Лаба №46 (Описание лабы 46)

Посмотреть архив целиком

-3-

Лабораторная работа № 46

МОСТОВОЙ МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ НА ПЕРЕМЕННОМ ТОКЕ

1. Цель работы

Цель работы - знакомство с мостовым методом измерения на перемен­ном токе с использованием серийного измерительного моста и проведение измерений параметров различных элементов электрической цепи.

2. Домашнее задание

  1. Изучить мостовой метод [1—6] и его особенности при работе на пе-
    ре-менном токе. Изобразить 2—3 электрические схемы частотно-
    независимых мостов и записать соотношения между параметрами элемен­
    тов моста при равновесии его, если измеряются параметры реальных кату­
    шек индуктивности или конденсаторов.

  2. В соответствии с заданием подготовить таблицы для записи резуль­
    татов измерений и погрешностей, а также для спецификации средств изме­
    рений. Записать необходимые расчётные соотношения и формулы.

3. Рабочее задание

  1. Ознакомиться с оборудованием стенда. Изучить устройство изме­
    рительного моста, его основные характеристики и правила пользования
    мостом в разных режимах.

  2. Определить с помощью моста переменного тока значение индук­
    тивности и взаимоиндуктивности, а также активного сопротивления вихре-
    токового преобразователя при наличии различных контролируемых объек­
    тов и без них. Изобразить полученные значения полного сопротивления
    преобразователя на комплексной плоскости и рассчитать его добротность.

3.3. Произвести измерения комплексного сопротивления в каждой из
декад магазина сопротивлений (при указанном преподавателем числе
включённых резисторов в декаде) и рассчитать его активную и реактивную
составляющие (или параметры элементов схемы замещения).

3.4. Измерить активную и реактивную составляющие полного сопротив­
ления декады, при изменении сопротивления от нуля до максимального.
Построить зависимость электрических параметров декады
(R, L или С) от
числа включенных резисторов, найти погрешность и произвести статисти­
ческую обработку результатов.

3.5. Измерить электрические параметры (R, L и С) самого короткого и
самого длинного из соединительного проводов, коаксиального кабеля, вхо­
да вольтметров и входа осциллографа. Сопоставить их с параметрами ис-

-4-

следованных ранее объектов и оценить создаваемую ими погрешность.

  1. Измерить ёмкости и тангенсы угла диэлектрических потерь (доб­
    ротности) для партии конденсаторов. Провести статистическую обработку
    полученных значений: найти среднее значение ёмкости, обнаружить и уст­
    ранить конденсаторы с грубыми отклонениями ёмкости от номинальной,
    рассчитать среднее квадратическое отклонение ёмкости в партии, постро­
    ить гистограмму, определить закон распределения и т.д. [1—4].

  2. Записать результаты измерения по стандартной форме [1] для трёх
    различных физических величин.

  3. Составить спецификацию использованных в работе средств изме­
    рений, обработать результаты, сделать выводы и оформить отчёт.

4. Особенности мостовых методов измерений на переменном токе

Измерительные мосты переменного тока выполняются с использовани­ем тех же основных принципов, что и мосты постоянного тока [1—4]: че-тырёхплечие (одинарные) (рис.1), шестиплечие (двойные) (рис. 2) и дру­гие.

Главной особенностью мостов переменного тока при этом является комплексный характер сопротивлений ветвей моста, определяемый их ак­тивной и реактивной составляющими сопротивлений. В мостах с элек­тронными устройствами часто анализируют напряжение на нуль-органе:

Как и на постоянном токе мостовые устройства переменного тока мо­гут использоваться в уравновешенном состоянии (нулевой метод) или в неуравновешенном (обычно близком к положению равновесия), когда реа­лизуется дифференциальный метод измерений. На переменном токе суще­ствует также режим с частичным уравновешиванием по одной составляю­щей комплексного сопротивления, называемый квазиуравновешенным.

Чтобы мост находился в равновесии (1НО = О, йно = О, Рно = О), необхо­димо равенство нулю числителя дроби в выражении (3), т.е.:

При равновесии моста равенства (8) и (9) или (10) и (И) должны выпол­няться одновременно. Определение момента равновесия в зависимости от конкретных устройств и нуль-органа или условий измерений может про­изводиться по току, напряжению или мощности, причём условия равнове­сия фактически совпадают (см. 1, 2).Наилучшие условия работы моста со­ответствуют равенству модулей сопротивлений, так как при этом достига­ется наибольшая чувствительность к изменению сопротивления, что по­зволяет снизить погрешность.

Равновесие мостов переменного тока может быть получено при раз­личном сочетании реактивных составляющих сопротивлений. Целесооб­разное построение основных вариантов электрических схем дано на рис. 3, где приведены также условия равновесия. Условия равновесия моста пе­ременного тока сложнее, причём при изменении одного из элементов в ветви моста (активного или реактивного) достигается минимум выходного сигнала (тока, напряжения или мощности), а не нуль, как в мостах посто­янного тока. Поэтому необходимо сделать несколько приближений к по­ложению