Лабораторная работа 4
Измерение сопротивлений различными методами.
Литература
Л-1, с. 174-279; Л-2, с. 239-320; Л-3, с. 120-165; Л-4, с. 321-379.
Методические указания
Сначала ознакомьтесь с измерениями тока и напряжения. При этом важно понять принципы, на которых основаны эти измерения.
Измеряемый ток пропускается через измерительный механизм, и по величине воздействия на механизм судят о величине измеряемого тока. Отсюда следует, что амперметр нужно включать в цепь последовательно с участком цепи, в котором измеряется ток. Измерение напряжения основано на оценке величины тока в цепи с известным сопротивлением, к которому подведено искомое напряжение. Значение напряжения определяется как произведение тока на величину известного сопротивления. Для облегчения измерения шкала измерительного механизма градуируется в единицах измерения напряжения. Следовательно, один и тот же механизм можно использовать как для измерения тока, так и дли измерения напряжения. Т.е. создавать комбинированные приборы. Из курса ТОЭ известно, что напряжение есть разность потенциалов между двумя точками электрической цепи и оно измеряется вольтметром. На основании этого вольтметр включается в цепь параллельно участку, напряжение на зажимах которого мы желаем измерить. Так как прибор, включенный в исследуемую электрическую цепь, должен по возможности меньше изменять ее параметры, то желательно, чтобы амперметр имел внутреннее сопротивление, равное нулю, а вольтметр – бесконечности. Тогда амперметр, включенный в цепь для измерения тока, не изменит сопротивление цепи и в его обмотке не произойдет падения напряжения.
|
|
|
Вольтметр, подключенный для измерения напряжения, не изменит проводимость цепи и не будет потреблять ток. Практически осуществить эти условия невозможно, и поэтому лучшим считается тот амперметр, который имеет наименьшее внутреннее сопротивление (значит, и наименьшее собственное потребление), и тот вольтметр, у которого внутреннее сопротивление больше.
Практически сопротивление амперметра и токовых обмоток других приборов составляет десятые и сотые доли Ома, а сопротивление вольтметра и обмоток напряжений других приборов – десятки тысяч Ом.
Надо также учитывать, что даже такие простые электроизмерительные приборы, как амперметр и вольтметр, могут быть включены неправильно, что нередко приводит к нежелательным последствиям.
Из курса «Теоретические основы электротехники» известно, что мощность в цепи постоянного тока зависит от величины напряжения и тока. Поэтому прибор для измерения мощности (ваттметр) должен в своем устройстве иметь два чувствительных элемента, один из которых должен реагировать на изменение напряжения, другой - на изменение тока, а результат передавать на указатель прибора. Из темы 1.2 нам известно, что два чувствительных элемента имеют приборы электродинамической, ферродинамической и индукционной систем. Обратите внимание на обозначение генераторных зажимов обмоток ваттметров и как это учитывается при включении ваттметров. Надо также запомнить, что для изменения направления движения подвижной части прибора достаточно изменить направление тока в одной из обмоток прибора. В цепях переменного тока мощность зависит еще и от величины угла сдвига фаз между током нагрузки и напряжением на ее зажимах. Казалось бы, нужен механизм с тремя чувствительными элементами, но роль третьего элемента в механизмах электродинамической, ферродинамической и индукционной систем, когда они работают в цепях переменного тока, играет зависимость вращающего момента от угла сдвига по фазе между магнитными потоками обмоток (
α). В конструкции прибора остается только лишь обеспечить зависимость этого угла сдвига фаз между током нагрузки и напряжением на ней ( φ). Тогда с изменением α на столько же изменяется и φ, отчего в необходимой степени изменится и вращающий момент. Таким образом, вращающий момент, действующий на подвижную систему, оказывается зависящим не только от тока и напряжения, но и от сдвига фаз между ними ( φ).
|
|
|
|
|
|
При измерении мощности главное внимание обратите на схемы включения ваттметров при измерениях как активной, так и реактивной мощности с нормальными и расширенными пределами измерения в однофазных и трехфазных трехпроводных и четырехпроводных цепях при симметричных и несимметричных нагрузках. Особенно хорошо надо усвоить схему Арона и доказательство к ней, использование ее для вычисления величины реактивной мощности и угла сдвига фаз в нагрузке, а также ее применимость. При этом имейте в виду, что схема Арона предназначена для измерения реактивной мощности с помощью двух ваттметров используется схема с искусственной нулевой точкой.
При изучении вопроса «Учет электрической энергии» обратите внимание на особенности счетчика электрической энергии, отличающие его от других электроизмерительных приборов. Электрическая схема счетчика не отличается от электрической схемы ваттметра. Из курса
«Теоретические основы электротехники» известно, что энергия – это мощность за единицу времени. Поскольку счетчик должен реагировать на всякие изменения мощности, то его электрическая часть должна быть подобна ваттметру. Но показания счетчика должны все время увеличиваться, для этого счетчик имеет в своем устройстве счетный механизм. Поэтому счетчик называется суммирующим или интегрирующим прибором. Обратите внимание на обозначение зажимов обмоток счетчиков. Генераторные зажимы токовых обмоток счетчиков обозначаются буквой Г, а зажимы, к которым подключается нагрузка – буквой Н.
|
|
|
Зажимы обмоток напряжения счетчиков, предназначенных для включения в трехфазные трех- или четырехпроводные цепи, обозначаются цифрами 1, 2, 3, 0. Запомните типы счетчиков и обозначение букв и цифр: СА3, СА4, СА4У,
СР3, СР4, СР4У, где
С – счетчик электрической энергии
А – для учета активной энергии
Р – для учета реактивной энергии
3 – для трехфазной трехпроводной цепи
4 – для трехфазной четырехпроводной цепи
У – универсальный, предназначен для работы с измерительными трансформаторами тока и напряжения с любыми коэффициентами трансформации.
