Побудова амперметру та вольтметру. Методи вимірювання фазового зсуву (150566)

Посмотреть архив целиком

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ ТА НАУКИ УКРАЇНИ














Контрольна робота

Варіант 11













2010


1. Задача №1


1.1 Умова


Для вимірювання напруги U та струму I в колі постійного струму за допомогою приладу класу точності  з номінальним струмом Iон (або номінальною напругою Uон) та внутрішнім опором Rо (табл. 1.1) необхідно:

  • розрахувати опори шунта та додаткового резистора і привести схеми вимірювання величин І та U;

  • визначити ціну поділки приладів та їх покази при вимірюванні струму І та напруги U;

  • вибрати тип та метрологічні характеристики моста постійного струму, за допомогою якого можна виміряти опори перетворювачів так, щоб сукупні похибки вимірювачів струму та напруги не перевищували 2,5%;

  • привести спрощену схему вимірювання опору перетворювачів вибраним мостом.


Таблиця 1.1 - Параметри вимірювального механізму та умови вимірювань

І,А

U, v

γ,%

Іон,

Кількість поділок шкали

Rо,



80

150

0.5

5

100

6


1.2 Розв’язання


Схема вимірювань величини I та U наведена на рис. 1.1.


Рис. 1.1 - Схема вимірювання величини I та U


Розрахуємо опори шунта Rw та додаткового резистора Rg прийнявши за верхню границю вимірювання амперметром – 100 А, вольтметром – 200 V:

;

Ω;

Визначаємо ціну поділки амперметру та його покази:

А/div;

Показ амперметру – 80 поділок шкали;

Визначаємо ціну поділки вольтметру та його покази:

V/div;

Показ вольтметру – 75 поділок шкали;

Похибки вимірювання за допомогою амперметру та вольтметру:

%;

%.

Вибираємо міст постійного струму для вимірювання Rg та Rw таким чином, щоб сукупні похибки вимірювачів струму та напруги не перевищували 2.5 %:

Для вимірювання опору Rw оберемо міст P396 зі схемою включення МО-4, для вимірювання опору Rg оберемо міст P369 зі схемою включення МО-2. Основні метрологічні характеристики мосту P369 наведені в таблиці 1.2.


Таблиця 1.2 - Основні метрологічні характеристики мосту P369

Тип

Схема вимірювання

Діапазон вимірювань, 

Клас точності, осн, %

Р369

МО-4

0.0001...0.001

1.0

МО-2

100…106

0.005


Спрощені схеми включення мосту для вимірювання Rw та Rg приведена на рис. 1.2:


Рис. 1.2 - Спрощена схема вимірювання Rw та Rg


Враховуючи те, що прилади є збірними засобами вимірювання, можемо розрахувати їхні похибки як суми похибок його складових.

Похибка амперметру:

%.

Похибка вольтметру:

%.


2. Задача №2


2.1 Умова


Для вимірювання напруги U, струму I, частоти f та куту фазового зсуву  в колі змінного струму синусоїдної форми з послідовно підключеними резистором та конденсатором (або резистором та котушкою) використано двоканальний електронопроменевий осцилограф (ЕПО) типу С1-77.

Необхідно:

  • привести схеми підключення ЕПО до наданого кола для вимірювання напруги, струму, куту фазового зсуву та частоти;

  • вибрати коефіцієнти відхилення по вертикалі CY1 та CY2 та розгортки по горизонталі Cx для отримання зображення на екрані ЕПО 1-2 періодів напруги;

  • представити зображення, отримані на екрані та розрахунки результатів вимірювання U, f з визначенням їх похибки;

  • представити схему підключення ЕПО та зображення на екрані при вимірюванні куту фазового зсуву методом еліпсу.

Параметри кола приведені в табл. 2.1.


Таблиця 2.1 - Параметри кола

R, 

C, F

L, mH

f, Hz

U, V

100

2.52

-

500

5


2.2 Розв’язання


Схема підключення ЕПО до заданого кола показана на рис. 2.1


Рис 2.1 - Схема підключення ЕПО


Розрахуємо реактивний опір конденсатора:

Ω.

Повний опір ланцюгу:

Ω.

Визначаємо діюче значення струму:

mA.

Визначаємо кут фазового зсуву між струмом та напругою:

Період синусоїд:

ms.

