Учебно-методическое пособие для организации самостоятельной работы студентов по теме «Электрические измерения». Методическое пособие по теме_ _Электрические измерения_. Методическое пособие для организации самостоятельной работы студентов по теме Электрические измерения Для специальности 2022
 Скачать 1.96 Mb.
|
|
Учебно-методическое пособие для организации самостоятельной работы студентов по теме «Электрические измерения» Для специальности 2022 Учебно-методическое пособие содержит сведения в виде опорного конспекта об особенностях эксплуатационных требований для различных электроизмерительных приборов, области их применения, основных технических характеристик и основных элементов конструкции измерительных приборов, применяемых в процессе обслуживания и ремонта электрического и электромеханического оборудования. Приведены контрольные вопросы, задания для самостоятельной работы студентов и тестовые задания разных уровней сложности.  , 2022 г.  Содержание Предисловие………………………………………………………4 1. Основные понятия измерения………………………………...7 2. Погрешность измерений………………….............................11 4. 3. Электромеханические приборы ………………………….…15 5. 4. Мультиметры……………………………………………..…..37 6. 5. Цифровые измерительные приборы………………………..40 7. 6. Вопросы для самопроверки…………………………………41 8. 7.Задания для внеаудиторной и аудиторной работы…………41 9. Приложение……………………………………………………...46 10. Литература ………………………………………………………47 Предисловие Учебно-методическое пособие посвящено вопросам принципа работы, назначения и области применения электроизмерительных приборов, основных технических характеристик и основных элементов конструкции измерительных приборов, применяемых в процессе обслуживания и ремонта электрического и электромеханического оборудования. Студенты, обучающиеся по специальности _________________, изучают эти вопросы по дисциплине «Электротехника и электроника». В пособии приведены фрагменты рабочей программы дисциплины «Электротехника и электроника»: требования к знаниям и умениям студентов, содержание изучаемого материала и виды самостоятельной работы студентов по указанным разделам. Пособие состоит из двух частей: « Основы метрологии и измерительной техники» и «Измерение электрического тока, напряжения и мощности». Здесь описаны наиболее распространённые контрольно - измерительные приборы, используемые в практике по ремонту электрического и электромеханического оборудования. Учебно-методическое пособие может быть полезным студентам, изучающим дисциплины: «Электрические измерения», «Основы технической эксплуатации и обслуживания электрического и электромеханического оборудования». Курс лекций является опорным. Выполнение всех практических и контрольных работ по дисциплине способствует формированию знаний и умений, необходимых для выполнения профессиональных обязанностей по специальности: Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования (по отраслям) и Пожарное дело. Формируемые компетенции. ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять к ней устойчивый интерес. ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество. ОК 3. Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за них ответственность. ОК 4. Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач, профессионального и личностного развития. ОК 5. Использовать информационно-коммуникационные технологии в профессиональной деятельности. ОК 6. Работать в коллективе и команде, эффективно общаться с коллегами, руководством, потребителями. ОК 7. Брать на себя ответственность за работу членов команды (подчиненных), результат выполнения заданий. ОК 8. Самостоятельно определять задачи профессионального и личностного развития, заниматься самообразованием, осознанно планировать повышение квалификации. ОК 9. Ориентироваться в условиях частой смены технологий в профессиональной деятельности. ПК 1.2. Организовывать и выполнять техническое обслуживание и ремонт электрического и электромеханического оборудования. ПК 1.3. Осуществлять диагностику и технический контроль при экс-плуатации электрического и электромеханического оборудования. ПК 2.2. Осуществлять диагностику и контроль технического состояния бытовой техники. В результате освоения дисциплины обучающийся должен: уметь: • составлять измерительные схемы; • выбирать средства измерений; • измерять с заданной точностью различные электротехнические величины; • определять значение измеряемой величины и показатели точности измерений; знать: • основные методы и средства измерения электрических величин; • основные виды измерительных приборов и принципы их работы; • влияние измерительных приборов на точность измерения; • принципы автоматизации измерений; • условные обозначения и маркировку измерительных приборов; • назначение и область применения измерительных устройств. Краткое содержание дидактических единиц: Основные