Обратите особое внимание на схемы включения ваттметров и счетчиков, приведенные в приложениях 2, 3 данного учебного задания. Потренируйтесь в составлении схем для измерения мощностей и энергии.
В результате изучения однофазного счетчика индукционной системы надо знать его устройство, принцип работы, преимущества, недостатки и регулировку дополнительных механизмов, уяснить основные правила установки счетчиков.
Сопротивления относятся к числу важнейших параметров электрической цепи. В практике измерений встречаются сопротивления от 10-8 до 1016 Ом. Сопротивления условно разделяют на малые (до 10 Ом) и большие (свыше 10 Ом). Необходимо уметь выбирать методы и средства измерения сопротивлений мостовыми схемами. Изучая одинарный и двойной мосты постоянного тока и мосты переменного тока, нужно уяснить условия их равновесия, преимущества и недостатки.
Коэффициент мощности имеет большое технико-экономическое значение для энергетики страны. Обратите внимание на определение средневзвешенного коэффициента мощности электроустановки, который вычисляется для некоторого периода времени по показаниям счетчиков активной и реактивной энергии. Эта величина более полно характеризует работу электроустановки в реальных условиях при измерении нагрузки, чем показание фазометра в данное мгновение времени.
Средневзвешенный коэффициент мощности определяется по формуле
= 
,
где Wа – активная энергия, учтенная счетчиком активной энергии,
Wр – реактивная энергия, учтенная счетчиком реактивной энергии.
В приложении 3 данного учебного задания дана схема включения счетчиков для определения средневзвешенного коэффициента мощности. Перечертите ее в свою рабочую тетрадь.
Ознакомьтесь с устройством, назначением, принципом работы фазометров и частотомеров.
Изучите основные правила техники безопасности при измерении электрических величин.
По рекомендованной литературе проработайте и законспектируйте программные материалы. Разберите решенные примеры, ответьте на вопросы для самопроверки.
Вопросы для самопроверки
1. Можно ли измерить напряжение амперметром? Что произойдет, если амперметром измерять напряжение на зажимах генератора?
2. Какие сопротивления имеют токовые катушки приборов и катушки приборов, включаемые в цепь параллельно нагрузке, и почему?
3. Каких систем бывают амперметры и вольтметры? Принципиальная схема включения амперметра и вольтметра электродинамической системы.
4. Как определить мощность и сопротивление в цепи постоянного тока с помощью амперметра и вольтметра? Схемы включения приборов.
5. Устройство, принципы работы, схема включения электродинамического ваттметра. Что произойдет, если обмотку напряжения ваттметра включить последовательно, а токовую – параллельно?
6. Каковы устройство, принцип работы ваттметра индукционной системы?
7. Как измерить активную мощность в цепях трехфазного переменного тока методом одного, двух и трех ваттметров? Когда метод применим?
8. Как однофазным ваттметром измерить реактивную мощность в трехфазной цепи? В каких случаях это применимо?
9. Приведите доказательство к схеме Арона. Какие параметры электрической цепи можно вычислить с помощью схемы Арона?
10. Чем отличается счетчик электрической энергии от других электроизмерительных приборов?
11. Что называется чувствительностью, относительной погрешностью и действительной постоянной счетчика?
12. Объясните методику измерения реактивной энергии с помощью приборов для измерения активной энергии.
13. Для чего предназначены компенсатор трения и компенсатор сдвига фаз, как они устроены и работают?
14. Объясните методику определения коэффициента мощности с помощью двух ваттметров при равномерной нагрузке фаз, и с помощью амперметра, вольтметра и ваттметра?
15. Каковы назначение, устройство, принцип работы и схема включения трехфазного электромагнитного фазометра?
16. Каковы назначение, устройство, принцип работы и схемы включения вибрационного, стрелочного и электродинамического переносного частотомеров?
17. Каково условие равновесия одинарного моста постоянного тока?
18. Каковы устройство, принцип работы и порядок пользования:
а) измерительным мостом постоянного тока?
б) мостом переменного тока для измерения индуктивности и емкости?
19. Каковы условия равновесия двойного моста постоянного тока и моста переменного тока?
20. Для чего применяют двойной мост постоянного тока? Почему для этих же целей может быть использован одинарный мост?
21. Каковы устройство, принцип работы и порядок пользования мегомметром, омметром?
22. Как измерить сопротивление изоляции электроустановок, не находящихся под напряжением?
23. Для чего применяют потенциометры?
Дата добавления: 2015-12-17; просмотров: 17; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!