Спад напруги на резисторі R:

V.

Розрахуємо амплітудні значення напруги на на резисторі R, та на вході ланцюга:

V;

V;


Обираємо коефіцієнти відхилення та розгортки:

V/div;

V/div;

ms/div.

На рис. 2.2 приведено зображення двох синусоїд на екрані ЕПО, одна з яких пропорційна струму ланцюгу, а інша напрузі на його вході.


Рис. 2.2 - Екран ЕПО


Розрахунок похибок:

Візуальна похибка вимірювання періоду та напруг Um і URm:

%,

%,

%

Загальна похибка вимірювання періоду та напруг Um і URm за допомогою ЕПО визначається я середньоквадратичне візуальної похибки та похибки ЕПО, яка наведена у технічних умовах і відповідає його класу точності.


%,

%,

%,

V,

V,

Hz.

Результати вимірювань:

Hz,

V,

V.

Схема включення ЕПО та зображення на екрані при вимірюванні методом еліпса показані на рис. 2.3.


Рис. 2.3 - Схема включення ЕПО для вимірювання методом еліпса


Розрахунок фазового зсуву виконуються за наступною формулою:


.


3. Задача № 3


3.1 Умова


Для вимірювання напруги U, струму I, частоти f, куту фазового зсуву , та потужності P в однофазовому колі синусоїдного сигналу вибрати по 2-3 прилади та привести їх метрологічні характеристики.

Оцінити основні похибки приладів та, враховуючи їх технічні та експлуатаційні характеристики, вказати тип приладу, найбільш доцільного для вимірювання величин з похибкою, що не перевищує 2,5%.

Записати результати вимірювання величин у встановленій стандартом формі для нормальних умов проведення експерименту, нехтуючи методичною та операторною складовими похибками.

Привести принципову схему підключення вибраних для експерименту приладів.

Характеристики кола наведені в таблиці табл. 3.1


Таблиця 3.1 - Характеристики кола

U,V

I,A

f, Hz

,…0

24

2

400

30


3.2 Розв’язання


Потужність ланцюгу дорівнює:

W.

Таким чином ланцюг можна віднести до ланцюгу середньої потужності.

Почнемо з вибору вольтметру. Характеристики вольтметрів, які можуть бути застосовані у ланцюгу з заданими параметрами наведено в таблиці 3.2.


Таблиця 3.2 - Характеристики вольтметрів

Тип

Границі вимірювань

Клас точності, %

Частотний діапазон

Відносна похибка, ,%

Абс. похибка, ,V

Э531

30V

1.0

(45…1000) Нz

1.25

0.3

Д5015

30 V

0.2

(45…2000) Нz

0.25

0.06

C700М

30 V

1.0

20Нz…1Мz

1.25

0.3

Т16

30 V

1.5

(0…2*106) Нz

1.875

0.45

Ф534

5…30 V

0.5

10Нz…10МНz

0.625

0.15


Відносна та абсолютна похибки розраховуються відповідно за наступними формулами:


,


Будемо класифікувати прилади за трьома параметрами.

За похибкою:

  • Д5015 – найменша похибка;

  • Ф534;

  • Э531;

  • С700M;

  • T16 - найбільша похибка.

За вживаною потужністю:

  • С700M - найменша вживана потужність;

  • Ф534;

  • T16;

  • Э531

  • Д5015;

За ціною:

  • Э531 – найдешевший;

  • Д5015;

  • T16;

  • C700M;

  • Ф534;

Для вимірювань оберемо вольтметр T16 оскільки він підходить для вимірювань за вживаною потужністю більше ніж Э531 та Д5015, його ціна менша за ціну С700М та Ф534, а клас точності приладу забезпечує похибку, що не перевищує заданої.

Характеристики амперметрів які можуть бути використані для вимірювань наведена в таблиці 3.3


Таблиця 3.3 - Характеристики амперметрів

Тип

Границі вимірювань

Клас точності, %

Частотний діапазон

Відносна похибка, ,%

Абс. похибка,

,A

Д504

2.5 A

0.2

(45…1000)

Нz

0.25

0.005

Т18

2.5 А

1.5

(50…2*106)

Hz

1.875

0.0375


Случайные файлы

Файл
59469.rtf
113521.rtf
30807-1.rtf
73370-1.rtf
72873.rtf




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.