Задание на контрольную работу № 1

Таблица вариантов контрольной работы

Таблица 1

Две по­следние цифры шифра Номер Вари- анта Номера вопросов и задач Две по­следние цифры шифра Номер варианта Номера вопросов и задач
      1,11,21,31,41       6,11,21,31,43
      2,12,22,32,42       7,12,29,32,41
      3,13,23,33,43       8,19,24,34,46
      4,14,24,34,44       9,18,27,36,44
      5,15,25,35,45       10,13,23,37,50
      6,16,26,36,46       1,13,22,37,50
      7,17,27,37,47       2,18,25,31,48
      8,18,28,38,48       3,15,21,40,41
      9,19,29,39,49       4,11,30,36,43
      10,20,30,40,50       5,12,23,33,47
      1,12,30,35,49       6,17,27,34,42
      2,11,29,34,50       7,20,28,35,44
      3,14,28,33,47       8,16,24,39,45
      4,13,27,32,48       9,14,26,38,49
      5,16,26,31,45       10,19,29,32,46
      6,15,25,36,44       1,14,24,40,48
      7,18,24,37,46       2,19,30,39,41
      8,17,23,38,41       3,20,27,35,46
      9,20,22,39,42       4,12,29,38,42
      10,19,21,40,43       5,13,22,32,43
      1,14,23,35,47       6,18,28,37,50
      2,15,28,33,49       7,16,25,33,45
      3,17,26,32,48       8,11,21,36,47
      4,16,22,37,45       9,17,24,31,44
      5,20,29,31,42 1       10,15,23,33,49
                   

Задача № 1

Для любого показывающего электроизмерительного прибо­ра: амперметра, вольтметра, ваттметра и т.д. (который имеется на производстве, где вы работаете) расшифруйте все обозначения, указанные на лицевой стороне прибора, объясните характер шка­лы; рассчитайте постоянную и чувствительность этого прибора; определите наибольшую абсолютную погрешность ∆Анаиб. данного прибора.

Задача № 2

Ваттметр типа Д5004 рассчитан по напряжению на UH=450 В и на ток Iн=5 А, имеет шкалу с числом делений α н=150.
Класс точности его γд=±0,5%.
Определить постоянную (цену деления) Ср ваттметра, а также его наибольшую абсолютную погрешность ∆Р наиб.

Вычислить мощность Р, измеренную ваттметром, если его стрелка отклонилась на α=80 дел.
Назовите систему данного прибора.

Задача № 3

Вольтметр типа Э378, рассчитанный на UH=250 В, показал в цепи U=200 В. Показание образцового прибора, включенного параллельно, составило Uo=203,5 В. Определить абсолютную ∆U, относительную γ и приведенную γп погрешности вольтметра, а также его поправку δU.

 

Задача № 4

Определить наибольшую возможную относительную погрешность γн.в.
при измерении тока в двух случаях:
измерение проводилось амперметром с Iн=15 А, класса точности γд = ±2,5%; прибор показал I=10 А;
измерение проводилось амперметром с IН=50 А; класса точности γд=±1,0%; прибор показал I=10 А.
Сделайте вывод; какое измерение более точное и почему.
Вычислить наибольшую абсолютную погрешность ∆Iнаиб. каждого амперметра.

Задача №5

Амперметр типа Э514 рассчитан на Iн=2 А, его шкала имеет αн=100дел.
Класс точности прибора γд=±0,5%.
Определить постоянную СI и чувствительность прибора SI,
а также наибольшую абсолютную погрешность ∆Iнаиб.
Вычислить наибольшую возможную относительную погрешность измерения γн<в.,
если стрелка прибора отклонилась на αн =60 дел.

Какую при этом мощность будет потреблять прибор, если его внутреннее сопротивление R=0,012 Ом? Назовите систему данного прибора.

