Электрические измерения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Задача №1. Поверка технических приборов и основы метрологии

Технический амперметр магнитоэлектрической системы с номинальным током А числом номинальных делений имеет оцифрованные деления от нуля до номинального значения, проставленные на каждой пятой части шкалы (стрелки обесточенных амперметров занимают нулевое положение).

Поверка технического амперметра осуществлялась образцовым амперметром той же системы.

Абсолютная погрешность для каждого оцифрованного деления шкалы после нуля в порядке их возрастания, включая номинальный ток амперметра:

, А	4	8	12	16	20
, А	+0,05	-0,08	-0,04	+0,02	+0,03

1. Указать условия поверки технических приборов.

2. Определить поправки измерений.

3. Построить график поправок.

4. Определить приведенную погрешность.

5. Указать, к какому ближайшему стандартному классу точности относится данный прибор.

Если прибор не соответствует установленному классу точности, указать на это особо.

6. Написать ответы на вопросы:

1) Что называется измерением?

2) Что такое мера и измерительный прибор? Как они подразделяются по назначению?

3) Что такое погрешность? Дайте определение абсолютной, относительной и приведенной погрешности.

РЕШЕНИЕ.

1. Поверка приборов производится при соблюдении следующих условий:

- температура окружающего воздуха должна быть в пределах 20±3°С при проверке приборов класса точности 0,15 и 20±5°С - при проверке приборов класса точности 0,25;

- перед поверкой приборы должны быть выдержаны при указанной температуре не менее 12 ч;

-в процессе выдержки и поверки температура должна оставаться постоянной или изменяться за каждые 30 мин. не более чем на 0,5 и ГС для приборов класса точности 0,15 и 0,25 соответственно;

-относительная влажность окружающего воздуха, уровень вибрации, а также скорость изменения давления при поверке не должны превышать значений, указанных в ГОСТ 6521-72. Поверка приборов производится в соответствии с ГОСТ 8.161-75.

2. Поправка измерений будет равна .

3. Получаем график поправок:

4. Определим приведенную погрешность по формуле:



Полученные данные сведем в таблицу:

, А	4	8	12	16	20
, А	+0,05	-0,08	-0,04	+0,02	+0,03
, А	-0,05	+0,08	+0,04	-0,02	-0,03
, %	0,25	-0,4	-0,2	0,1	0,15

5. Ближайший стандартный класс точности данного прибора - 0,4.

6.1. Измерение -- совокупность операций для определения отношения одной (измеряемой) величины к другой однородной величине, принятой за единицу, хранящуюся в техническом средстве (средстве измерений).

6.2. Мера -- средство измерений, предназначенное для воспроизведения физической величины заданного размера.

Измерительный прибор -- средство измерений, дающее возможность непосредственно отсчитывать (регистрировать) значения измеряемой величины.

6.3. Погрешность измерений (ошибки измерений) -- отклонения результатов измерений от истинных значений измеряемой величины.

Абсолютная погрешность -- алгебраическая разность между номинальным и действительным значениями измеряемой величины.

Относительная погрешность -- отношение абсолютной погрешности к действительному значению измеряемой или воспроизводимой данным средством измерений величины.

Приведенная погрешность -- отношение абсолютной погрешности к некоторому нормирующему значению.

Задача №2. Измерение тока и напряжения в цепях постоянного тока

Измерительный механизм (ИМ) магнитоэлектрической системы рассчитан на ток мА и напряжение мВ и имеет шкалу на делений.

1. Составить схему включения измерительного механизма с шунтом и дать вывод формулы .

2. Определить постоянную измерительного механизма по току , величину сопротивления шунта и постоянную амперметра , если этим прибором нужно измерять ток А.

3. Определить мощность, потребляемую амперметром при номинальном значении тока .

4. Составить схему включения измерительного механизма с добавочным сопротивлением и дать вывод формулы .

5. Определить постоянную измерительного механизма по напряжению , величину добавочного сопротивления и постоянную вольтметра , если этим прибором нужно измерять напряжение В.

6. Определить мощность, потребляемую вольтметром при номинальном значении напряжения .

РЕШЕНИЕ.

1. Схема включения измерительного механизма с шунтом:

Измеряемый ток цепи и ток измерительного механизма связаны соотношением

или ,

где - шунтирующий множитель, показывающий, во сколько раз измеряемый ток больше тока измерительного механизма или во сколько расширяется предел измерения тока.

2. Из полученных формул и численных данных получаем:

;

А/дел.

Ом = 40,8 мОм.

А/дел.

3. Мощность, потребляемая амперметром при номинальном значении тока равна:

Вт.

4. Схему включения измерительного механизма с добавочным сопротивлением:



Если предел измерения напряжения измерительного механизма необходимо расширить в раз, то используют добавочное сопротивление.

.

Отсюда получаем:

.

5. Используя численные данные, находим:

В/дел. = 0,8 мВ/дел.

.

Ом.

В/дел.

6. Мощность, потребляемая вольтметром при номинальном значении напряжения равна:

Вт.

Задача №3. Виды и погрешности электрических измерений

Для измерения сопротивления косвенным видом использовались два прибора: амперметр и вольтметр магнитоэлектрической системы.

Данные приборов, их показания, при которых производилось измерение сопротивления, приведены в таблице.