понятия измерений. Погрешности измерений. Классификация электроизмерительных приборов. Измерение тока и напряжения. Магнитоэлектрический измерительный механизм, электромагнитный измерительный механизм. Приборы и схемы для измерения электрического напряжения. Расширение пределов измерения амперметров и вольтметров, Измерение мощности. Электродинамический измерительный механизм. Измерение мощности в цепях постоянного и переменного токов. Индукционный измерительный механизм. Измерение электрической энергии. Измерение электрического сопротивления, измерительные механизмы. Косвенные методы измерения сопротивления, методы и приборы сравнения для измерения сопротивления. Виды самостоятельной работы студентов: Работа со справочной литературой. Постановка экспериментов. Составление схемы, снятие показаний приборов. Решение задач, выполнение упражнений, самостоятельное изучение и конспектирование следующего материала: ● электродинамический измерительный механизм; ● измерение мощности в цепях постоянного и переменного токов; ● индукционный измерительный механизм; ● измерение электрической энергии. Составление электрической цепи. Выполнение практической работы по индивидуальному заданию. Составление схемы. Снятие показаний приборов. Оформление отчета. Анализ полученных данных. Подготовка докладов об использовании измерительных преобразователей в различных видах электрооборудования технологических установок. Ответы на вопросы тестов. 1. Основные понятия измерений 1.1. Средства измерения электрических величин Средствами измерения электрических величин называют технические устройства, используемые при измерениях и имеющие заданные метрологические характеристики. В общем случае к средствам измерений относятся: меры, измерительные преобразователи, измерительные приборы и установки. Мера предназначена для воспроизведения физической величины заданного значения. К основным мерам электрических величин относятся меры: эдс, электрического сопротивления, индуктивности, электрической емкости и др. Меры высшего класса называются образцовыми. Они служат для проверки и градуировки рабочих мер и измерительных приборов. Измерительные преобразователи предназначены для выработки электрического сигнала в форме, удобной для передачи, дальнейшего преобразования, обработки и хранения, но не поддающейся непосредственному восприятию. Различают преобразователи электрических величин в электрические - шунты, добавочные сопротивления, делители напряжения и т. д., а также преобразователи неэлектрических величин в электрические - первичные преобразователи. Измерительные приборы предназначены для выработки сигналов в форме, доступной для непосредственного наблюдения К ним относятся, например, амперметр, вольтметр, ваттметр и др. Электроизмерительная установка представляет собой совокупность мер, измерительных преобразователей и приборов, расположенных в одном месте и предназначенных для выработки сигналов в форме, удобной для непосредственного наблюдения. Все средства измерений, и в частности электроизмерительные приборы, можно классифицировать по следующим признакам: виду получаемой информации, методу измерения, способу представления и регистрации информации. ЗАПОМНИТЕ Основными характеристиками электроизмерительных приборов являются: погрешность, вариация показаний, чувствительность, потребляемая мощность, время установления показаний и надежность. Вариация показаний прибора — наибольшая разность показаний прибора при одном и том же значении измеряемой величины. Она определяется при плавном подходе стрелки к выбранной отметке шкалы при движении стрелки один раз от начальной, а второй раз от конечной отметки. Причиной вариации является в основном трение в опорах подвижной части прибора. Чувствительность Sприбора — отношение приращения перемещения указателя ∆а к приращению измеряемой величины ∆х:  Если чувствительность постоянна (шкала равномерная), то ее можно определить как S = а/х. Величина, обратная чувствительности (С = 1/S), называется ценой деления (постоянной) прибора. Она равна числу единиц измеряемой величины, приходящихся на одно деление шкалы. Например, при S = 10 дел/В постоянная С = 0,1 В/дел. Потребляемая мощность — мощность, которую потребляет прибор при включении его в цепь. В результате этого меняется режим работы цепи, что в конечном счете приводит к увеличению погрешности измерения. Поэтому малое потребление мощности является достоинством прибора. Время установления показаний — промежуток времени с момента включения измеряемой величины до момента, когда указатель займет положение, отличающееся от установившегося значения не более чем на 1,5%. Время установления показаний для большинства аналоговых измерительных приборов не превышает 4 с. Надежность — способность электроизмерительных приборов, сохранять заданные характеристики при определенных условиях работы в течение заданного времени. Количественной мерой надежности является среднее время безотказной или исправной работы прибора. 