Задача № 6

Измерение активного сопротивления катушки выполнено косвенным методом при помощи амперметра и ваттметра. При этом были использованы: ваттметр типа Д307, имеющий предел измерения (номинальную мощность) Рн=1 кВт и класс точности γд =1,5%; амперметр типа Э378 с пределом измерения (номинальным током) IН=5 А и классом точности γд=1,5%.
Показания приборов: амперметра I=2 А, ваттметра Р=500 Вт.
Определить:

- величину активного сопротивления RK;
- наибольшие возможные относительные погрешности измерения тока γнвi и измерения мощности γнвр;
- наибольшую возможную относительную погрешность измерения сопротивления γнвR;

- наибольшую абсолютную погрешность измерения сопротивления ∆Rнаиб.

Задача № 7

Миллиамперметр типа Э513 имеет класс точности γд=200 мА, число делений шкалы αн =100 делений.

Определить:

- постоянную прибора (цену деления шкалы) СI;

- чувствительность прибора SI;

- наибольшую абсолютную погрешность прибора ∆1наиб;

- величину измеренного тока I, если стрелка прибора отклонилась на α =40 делений;

- наибольшую возможную относительную погрешность γнв при измерении тока I;

- расшифруйте обозначение типа прибора.

Задача № 8

Для измерения напряжения в цепи переменного тока использовались два амперметра: первый типа Э378
с пределом измерения (номинальным напряжением) UH1=100 В
и классом точности уд1=±1,0%;
второй типа Д121 с пределом измерения Uн2=250 В и классом точности γд2=±0,5%.

Определить:

- наибольшие абсолютные погрешности первого и второго вольтметров ∆наиб1 и ∆наиб2;

- наибольшие возможные относительные погрешности первого и второго
вольтметров γHB1 и γНВ2 при измерении напряжения U=80 В.

- укажите прибор, который выполнит измерения с большей точностью. Поясните, на основании чего сделан вывод.

Задача №9

При поверке амперметра электромагнитной системы типа Э378,
имеющего предел измерения (номинальный ток) 1Н=10 А и класс точности γд=1,5%, была определена его наибольшая абсолютная погрешность ∆lнaи6 = 0,18 А.

Определить:

- наибольшую приведенную погрешность прибора уп;

- наибольшую возможную относительную погрешность измерения γнв1,
если показание амперметра равно I1=3 А; - --
- наибольшую возможную относительную погрешность измерения γнв2,
если показание амперметра равно 12=9 А;
- сделайте вывод о соответствии амперметра указанному на нем классу точности;

- укажите, в какой части шкалы прибора измерения получаются более точными. Поясните, на основании чего сделан вывод.

 

Задача № 10

Измерение активного сопротивления R было выполнено косвенным методом при помощи амперметра и вольтметра.

Для измерения были использованы приборы: амперметр с IН=10 А, класса точности γяа=±1,0% и вольтметр с UH=150 В, класса точности γдv=±1,5%. Приборы показали: амперметр I=8 А, вольтметр U=120 В.

Определить:

- величину активного сопротивления R;

- наибольшие возможные относительные погрешности измерения тока γнвI и измерения напряжения γнвU;

- наибольшую возможную относительную погрешность измерения сопротивления γHBR;

- наибольшую абсолютную погрешность измерения сопротивления ∆Uнаиб.;

- укажите, в каких пределах находится действительное значение измеряемого сопротивления.

Задача №11

Многопредельный амперметр магнитоэлектрической системы рассчитан на три номинальных значения тока: IH1=lА, 1Н2 = 2,5А, 1н3 = 5 А.

Номинальный ток измерительного механизма Iн=10 мА и номинальное напряжение UH=100 мВ.

Начертите схему включения измерительного механизма (ИМ) с многопредельным шунтом для измерения тока нагрузки, обозначьте выводы шунта для каждого из пределов измерения амперметра;

Определите:

- сопротивление рамки измерительного механизма Rи

- необходимые сопротивления участков многопредельного шунта Rш1, Rш2, Rш3 для каждого из пределов измерения амперметра;

- каждое из трех сопротивлений: R'шl, R 'ш2 , R'шl, из которых состоит измерительный шунт.