Данные вольтметра	Предел измерения UH	B	30
	Ток полного отклонения стрелки при UH	мА	1
	Класс точности гД	%	1
	Показания вольтметра U	В	23
Данные амперметра	Предел измерения IH	А	15
	Падение напряжения при IH	мВ	100
	Класс точности гД	%	0,2
	Показания амперметра I	А	10

Определить:

1) величину сопротивления по показаниям приборов и начертить схему;

2) величину сопротивления с учетом схемы включения приборов;

3) наибольшие возможные (относительную и абсолютную ) погрешности результата измерения этого сопротивления;

4) в каких пределах находятся действительные значения измеряемого сопротивления.

РЕШЕНИЕ.

1) Величина сопротивления по показаниям приборов равна:

Ом.

Сопротивления приборов равны:

 Ом.

Ом.

Найдем отношения сопротивлений приборов и измеряемого сопротивления:

;

.

Т.к. , то схема включения приборов будет следующей:

2) C учетом схемы включения измеряемое сопротивление равно:

Ом.

3) Погрешность измерения будет представлять собой сумму погрешностей (класс точности прибора) вольтметра и амперметра:

Получаем для измерения напряжения:

 %.

Получаем для измерения тока:

%.

Для измеренного сопротивления получаем:

%.

Находим абсолютную погрешность:

Ом.

4) Действительное значение сопротивления находится в пределах:

Ом.

Задача №4. Выбор измерительной аппаратуры

В высоковольтной трехпроводной цепи трехфазного тока необходимо измерить линейные токи, линейное напряжение, коэффициент мощности цепи и расход активной энергии всей цепи.

Подобрать для этой цели два измерительных трансформатора тока (ИТТ), два измерительных трансформатора напряжения (ИТН) и подключить к ним следующие измерительные приборы: два амперметра электромагнитной системы два однофазных индукционных счетчика активной энергии; один трехфазный фазометр электромагнитной системы; один вольтметр электромагнитной системы.

Расстояние от трансформатора до измерительных приборов м (провод медный, сечением мм²), номинальное напряжение сети В и линейный ток А. Начертить схему включения ИТТ и ИТН в цепь, а также показать подключение к ним всех измерительных приборов.

Выполнить разметку зажимов обмоток ИТТ, ИТН, счетчиков и фазометра. Показать заземления вторичных обмоток ИТТ и ИТН.

РЕШЕНИЕ.

При подборе ИТТ необходимо учитывать, что для обеспечения правильности их работы общее сопротивление всех проводов и обмоток приборов во вторичной цепи не должно превышать номинальной нагрузки. Номинальной нагрузкой трансформатора тока называется наибольшее сопротивление, на которое может быть замкнута вторичная обмотка при условии, что погрешности его не превысили допустимых значений.

Выбор трансформаторов напряжения производится по их допустимой номинальной мощности. Значит, к трансформатору напряжения можно подключить такое количество приборов, при котором их мощность при номинальном напряжении не превышает номинальной мощности трансформатора.

Произведем подбор.

Измерительные трансформаторы тока

Тип	Номинальный ток, А	Класс точности	Номинальная нагрузка, Ом	Коэффициент мощности cos
	первичный	вторичный
ИТТ9	40	1	0,05-0,5	15	1

Измерительные трансформаторы напряжения

Тип	Номинальное напряжение	Класс точности	Номинальная мощность нагрузки вторичной цепи, В*А	Коэффициент мощности cos
	Первичное	Вторичное
ИТН2	6,0	100	0,2	15	0.8-1

Амперметр -А2

I,А	,%	R,Ом	f,Гц
1	0.5	0.035	40-100

Фазометр трехфазного тока Ф1

I,А		Rпосл,Ом	f,Гц	U,В	Rпар,Ом
5	1,5	0,12	50	127	2500

Счётчик однофазный

I,А		Rпосл,Ом	f,Гц	U,В	Rпар,Ом
2,5	2,0	0,25	50	127	8000

поверка амперметр ток погрешность

Вольтметр - В2

,%	R,Ом	f,Гц	U,В
0,5	10000	40-100	75

Найдём сопротивление поводов по формуле.

Ом.

Проверим, выполняется ли условие обеспечения правильности работы трансформаторов. Для обеспечения правильности работы трансформаторов тока необходимо, чтобы общее сопротивление всех проводов и обмоток приборов во вторичной цепи не превышало номинальной нагрузки.

Для обеспечения правильности работы трансформаторов напряжения необходимо, чтобы мощность приборов при номинальном напряжении не превышало номинальной мощности трансформатора.

ИТТ1:

 Ом; Ом; Ом;

Ом;

Видим, что .

ИТТ2:

Ом; ; Ом; Ом;

Ом;

Видим, что .

ИТН1:

Определим номинальные мощности приборов:

Вт; Вт; Вт

Мощность приборов равна

Вт.

Номинальная активная мощность трансформатора напряжения раввна

Вт.

Видим, что .

Все условия соблюдены.



Список литературы

1. Вострокнутов Н. Г. Электрические измерения. - М.: Высшая школа, 1966г.

2. Электрические измерения / Под ред. А.В. Фремке. - М.: - Энергия, 1973.

3. Справочник по электроизмерительным приборам / Под ред. Илюнина К.К. - М.: Энергия, 1973

4. Попов В.С. Электрические измерения - М.: Энергия, 1974.

Размещено на Allbest.ru

...