ПР 2. Решение Для 55 а коэффициент шунтирования, показывающий, во сколько раз увеличивается предел измерения амперметра с включенным шунтом
 Скачать 289.1 Kb.
|
|
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА Тема Расчет шунтов и добавочных сопротивлений. Вид практической работы решение профессиональных задач по определению сопротивлений шунтов и добавочных сопротивлений Цель работы Выработка умения применять знания на практике Задачи работы Научиться рассчитывать сопротивления шунтов, добавочных сопротивлений. Развивать практические умения в решение профессиональных задач. Условия, оборудование методические материалы, калькулятор. Задание 1: Измерив ток потребителя, пределах, указанных в таблице, определить - сопротивление шунта для расширения предела измерения до … А (величина указана в таблице) относительную погрешность прибора на отметке 65, 70, 90 делений. № вар. Сопротивление прибора, Ом Ток потребителя, А Предел измерения амперметра, мкА Значения измеряемой величины, А Кл. точности А I I I К 2 250 25-30 350 55 40 30 1,5 Решение Для 55 А Коэффициент шунтирования, показывающий, во сколько раз увеличивается предел измерения амперметра с включенным шунтом 𝑛 = 𝐼 𝑚 ′ 𝐼 𝑚 = 55 А мкА 157143 𝐼 𝑚 ′ – измеряемый ток, А 𝐼 𝑚 – ток измерительного механизма, А. Сопротивление шунта 𝑅 ш = 𝑅 А 𝑛– 1 = 250 Ом − 1 = 0,0016 Ом где А – сопротивление измерительного механизма Для 40 А 𝑛 = 𝐼 𝑚 ′ 𝐼 𝑚 = 40 А мкА 114286 𝑅 ш = 𝑅 А 𝑛– 1 = 250 Ом − 1 = 0,0022 Ом Для 30 А 𝑛 = 𝐼 𝑚 ′ 𝐼 𝑚 = 30 А мкА 85714 𝑅 ш = 𝑅 А 𝑛– 1 = 250 Ом − 1 = 0,0029 Ом Абсолютная погрешность ∆ выражается как ∆= Аи Ад где Аи — истинное значение измеряемой величины (с определенным допуском будем считать его показанием образцового прибора Ад — измеренное, действительное значение величины (показание рабочего прибора. ∆𝐼 = 1,5% · 350 мкА = 5,25 мкА Действительная относительная погрешность д выражается как д ± (Ад) · 100% = ± (Ад) · 100% Пусть число делений максимальное – 100. Тогда цена каждого деления 350 мкА дел 3,5 мкА дел 65 дел · 3,5 мкА дел = 227,5 мкА д ± (Ад) · 100% = ± ( 5,25 227,5 ) · 100% = 2,31% 70 дел · 3,5 мкА дел = 245 мкА д ± ( 5,25 245 ) · 100% = 2,14% 90 дел · 3,5 мкА дел = 315 мкА д ± ( 5,25 315 ) · 100% = 1,67% Задание 2: Поданным из таблицы рассчитать параметры шунтов или добавочных резисторов. Установить и представить коэффициент преобразования [мкА/А] для шунта или [мкА/В] для добавочного резистора. Данные своего варианта взять из таблицы 3 Таблица 3 Вариант Максимальный измеряемый ток вцепи, А Максимальное значение измеряемого напряжения U, В Максимальный ток измерительного механизма (ИМ) прибора, мкА Внутреннее сопротивление ИМ прибора , Ом 2 10 – 10 10 Решение Коэффициент шунтирования, показывающий, во сколько раз увеличивается предел измерения амперметра с включенным шунтом 𝑛 = 𝐼 𝑚 ′ 𝐼 𝑚 = 10 А мкА 1 А мкА = 1000000 𝐼 𝑚 ′ – измеряемый ток, А 𝐼 𝑚 – ток измерительного механизма, А. Коэффициент преобразования [мкА/А] для шунта 𝑓 = 1 𝑛 = 1 мкА А Сопротивление шунта 𝑅 ш = 𝑅 А 𝑛– 1 = 10 Ом − 1 = 1 · 10 −5 Ом где А – сопротивление измерительного механизма Ответ = 1 мкА А ; ш 1 · 10 −5 Ом Задание 3: Шкала прибора магнитоэлектрической системы с сопротивлением и разбита на N делений, цена деления С или С. Определить сопротивление шунта и величину добавочного сопротивления для измерения новых пределов тока и напряжения. Значения выбираются из таблицы согласно своему варианту Вариант И, Ом N, делений С, мВ/дел С, мА/дел Новый предел А) В) 2 0,7 200 0,4 - 300 300 Решение Напряжение измерительного механизма 𝑈 𝑉 = 𝐶 𝑈 · 𝑁 = 0,4 мВ дел · 200 дел = 80 мВ 𝐼 = 𝑈 𝑅 = 80 мВ Ом 114,3 мА Коэффициент шунтирования, показывающий, во сколько раз увеличивается предел измерения амперметра с включенным шунтом 𝑛 = 300 А мА 2625 𝐼 𝑚 ′ – измеряемый ток, А 𝐼 𝑚 – ток измерительного механизма, А. Сопротивление шунта 𝑅 ш = 𝑅 И 𝑛– 1 = 0,7 Ом − 1 = 0,00027 Ом где И – сопротивление измерительного механизма Добавочное сопротивление включают последовательно с вольтметром 𝑅 д = 𝑅 И 𝑚– 1 = 0,7 Ом − 1 = 0,00019 Ом Где 𝑚 = 𝑈 𝑈 𝑉 = 300 В мВ 3750 – коэффициент, показывающий, во сколько раз увеличивается предел измерения вольтметра с добавочным сопротивлением 𝑈 – измеряемое напряжение, В 𝑈 𝑉 – напряжение измерительного механизма. Ответ ш 0,00027 Ом д 0,00019 Ом Задание 4: Используя измерительный механизм (ИМ) магнитоэлектрической