Задача № 12

Измерительный механизм вольтметра магнитоэлектрической системы имеет сопротивление рамки RH=600 Ом и рассчитан на номинальное напряжение UH=1,5 В;
число делений шкалы α н=15.
Встроенный внутрь вольтметра добавочный резистор имеет сопротивление Rд=29,4 кОм.
Начертите схему включения вольтметра с добавочным резистором для измерения напряжения в цепи нагрузки.
Определите:
- ток вольтметра Iv;
- падение напряжения на добавочном резисторе UД;

- предельное значение напряжения, которое можно измерить вольтметром с добавочным резистором UH; потери мощности в вольтметре Pv;

- постоянную (цену деления) вольтметра, включенного совместно с добавочным резистором Cv;

- величину напряжения U, измеренного вольтметром, если стрелка прибора отклонилась на α =10 делений.

 

Задача № 13

Измерительный механизм (ИМ) магнитоэлектрической системы имеет сопротивление RH=15 Ом и рассчитан на номинальное напряжение Uн=75 мВ, число делений шкалы α н=30. Используя данный измерительный механизм,
необходимо создать амперметр с пределом измерения (номинальный ток) 1Н==300 А. Начертите схему включения измерительного механизма с шунтом в цепь нагрузки.

Определите:

- номинальный ток измерительного механизма 1н;
- ток шунта 1ш;
- сопротивление шунта Rш;

- потери мощности в шунте Рш и в измерительном механизме Ри;

- постоянную (цену деления) амперметра, включенного со­вместно с шунтом СI;

- величину тока I, измеряемого амперметром, если стрелка прибора отклонилась
на α =20 делений.

Задача № 14

Многопредельный вольтметр магнитоэлектрической системы рассчитан на три номинальных значения напряжения: иН1=75В, иН2=150 В, UН3=300 В.
Номинальный ток измерительного механизма (ИМ) IН=10 мА.
При измерении напряжения на пределе UH1=75 В сопротивление добавочного резистора R1=Rд1=7485 Ом.
Начертите схему включения ИМ с многопредельным резистором для измерения напряжения в цепи нагрузки и обозначьте выводы добавочного резистора для каждого из пределов измерения вольтметра.
Определите:

- общее сопротивление цепи прибора R при включении его на предел UH1=75 В и сопротивление рамки измерительного механизма Rн
- необходимые сопротивления добавочных резисторов RД2 и RД3 для пределов измерения UH2 и Uн3;

- сопротивления R2 и R3, из которых состоит добавочный резистор.

Задача № 15

Измерительный механизм (ИМ) амперметра магнитоэлектрической системы имеет сопротивление рамки RH=10 Ом и включается с измерительным шунтом, сопротивление которого Rш=0,0165 Ом.
При этом предельное значение измеряемого амперметром тока 1Н=15 А.
Начертите схему включения амперметра совместно с шунтом в цепь нагрузки.

Определите:

- номинальный ток измерительного механизма 1И;

- падение напряжения Uш;

- потери мощности в шунте Рш и в измерительном механизме Ри.

Задача № 16

Измерительный механизм (ИМ) магнитоэлектрической системы имеет сопротивление Rи=150 Ом и рассчитан на номинальный ток 1н=1 мА.
Число делений шкалы α н=20 дел.
Используя данный ИМ, необходимо создать вольтметр, имеющий предел измерения (номинальное напряжение) UH~300 В.
Начертите схему включения вольтметра с добавочным резистором для измерения напряжения в цепи нагрузки.

Определите:

- напряжение UH, которое измеряет ИМ без добавочного ре­зистора;

- величину сопротивления добавочного резистора Rfl;

- падение напряжения на добавочном резисторе Uд;

- потери мощности в добавочном резисторе Рд;

- постоянную (цену деления) вольтметра, включенного совместно с добавочным резистором СU;

- величину напряжения U, измеряемого вольтметром с добавочным резистором,
если стрелка прибора отклонилась на α =15 делений.

