; - схему включения ваттметра через измерительные трансформаторы напряжения; Необходимо уметь: - правильно включать ваттметр в измерительную цепь через трансформатор напряжения; - рассчитывать мощность цепи с учётом коэффициентов трансформации. Пояснение к работе. Расширение пределов измерения ваттметра по напряжению в цепях с повышенным напряжением производится с помощью измерительного трансформатора напряжения. Токовая обмотка ваттметра включается последовательно с нагрузкой и по ней проходит ток нагрузки. Обмотка напряжения ваттметра включается параллельно во вторичную обмотку трансформатора напряжения. Измеренная мощность Р определяется умножением показания ваттметра Pw на номинальный коэффициент применяемого измерительного трансформатора напряжения: P=Pw . Ku ном, где Ku ном – номинальный коэффициент трансформации. Задание. Предварительная подготовка: изучить методические рекомендации по проведению работы; ознакомится с приборами и оборудованием, имеющимися на стенде, записать характеристики приборов и оборудования; подготовить ответы на контрольные вопросы; Порядок выполнения работы. 1. Подобрать приборы и оборудование: - Ваттметр для измерения мощности в первичной цепи ______________ - Ваттметр для измерения мощности во вторичной цепи ______________ - Амперметр ______________ - Вольтметр для измерения напряжения в первичной цепи ______________ - Вольтметр для измерения напряжения во вторичной цепи ______________ - Измерительный трансформатор напряжения ______________ - Лампы накаливания. 2. Собрать схему и показать её для проверки преподавателю. Схема предоставлена на ри- сунке 9.1.  Рисунок 9.1. Электрическая схема включения ваттметра через измерительный трансформатор напряжения. 3. Подать напряжение на схему и записать показания приборов при различных значениях нагрузки. 4. Рассчитать коэффициент трансформации Ku, мощность цепи с использованием коэффициента трансформации. Сравнить мощность, измеренную ваттметром Pw 1 и мощность измеренную ваттметром Pw 2 с мощностью, рассчитанной косвенным методом. 5. Результаты измерений и расчётов записать в таблицу 9.1. Таблица 9.1- Опытные и расчётные данные
6. Рассчитать поправку к показаниям ваттметра Pw 2 по формуле: П= Pw 1- Pw 2 . Ки ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Контрольные вопросы. 1. Назначение измерительных трансформаторов при измерении мощности ваттметрами? ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 2. Порядок включения ваттметров через измерительные трансформаторы тока и напряжения? ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 3. Сколько приборов можно включать во вторичные обмотки измерительных трансформаторов? ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Лабораторная работа 10 Измерение активной энергии одноэлементным индукционным счётчиком Цель работы: Включение счётчика в однофазную цепь и определение израсходованной энергии. Необходимо знать: - устройство и принцип действия однофазного индукционного счётчика; - схемы включения счётчика в цепь; - методы измерения энергии в однофазной цепи; Необходимо уметь: - правильно включать счётчики в измерительную цепь; - измерять расход электрической энергии с заданной точностью. Пояснение к работе. Включение вращающих элементов счётчиков для учёта активной энергии производится по схемам включения ваттметров для измерения активной мощности. Генераторные зажимы токовых обмоток счётчиков обозначаются буквой Г, а зажимы к которым подключается нагрузка, - буквой Н. Число оборотов диска счётчика, приходящееся на единицу учитываемой счётчиком энергии, называют передаточным числом счётчика. Передаточное число указывают на щитке счётчика. Например: 1 кВт/ч = 2500 оборотов диска. Величина, обратная передаточному числу, т.е. энергия, учитываемая счётчиком за один оборот диска, называется номинальной постоянной счётчика СНОМ. Cном  (10.1)где N0 – передаточное число счётчика. Зная СНОМ. и число оборотов диска счётчика за данный интервал времени, можно определить учтенную за этот интервал времени энергию: Wcч=Cном . N (10.2) Действительное значение энергии можно определить по образцовому ваттметру и секундомеру: W=Pw . tu (10.3) где Pw – значение мощности, Вт, определённое по образцовому ваттметру tu – интервал времени Относительная погрешность счётчика в процентах определяется по формуле:  (10.4)Задание. Предварительная подготовка: 1) изучить методические рекомендации по проведению работы; 2) ознакомиться с приборами, предназначенными для выполнения данной работы, записать в отчёт характеристики приборов; 3) ответить на контрольные вопросы; Порядок выполнения работы. 1. Подобрать приборы и оборудование для выполнения работы: - Счётчик одноэлементный активный ________________________ - Амперметр _____________________________________________ - Вольтметр ______________________________________________ - Ваттметр _______________________________________________ - Лампы накаливания 2. Собрать схему и показать её для проверки преподавателю. Схема представлена на рисунке 10.1.
Рисунок 10.1. Электрическая схема включения однофазного счётчика. 3. Подать напряжение на собранную схему. Записать показания приборов. 4. Подсчитать кол-во оборотов диска счётчика за интервал времени 5 минут. 5. Рассчитать номинальную постоянную счётчика по формуле (10.1). Рассчитать активную энергию, учтённую счётчиком за 5 минут по формуле (10.2). 6. Рассчитать действительное значение энергии, расходуемой нагрузкой по формуле (10.3). 7. Рассчитать относительную погрешность счётчика по формуле (10.4). 8. Результаты измерений и расчётов записать в таблицу 10.1. Таблица 10.1- Опытные и расчётные данные
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Контрольные вопросы. 1. Как включается однофазный индукционный счётчик в цепь? ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 2. Как определить номинальную постоянную счётчика? ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 3. Как расширить пределы измерения по току и напряжению однофазных счётчиков? ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Лабораторная работа 11 Измерение сопротивлений косвенным методом Цель работы: Измерить малое и большое сопротивление электрической цепи постоянному току методом амперметра и вольтметра. Необходимо знать: основные методы и средства измерения сопротивления; схемы измерения сопротивления методом амперметра и вольтметра; Необходимо уметь: производить замеры сопротивления методом амперметра и вольтметра. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