системы с параметрами I um (ток полного отклонения стрелки, им (падение напряжения на зажимах ИМ) и измерительные цепи (ИЦ) в виде шунтов и добавочных сопротивлений составить схемы амперметра и вольтметра для измерения постоянных токов и напряжений соответственно используя известные электротехнические законы, вывести расчетные формулы для определения величины сопротивления шунта ш при измерении токов величиной до о и добавочного сопротивления Rg вольтметра для измерения напряжения до Uo; определить величину сопротивления шунта ш, величину добавочного сопротивления Rg, постоянные С А амперметра и С вольтметра, если амперметром необходимо измерить ток о, а вольтметром напряжение Uo; определить входные сопротивления RA амперметра и RV вольтметра, а также потребляемые мощности Р и Вариант 22 Дано им 100 мВ им 20 мА Число делений шкалы, 𝛼 = 100 𝐼 0 = 2 А 𝑈 0 = 50 В Решение А I АН U R Ш R Ш Схема включения шунта Шк амперметру АД R Д Схема включения добавочного сопротивления Д к вольтметру V. Входные сопротивления 𝑅 𝐴 амперметра и 𝑅 𝑉 вольтметра 𝑅 𝐴 = 100 мВ А 0,05 Ом В мА 2500 Ом Коэффициент шунтирования, показывающий, во сколько раз увеличивается предел измерения амперметра с включенным шунтом 𝑛 им А мА Сопротивление шунта 𝑅 ш = 𝑅 А 𝑛– 1 = 0,05 Ом − 1 = 0,00051 Ом Коэффициент, показывающий, во сколько раз увеличивается предел измерения вольтметра с добавочным сопротивлением А 𝑚 им В мВ 500 Добавочное сопротивление включают последовательно с вольтметром д 1 = 2500 Ом − 1 = 5,01 Ом Постоянная вольтметра 𝐶 𝑉 = 𝑈 0 𝛼 = 50 Вдел 0,5 В дел Постоянная амперметра 𝐶 𝐴 = 𝐼 0 𝛼 = 2 А дел 0,02 А дел Потребляемые мощности 𝑃 𝐴 и 𝑃 𝑉 : 𝑃 𝐴 = 100 мВ · 2 А = 0,2 Вт 50 В · 20 мА = 1 Вт Контрольные вопросы Назначение шунтов Шунты и добавочные сопротивления относятся к простейшим масштабирующим преобразователями применяются для построения амперметров и вольтметров или для расширения их пределов измерения. Почему шунт позволяет изменить предел измерения электроизмерительных приборов Увеличение предела измерения электроизмерительного прибора связано с необходимостью выдерживания высоких значений силы тока. Большие токи вызывали бы увеличение сечения проводов обмотки, а, следовательно, массы и момента инерции подвижной части прибора. Кроме того, приборы обладают внутренним сопротивлением, наличие которого приводит к тому, что общее сопротивление участка цепи возрастает, и поэтому сила тока вцепи с амперметром меньше чем сила тока без него. Чем меньше внутреннее сопротивление амперметра, тем меньше измерение силы тока происходит на том участке цепи, куда включается амперметр. Поэтому пределы измерения потоку расширяют с помощью шунтов, а по напряжению – с помощью добавочных резисторов. Шунт с каким сопротивлением необходимо использовать при измерении силы тока до 1000 мА амперметром с верхним пределом измерения 200 мА Находим коэффициент шунтирования 𝑛 = 1000 мА мА Сопротивление шунта 𝑅 ш = 𝑅 А 𝑛– А − 1 = А Ом Почему шунт для расширения предела измерения амперметра включается параллельно амперметру, а шунт для расширения предела измерения вольтметра – последовательно вольтметру Это связано с особенностями параллельной и последовательной работе цепи для вольтметра и амперметра. Ток, подключённый параллельно амперметру, распределяемся между ветвями в то время, как при последовательном соединении он будет одинаков на всех элементах цепи, поэтому шунтирование не будет иметь смысла тоже самое происходит и с вольтметром при последовательном подключении напряжение разделяется между элементами, а при параллельном одинаково на всех элементах цепи, и шунт, в таком случае, был бы бесполезен. 5. Как влияет на параметры преобразования внутреннее сопротивление измерительного механизма Наличие внутреннего сопротивления у амперметра приводит к тому, что общее сопротивление участка цепи возрастает, и поэтому сила тока вцепи с амперметром меньше чем сила тока без него. Чем меньше внутреннее сопротивление амперметра, тем меньшее изменение силы тока происходит на том участке цепи, куда включается амперметр. С учетом всего этого, пределы измерения потоку расширяют с помощью шунтов, а по напряжению с помощью добавочных резисторов. Определите действительное значение напряжения вцепи, если вольтметр показывает 125 В, величина добавочного сопротивления – 150 кОм. 𝑈 𝑚 ′ = 𝑈 𝑚 + д 𝑈 𝑚 + 𝐼 𝑚 · д 125 + 150 · 10 3 𝐼 𝑚 |