Задача № 17

Измерительный механизм (ИМ) магнитоэлектрической системы рассчитан на ток 1н=10 мА и напряжение UH=100 мВ. Определить сопротивление шунта Rш и постоянную прибора CI, если нужно измерить ток 1Н=10 А.
Вычислить мощность Р, потребляемую амперметром при номинальном значении тока; величину тока I,
если стрелка отклонилась на α =40 делений; шкала прибора имеет α н=50 делений.
Начертить схему включения измерительного механизма с шунтом в цепь нагрузки,

Задача № 18

Измерительный механизм (ИМ) магнитоэлектрической системы имеет сопротивление Rн=4 Ом и рассчитан на номинальный ток Iн=25 мА. Шкала прибора имеет α н=1О0 делений.

Используя данный ИМ, необходимо создать вольтметр с пределом измерения (номинальным напряжением) UH=100 В. Определите величину сопротивления добавочного резистора Rл; постоянную (цену деления) вольтметра Сц и значение измеряемого напряжения U, если стрелка прибора отклонилась на 75 делений.

Задача № 19

Измерительный механизм (ИМ) магнитоэлектрической системы рассчитан
на номинальное напряжение UH=75 мВ и номинальный ток Iн=25 мА,

Используя данный измерительный механизм, необходимо создать амперметр
с пределом измерения Iн=600 А.

Начертите схему включения амперметра совместно с шунтом в цепь нагрузки.

Определите

- сопротивление цепи рамки измерительного механизма RH;

- сопротивление измерительного шунта Кш;

- ток шунта 1Ш;

- потери мощности в шунте Рш и в измерительном механизме Ри.

Задача № 20

Измерительный механизм (ИМ) магнитоэлектрической системы имеет сопротивление Rи=625 Ом и рассчитан на номинальный ток IН=3 мА,

Используя данный ИМ, необходимо создать вольтметр, имеющий предел измерения Uн=4000 В.

Начертите схему включения вольтметра с добавочным резистором для измерения напряжения в цепи нагрузки.
Определите:
- напряжение, которое может измерить измерительный механизм без добавочного резистора UH;
- сопротивление добавочного резистора Rд;
- потери мощности в добавочном резисторе.

Задача № 21

Для измерения активного среднего сопротивления Rx косвенным методом использовались два прибора:
вольтметр с номинальными значениями Uнv=75 В и Iнv=5 мА и амперметр на Iна=7,5А и Uна=140 мВ.
Показания приборов составили U=60 В, 1=5 А.

Определите:

- приближенную величину сопротивления R'x по показаниям приборов;

- соотношения Rx/ Ra и Rv/ R’x;

- по наибольшему из них принять и вычертить схему включения приборов;

- точное значение сопротивления Rx с учетом схемы включения приборов;

- абсолютную ∆RX и относительную γ rx погрешности измерения при приближенном расчете величины сопротивления. Вычертите правильную схему измерения сопротивления»

 

Задача № 22

Измерение сопротивления изоляции двухпроводной линии, находящейся под напряжением, производилось с помощью вольтметра, рассчитанного на номинальное напряжение UH=150 В и номинальный ток 1„=1 мА.

Измеренное напряжение между проводами А и В составило U=110 В, а напряжения между каждым проводом и землей соответственно равны: Ua=25 В и UB=20 В. Начертите схему измерения.

Определите:

- сопротивление вольтметра Rv;

- сопротивление изоляции Ra между проводом А и землей;

- сопротивление изоляции RB между проводом В и землей;

Укажите, какие приборы служат для непосредственного измерения сопротивления изоляции электроустановок.

Задача № 24

Измерение емкости электроустановки проведено дважды при питании схемы переменным током частотой f=50 Гц.

Сначала без учета активного сопротивления емкость была определена по показаниям амперметра и вольтметра.

При этом показания приборов были: I1=0,8 A; U1-7 В.

Затем измерение было проведено точнее с учетом активного сопротивления.

Для этого в схему был включен ваттметр.

Показания приборов при этом были: 12=0,8 А; U2=7B; P=1,55 Вт.