1.2.Классификация электроизмерительных приборов По виду получаемой информации электроизмерительные приборы делятся на приборы для измерения электрических (ток, напряжение, мощность и др.) и неэлектрических (температура, давление, влажность и др.) величин; по методу измерения — на приборы непосредственной оценки (амперметр, вольтметр и др.) и приборы сравнения (измерительные мосты и компенсаторы); по способу представления измеряемой информации — на аналоговые и дискретные (цифровые). Аналоговые электроизмерительные приборы, в свою очередь, могут быть электромеханическими и электронными. 1.3. Общие сведения об электромеханических измерительных приборах Электромеханические приборы составляют большую группу электроизмерительных приборов. Их основными частями являются электроизмерительная цепь и измерительный механизм. Измерительная цепь преобразует измеряемую электрическую величину (напряжение, мощность, частоту и т. д.) в пропорциональную ей величину, воздействующую на измерительный механизм. Измерительный механизм преобразует подводимую к нему электрическую энергию в механическую энергию перемещения подвижной части и связанного с ней указателя (например, стрелки). Так измерительная цепь вольтметра состоит из обмотки измерительного механизма и добавочного резистора. Так как сопротивление этой цепи постоянно, то ток через измерительный механизм пропорционален измеряемому напряжению и вызывает соответствующее отклонение стрелки вольтметра. Поэтому измерительный механизм рассматривают как преобразователь электрической величины в механическое перемещение и называют электромеханическим преобразователем. Основными электромеханическими измерительными механизмами являются магнитоэлектрические, электромагнитные, электродинамические, индукционные и электростатические. Кроме того, существует еще значительное число систем, таких механизмов узко специализированного назначения. ЗАПОМНИТЕ Общими элементами электромеханических измерительных приборов являются ● отсчетное устройство, ● подвижная часть измерительного механизма, ●устройства для создания вращающего, противодействующего и успокаивающего моментов. Вращающий момент Мвр, действующий на подвижную часть, является функцией измеряемой величины х(тока или напряжения) Мвр = f(x). Подвижная часть измерительного механизма под действием Мвр поворачивается до тех пор, пока он не уравновесится противодействующим моментом Мпр, создаваемым с помощью растяжек или спиральных пружин при их закручивании и направленным навстречу Мвр. Значение противодействующего момента пропорционально углу поворота подвижной части а: Мпр = k а, где k— удельный противодействующий момент растяжки или пружины. Установившееся отклонение подвижной части и укрепленного на ней указателя характеризуется равенством   Рис 1.1. Устройство подвижной части измерительного механизма На рис. 1.1. представлено устройство подвижной части измерительного механизма, в котором противодействующий момент создается спиральными пружинами 5 и 6, выполненными из оловянно-цинковой бронзы. Пружина 6 одним концом крепится к оси 2, а другим - к поводку 4 корректора. Корректор служит для установки на нуль стрелки невключенного прибора. Он состоит из винта 9 с эксцентрично расположенным пальцем 8,вилки 7 с поводком 4. Для уравновешивания подвижной части служат грузики — противовесы 10. Ось 2 заканчивается кернами, опирающимися на подпятники 1. Жёстко с осью закреплена стрелка 3. Для успокоения стрелки в приборах применяются воздушные, магнитоиндукционные и жидкостные успокоители. В приборах со спиральными противодействующими пружинами чаще для создания момента успокоения применяют воздушные успокоители. Они представляют собой закрытую камеру, в которой помещается легкое алюминиевое крыло, жестко связанное с подвижной частью измерительного механизма. При перемещении воздуха из одной части камеры в другую через зазор (между камерой и крылом) тормозится движение крыла, создавая момент успокоения. Отсчетное устройство обязательно имеет шкалу и указатель. На шкалу нанесены отметки в виде коротких чёрточек, соответствующих определенным значениям измеряемой величины. Интервал между соседними отметками шкалы называют делением. ЗАПОМНИТЕ Шкалы могут быть равномерными (деления постоянной длины) и неравномерными (деления непостоянной длины). Наименьшее значение, указанное на шкале, называется начальным, наибольшее — конечным. Область между начальным и конечным значениями называют диапазоном показаний прибора. Значение измеряемой величины отсчитывается с помощью указателя. Как правило, указатели выполняют в виде стрелок, чаще всего клиновидных или ножевидных, жёстко скрепленных с подвижной частью измерительного механизма. |