Требования к содержанию и оформлению отчета
Тема: Электрические измерения и приборы
Практическая работа №2
Наименование работы : Электроизмерительные приборы
Цель работы: 1) Изучить системы обозначений измерительных приборов и принципа действия их измерительных механизмов;
2)научиться использовать имеющиеся электроизмерительные приборы для получения правильных результатов при измерении параметров и характеристик электрической цепи.
Норма времени : 2 часа.
Оборудование: Рабочая тетрадь (конспект), ручка, калькулятор, карандаш, линейка, методичка.
Правило техники безопасности : соблюдать дисциплину.
Информационное обеспечение : 1. Синдеев Ю.Г. Электротехника с основами электроники. Учебное пособие для профессиональных училищ и колледжей. Ростов – на – Дону, «Феникс», 2004. 2.Касаткин А.С. Основы электротехники. Учебное пособие для средних профессиональных училищ. – М., Высш. шк., 2006.
Теоретические сведения
Измерение — это определение истинного значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств. Приборы, используемые для измерения электрических величин (тока, напряжения, мощности, сопротивления и т.д.), называются электроизмерительными приборами.
Амперметр - это прибор, измеряющий силу тока и поэтому включаемый в электрическую цепь последовательно с сопротивлением нагрузки. Для исключения влияния прибора на режим работы цепи (силу тока) его внутреннее сопротивление должно быть ничтожно мало. Включение амперметра в цепь параллельно нагрузке вызовет протекание по нему значительного тока (работа цепи в режиме короткого замыкания) и выведет его из строя.
|
|
|
Схема включения в цепь
амперметр
|
вольтметр
| 
ваттметр
| 
омметр
|
Вольтметр – это прибор, измеряющий напряжение (разность потенциалов), и поэтому включаемый в электрическую цепь параллельно с сопротивлением нагрузки. Для исключения влияния прибора на режим работы цепи его внутреннее сопротивление должно быть бесконечно большим, а потребляемый прибором ток — ничтожно малым. Поэтому разрешается измерять напряжение путем касания подключенными к вольтметру щупами соответствующих точек электрической цепи.
Ваттметр - прибор, измеряющий, активную мощность Р, потребляемую электрической цепью или отдельными ее элементами. При постоянном токе Р = IU, поэтому ваттметр должен иметь токовую катушку, включаемую в цепь, как амперметр, т.е. последовательно с сопротивлением нагрузки, и катушку напряжения, включаемую, как и вольтметр, параллельно сопротивлению нагрузки. Зажимы ваттметра, обозначенные на схеме звездочкой (*), должны быть соединены вместе перемычкой.
|
|
|
Омметр – прибор, измеряющий электрическое сопротивление элементов, участков и электрической цепи в целом в обесточенном состоянии (при отключенных источниках питания электрической цепи). В основу действия прибора положено измерение тока I в исследуемом резисторе R создаваемого эталонным источником ЭДС Е, находящимся внутри прибора.
Так как I= E/(R+ Rx), то шкала прибора проградуирована в Омах таким образом, что наибольшему отклонению стрелки соответствует наименьшее значение сопротивления исследуемого резистора Rr . Перед началом измерений сопротивления производят установку нуля прибора. Для этого при закороченных с помощью щупов зажимах прибора ручкой «Установка нуля» совмещают положение стрелки с отметкой «О» на шкале. У цифрового омметра ручка «Установка нуля» отсутствует. Включение омметра в цепь с источником питания недопустимо, так как он имеет свой источник питания.
Основными показателями электроизмерительных приборов являются:
номинальная величина Аном — наибольшая величина, которая может быть измерена прибором. Например, номинальная величина ваттметра Рном = Uном*Iном. Для многопредельных приборов номинальная величина определяется положением переключателя диапазонов на приборе;
|
|
|
постоянная прибора (цена деления) С — значение измеряемой величины, вызывающее отклонение показывающего устройства на одно деление шкалы.
C= 
, где п — число делений шкалы;
Погрешности измерения.
Абсолютная погрешность — это разность между измеряемым Аи и действительным Aд значениями контролируемой величины: ΔА = Аизм – Ад.
Относительная погрешность — это отношение абсолютной погрешности к действительному значению контролируемой величины, выраженное в процентах:
γ = (ΔА/Ад)*100%.
Приведенная погрешность — это отношение абсолютной погрешности к номинальной величине прибора: γпр = (ΔА/Аном)100%.
Приведенная погрешность в процентах определяет класс точности прибора. Например, γпр = ±1% соответствует первому классу точности. По степени точности электромеханические измерительные приборы делятся на девять классов: 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0. Класс точности прибора указывается на его шкале.
Точность измерения оценивается относительной погрешностью. Относительная погрешность тем меньше, чем ближе действительное значение измеряемой величины Ад к номинальной величине Аном. Поэтому для повышения точности измерений рекомендуется пользоваться второй половиной шкалы.
|
|
|
Классификация электроизмерительных приборов . Значительная часть электроизмерительных приборов принадлежит к электромеханической группе. Общим для них является то, что электромагнитная энергия, подводимая к прибору от измеряемой цепи, преобразуется в механическую энергию перемещения подвижной части.
По способу преобразования энергии, т.е. по способу создания вращающего момента, измерительные механизмы приборов делятся на ряд систем (рис. 2)
По роду тока подразделяют приборы: постоянного тока (–); переменного тока (~); постоянного и переменного тока ( 
); трехфазного тока ( 
).
В состав электроизмерительного прибора могут входить преобразователи: полупроводниковый выпрямитель, электронный усилитель и т.д., изменяющие свойства приборов. В зависимости от типа преобразователя прибор называют выпрямительным, электронным и т.д.