- Начертите обе схемы измерения; укажите системы применяемых приборов.

- Определите значения измеряемых емкостей C1 и С2 для каждой из схем.

Вычислите относительную погрешность измерения ус, получившуюся при отсутствии учета активного сопротивле­ния конденсатора.

Укажите, какими еще приборами может быть измерена емкость.

 

Задача № 24

Измерение индуктивности катушки проведено дважды при питании схемы измерения переменным током частотой f=100 Гц.

Сначала без учета активного сопротивления катушки индуктивность была определена по показаниям амперметра и вольтметра.

При этом показания приборов были: I1=1,5 А; U1=45 В.

Затем измерение было проведено более точно с учетом активного сопротивления катушки.

Для этого в схему включен ваттметр.

Показания приборов при этом были: I2=1,5 A; U2=45 В; Р=35 Вт.

- Начертите обе схемы измерения, укажите системы применяемых приборов.

- Определите значения измеренных индуктивностей L1 и L2 для каждой их схем.

- Вычислите относительную погрешность измерения γL, получившуюся при отсутствии учета активного сопротивления катушки.

- Укажите, какими еще приборами может быть измерена индуктивность.

 

Задача № 25

Измерение взаимной индуктивности двух катушек выполнено методом последовательного соединения катушек с использованием амперметра и вольтметра.
Питание схемы осуществлялось от сети переменного тока с частотой f=50 Гц.

Активное сопротивление двух катушек: R=R1+R2=8 Ом.

При согласованном включении катушек показания приборов были: Iс = 4 A; UC=10QB.

При встречном включении катушек показания приборов были: Iв=3 А; UB=100B.

Начертите обе схемы измерения, укажите системы применяемых приборов.

Определите:

- а) общую индуктивность двух согласованно включенных катушек Lc;

- б) общую индуктивность двух встречно включенных катушек Lв;

- в) взаимную индуктивность катушек М.

Укажите, какими еще методами можно измерить взаимную индуктивность.

Задача № 26

Измерение активного среднего сопротивления проведено косвенным методом по двум возможным схемам измерения
(с включением амперметра перед вольтметром и после вольтметра).
Сопротивление амперметра Ra=0,l Ом, сопротивление вольтметра Rv = 3 кОм,
При включении амперметра перед вольтметром показания приборов были:
I1=0,5 A; U1=25 В;
при включении амперметра после вольтметра показания приборов стали:
I2=0,5 А; U2=25,5 В.

Выберите верную схему измерения сопротивления косвенным методом,
обосновав выбор расчетом и начертите эту схему.

Определите:

а) приближенную величину сопротивления R’x по показаниям приборов
для обеих вариантов схем измерения;

б) точное значение измеряемого сопротивления Rx согласно выбранной схеме;

в) абсолютную ∆RX и относительную γ rx погрешности измерения
при приближенном расчете величины сопротивления.

Укажите приборы, которые применяются для измерения сопротивлений.

Задача № 27

Измерение сопротивления изоляции между двумя проводами воздушной линии производилось с помощью вольтметра, рассчитанного на номинальное напряжение UH=250 В и номинальный ток 25 мА.

Измеренное напряжение между проводами А и В составило U=210 В, а напряжения между каждым проводом и землей соответственно равны:
Ua=50 В и UB=60 В. Начертите схему измерения.

Определите:

- сопротивление вольтметра Rv;

- сопротивление изоляции Rв - между проводом А и землей;

- сопротивление изоляции Rв - между проводом В и землей.

Укажите, какие приборы служат для непосредственного измерения сопротивления изоляции электроустановок.

Задача № 28

Измерение активного среднего сопротивления проведено косвенным методом по двум возможным схемам измерения
(с включением амперметра перед вольтметром и после вольтметра). Сопротивление амперметра Ra=0,2 Ом, сопротивление вольтметра Rv=2 кОм. При включении вольтметра перед амперметром (со стороны источника питания) показания приборов были: I1=0,5 А; U1=30,5 В; при включении вольтметра после амперметра приборы показали: I2=0,5 A; U2=30 В.

Выберите верную схему измерения сопротивления косвенным методом, обосновав выбор расчетом и начертите эту схему.

Определите:

- а) приближенную величину сопротивления R’x по показаниям приборов для обоих вариантов схем измерения;

- б) точное значение измеряемого сопротивления Rx согласно выбранной схеме;

- в) абсолютную ∆RX и относительную погрешности измерения при приближенном расчете величины сопротивления.

Укажите, какие еще приборы применяются для измерения сопротивлений.

 

Задача № 29

Сопротивление изоляции между двумя проводами воздушной линии было измерено с помощью одного вольтметра, рассчитанного на номинальное напряжение UH=100 В и номинальный ток 1н=0,5 мА. При отключенной нагрузке вольтметр, включенный в линию параллельно на питающем конце, показал напряжение U=90 В,
а при включении вольтметра последовательно в цепь одного из проводов его показание стало Uv=30 В, Начертите схему измерения сопротивления изоляции.
Определите:

- сопротивление вольтметра Rv;

- сопротивление изоляции между проводами Rx-

Укажите, какие приборы служат для непосредственного измерения сопротивления изоляции электроустановок.

Задача №30

Сопротивление изоляции между двумя проводами воздушной линии было измерено с помощью одного вольтметра, рассчитанного на номинальное напряжение Uн=150 В и номинальный ток IН=0,75 мА. Провода линии на противоположном конце были разомкнуты. Показания вольтметра при измерении напряжения между проводами составило U=110 В, а при включении вольтметра последовательно в цепь одного из проводов его показание стало Uv=40 В.

Начертите схему измерения сопротивления изоляции.

Определите:

- сопротивление вольтметра Rv;

- сопротивление изоляции между проводами Rx.

Укажите, какие приборы служат для непосредственного измерения сопротивления изоляции электроустановок.

Задача № 31

Потребитель, подключенный к однофазной сети, рассчитан на номинальные значения напряжения UH=10 кВ и тока Iн=280 А; коэффициент мощности потребителя cos φ=0,9.
Необходимо измерить напряжение U1 ток I1 и активную мощность потребителя P1.

1. Начертите схему измерения.

2. Используя таблицы, приведенные в методических указаниях к задачам,
выберите все необходимые приборы и измерительные трансформаторы.

3. Определите:

а) ток установки 11 если показание амперметра 1а=4 А;

б) напряжение установки U1, если показание вольтметра Uv=95 В;

в) активную мощность потребителя по известным значениям I1,U1, cos φ;

г) показание ваттметра Pw;

д) постоянную ваттметра Ср и число делений шкалы αр, на которое отклонится стрелка ваттметра.

Задача № 32

На однофазном индукционном счетчике типа СО указано Uн=220 В, Iн=10 А, 1кВТ ч=2500 оборотов диска, класс точности γд=2,5%.

При поверке счетчика на номинальном напряжении Uн=220 В при токе I=7,5 А и cos φ = l, диск счетчика сделал N =140 оборотов за время t=120 с.

Начертите схему включения в сеть однофазного индукционного счетчика.

Определите:

- номинальную постоянную счетчика Сн;

- действительную постоянную счетчика Сд;

- энергию, учтенную счетчиком WH;

- энергию, действительно израсходованную в цепи Wa;

- относительную погрешность счетчика y w.

Задача № 33

Трехфазный потребитель с равномерной симметричной нагрузкой фаз, соединенной треугольником, подключен к сети с линейным напряжением Uл=35 кВ.

Активная мощность потребителя Р=10000 кВт, коэффициент мощности cosφ=0,86. Для измерения активной мощности потребителя используются два одинаковых ваттметра.

Начертите схему измерения.

Используя таблицы, приведенные в методических указаниях к задачам, подберите ваттметры и измерительные трансформаторы.

Определите:

а) линейный ток потребителя IЛ;

б)показание каждого из ваттметров P1 и Р2;

в) постоянную (цену деления) ваттметра Ср;

г) число делений шкалы ваттметра (α1 и α2, на которые отклоняются стрелки приборов.