На шкале прибора наносится ряд обозначений (рис. 3)
| Наименование системы прибора | Обозначение системы прибора | Прибор | ||
| Магнитоэлектрическая | 
|
| ||
| Электромагнитная | 
| |||
| Электродинамическая | 
| |||
| Индукционная | 
| |||
| Электростатическая | 
| |||
| Рис. 2. Условные обозначения измерительных систем на шкалах
| Рис. 3. Передняя панель электроизмерительного прибора
| |||
Особенности приборов.
Для приборов магнитоэлектрической системы характерна высокая точность. Они являются наиболее точными, по сравнению с приборами непосредственной оценки других систем и изготавливаются вплоть до класса точности 0,1.
Большим достоинством магнитоэлектрических приборов является равномерность шкалы, высокая чувствительность и малая мощность потерь.
Основным недостатком приборов магнитоэлектрической системы является невозможность их применения без специальных преобразователей в цепях переменного тока. Кроме того, она отличаются относительно сложной конструкцией.
Приборы магнитоэлектрической системы используются, главным образом, в качестве гальванометров, амперметров, вольтметров и омметров в цепях постоянного тока.
Приборы электромагнитной системы можно использовать в цепях и переменного, и постоянного тока. Точность их меньше, по сравнению с приборами магнитоэлектрической системы.
Достоинство электромагнитных приборов; простота конструкции, сравнительно низкая стоимость, надежность в эксплуатации, устойчивость к перегрузкам.
Недостатки: низкая чувствительность и точность, большое потребление мощности, неравномерность шкалы.
Применяют приборы электромагнитной системы в цепях переменного тока как амперметры, вольтметры, используют в частотомерах и фазометрах.
Отсутствие стальных сердечников в электродинамических измерительных механизмах исключает погрешности от гистерезиса и вихревых токов, но они очень чувствительны к влиянию внешних магнитных полей.
Высокая точность электродинамических приборов позволяет применять их в качестве образцовых. Приборы электродинамической системы можно применять на постоянном и переменном токе.
Недостатки: влияние внешних магнитных полей, низкая чувствительность, относительно большое потребление мощности, высокая стоимость. Кроме того, они плохо переносят механические воздействия, требовательны к уходу.
Используются в качестве амперметров, вольтметров и ваттметров.
В ферродинамических приборах наличие стальных сердечников существенно увеличивает погрешность, но резко уменьшают влияние внешних магнитных полей. Приборы этой системы используются в амперметрах, вольтметрах, ваттметрах, частотомерах, фазометрах.
Приборы электростатической системы применяются для измерения постоянных и переменных напряжений. Показания их не зависят от внешних магнитных полей, частоты.
Достоинства: большое входное сопротивление; активной мощности приборы этой системы практически не потребляют.
Недостаток: низкая чувствительность, неравномерность шкалы.
Приборы индукционной системы могут применяться в цепях переменного тока с одной определенной частотой.
Достоинство их – малое влияние внешних магнитных полей, стойкость к перегрузкам, надежность в работе, невысокая стоимость.
Используются они в счетчиках электроэнергии.
Вибрационные измерительные механизмы являются разновидностью электромагнитной системы. Применяются они в частотомерах - для измерения низкой частоты, главным образом, промышленной, и только в стационарных условиях.
Порядок выполнения работы
1. Изучить теоретические сведения.
2. Выполнить задания, согласно варианту.
3. Оформить практическую работу.
4. Ответить на контрольные вопросы.
Ход работы
Задание 1 . С помощью многопредельного миллиамперметра класса точности 0,5 измерен ток 300 мА при двух пределах: Iном1 = 500 мА и Iном2 = 1000 мА. Определить относительную погрешность измерения в обоих случаях. Сравнить точность измерения.Задание 2. Определите цену деления ваттметра, если Iном = 1А, Uном = 30В, на шкале которого нанесено 150 делений.
Задание 3. Заполните таблицу
| Наименование системы прибора | Обозначение системы прибора | Назначение и область применения |
| Магнитоэлектрическая |
| |
| Электромагнитная |
| |
| Электродинамическая |
| |
| Индукционная |
| |
| Электростатическая |
|
Задание 4. Охарактеризуйте электроизмерительный прибор по приведённому плану
1. Тип прибора
2. Назначение прибора
3. Род тока
4. Номинальная величина прибора
5. Измерительная система прибора
6. Установка прибора при измерении
7. Класс точности
8. Напряжение испытания изоляции
9. Защищённость от внешних полей
10. Цена деления прибора
Задание 5 . Нарисуйте условное обозначение:
- Амперметра
- Вольтметра
- Ваттметра
- Омметра
Задание 6. Дайте расшифровку следующим условным обозначениям на шкалах приборов:
- 1.5
- М 104
Требования к содержанию и оформлению отчета
1.Наименование работы;
2.Краткое теоретическое обоснование;
3. Цель работы;
4.Оборудование;
5.Ход работы;
6.Выполнение заданий;
7.Подробный расчет;
8.Вывод;
9.Ответы на контрольные вопросы.
Контрольные вопросы
1.Что такое «измерение»?
2.Какие приборы называют электроизмерительными?
3.Почему внутреннее сопротивление амперметра должно быть ничтожно мало?
4.Почему разрешается измерять напряжение путем касания подключенными к вольтметру щупами соответствующих точек электрической цепи?
5.Почему ваттметр должен иметь токовую катушку, включаемую в цепь последовательно с сопротивлением нагрузки, и катушку напряжения, включаемую параллельно сопротивлению нагрузки?
6.Опишите процесс установки нуля омметра.
7.Перечислите основные показатели электроизмерительных приборов и дайте им определение.
Дата добавления: 2021-02-10; просмотров: 111; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!