Задача № 34

Измерение расхода электроэнергии трехфазной установкой,
имеющей симметричную нагрузку фаз и cos φ=0,8, выполнялось двумя однофазными счетчиками типа СО. В начале месяца показания каждого из счетчиков были W’1 = 42 и 00 кВт ч и W2' = 5500 кВт ч; после 720 ч. работы установки показания первого счетчика стало: W’1 = 9500 кВт ч, а второго W2' = 8000 кВт ч.

Начертите схему измерения.

Определите:

- активную энергию, измеренную первым счетчиком W1;
- активную энергию, измеренную вторым счетчиком W2;
- активную Wa и реактивную Wр энергии, полученные трех фазной установкой за 720 часов работы;
- активную Р и реактивную Q мощности установки.

Задача № 35

Потребитель, подключенный к однофазной сети, рассчитан на номинальные значения напряжения Uн=380 В и тока 1н=80А. Необходимо измерить напряжение U1, ток I1, активную мощность P1 установки.

Начертите схему измерения.

Используя таблицы, приведенные в методических указаниях к задачам, выберите необходимые вольтметр, амперметр, ваттметр и измерительный трансформатор тока.

Определите:

а) ток установки I1 если показание амперметра Iа=3,5А;

б) активную мощность потребителя Р1 если показания ваттметра Pw=1150 Вт;

в) коэффициент мощности установки cos φ.

 

Задача № 36

На однофазном индукционном счетчике типа СО указано его номинальное передаточное число:
Кн=1 кВт ч=750 оборотов диска и класс точности γд=2,5%.

Начертите схему включения в сеть однофазного индукционного счетчика.

Определите:

- номинальную постоянную счетчика Сн;

- значение действительной постоянной счетчика Сд, при которой будет обеспечиваться класс точности счетчика γд =2,5%;

- сколько оборотов N должен сделать диск счетчика за время t=5 мин при активной мощности цепи Р=500 Вт,
чтобы относительная погрешность счетчика соответствовала его классу точности?

- энергию Wн учтенную при N оборотов диска счетчика;

- энергию WД действительно израсходованную в цепи за t=5 минут.

 

Задача №37

Потребитель с равномерной нагрузкой фаз, соединенной треугольником, подключен к трехфазной цепи переменного тока с линейным напряжением Uл=10 кВ и линейным током IЛ=575 А.

Необходимо измерить: активную Р и реактивную Q мощности потребителя,
его коэффициент мощности.
Для измерения мощности потребителя использовался метод двух одинаковых ваттметров. Стрелка одного из них отклонилась на α1=92 деления, а второго на а2=43 деления; отклонение стрелки у амперметров: α =23 деления.

Начертите схему измерения.

Используя таблицы, приведенные в методических указаниях к задачам,
выберите амперметры, ваттметры и измерительные трансформаторы.

Определите:

а) постоянную (цену деления) ваттметров Ср и амперметров СI;

б) показания каждого из ваттметров P’1 и P’2 и амперметров Iа;

в) активную мощность потребителя по показаниям ваттметров Р;

г) реактивную мощность потребителя по показаниям ваттметров Q;

д) коэффициент мощности потребителя cos φ

 

Задача № 38

На трехфазном трехэлементном счетчике типа СА4-И672 указаны его класс точности γд=2% и передаточное число Кн: кВт-ч=800 оборотов диска.

При поверке счетчика активная мощность цепи составила Р=1 , 5 кВт.

При этом за время t=45 минут показание счетчика увеличилось на WН= 1,15 кВт ч.

Начертите схему включения в четырехпроводную трехфазную цепь счетчика активной энергии типа СА4.

Определите:

- номинальную постоянную счетчика Сн;

- число оборотов диска счетчика N, которое он сделал за время поверки;

- действительную постоянную счетчика СД;
- относительную погрешность счетчика γw.

Задача № 39

Измерение расхода электроэнергии трехфазной установкой, потребляющей номинальную полную мощность SH=3 кВА с коэффициентом мощности cosφ=0,8 выполнялось двухэлементным счетчиком активной энергии САЗ-И670 и трехэлементным счетчиком реактивной энергии СР4-И673.

Номинальное передаточное число Кна счетчика САЗ: 1 кВт ч= 1250 оборотов диска, а его класс точности γда=2%; номинальное передаточное число Кна счетчика СР4: 1 кВАР ч=450 оборотов диска, а его класс точности γдр=2%.
За время t=30 мин. диск счетчика САЗ сделал Na=1130 оборотов, а диск счетчика СР4 сделал Np-560 оборотов.

Начертите схему включения в трехфазную сеть двухэлементного счетчика активной энергии.

Определите:

- активную Р и реактивную Q мощности установки;

- активную Wa и реактивную Wp энергии, полученные установкой за t=30 минут;

- действительные постоянные счетчиков активной и реактивной энергии Сда и Сдр;

- номинальные постоянные счетчиков активной и реактивной энергии Сна и Снр;

- относительные погрешности счетчиков γwa и γwp.

Задача № 40

Потребитель с симметричной нагрузкой фаз, соединенной треугольником, подключен к трехфазной цепи переменного тока с линейным напряжением Yл=6 кВ, линейный ток потребителя IЛ=70 А.
Необходимо измерить активную Р и реактивную Q мощности потребителя, его коэффициент мощности cosφ. Для измерения мощности потребителя используются два одинаковых ваттметра.
Стрелка одного из них отклонилась на α1=80 делений, а второго на α 2=60 делений шкалы. Начертите схему измерения. Используя таблицы, приведенные в методичес-ких указаниях к задачам, выберите ваттметры и измерительные трансформаторы.
Определите:

- постоянную (цену деления) ваттметров Ср;
- показания каждого из ваттметров Р’1 и Р'2;
- активную мощность потребителя по показаниям ваттметров Р;

- реактивную мощность потребителя по показаниям ваттметров Q;

- коэффициент мощности потребителя cosφ.

 

Задача № 41

Начертите принципиальную схему устройства электронно-лучевой трубки осциллографа и объясните назначение электронного осциллографа, каждого из элементов его электроннолучевой трубки и принцип получения изображения на экране трубки.

Объясните, как с помощью осциллографа можно измерить частоту перемычного тока.

Задача № 42

Начертите принципиальную схему мегаомметра (последовательную схему омметра-логометра). Опишите его устройство, принцип действия и порядок измерения сопротивления изоляции электрооборудования.

 

Задача № 43

Начертите схему включения фазометра электродинамической системы в однофазную цепь переменного тока.
Поясните все элементы указанного прибора и принцип его действия.

 

Задача № 44

Начертите схему включения частотомера электродинамической системы
в однофазную цепь переменного тока.
Поясните все элементы указанного прибора и принцип его действия.

 

Задача № 45

Начертите схему включения через измерительные трансформаторы тока и напряжения счетчика активной энергии типа САЗ и счетчика реактивной энергии СРЗ для измерения активной и реактивной энергии в трехпроводной трехфазной цепи пере­менного тока напряжением 10 кВ. Объясните назначение всех элементов счетчиков, приведенных на схеме, конструкции указанных счетчиков и их принцип действия.

 

Задача № 46

Опишите достоинства способов измерения неэлектрических величин электрическими методами, виды применяемых измерительных преобразователей (датчиков). Начертите принципиальную схему измерения неэлектрической величины с использованием индукционного датчика. Опишите принцип действия приведенной схемы.

Задача № 47

Начертите схему включения через измерительные трансформаторы тока трехэлементного счетчика активной энергии типа СА4-И675 и трехэлементного счетчика реактивной энергии типа

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к выполнению вопросов и задач контрольной работы №1

 

Задачи №№ 1-10

Эти задачи посвящены определению погрешностей при измерениях электрических величин. Прежде чем решать эти задачи, необходимо изучить соответствующий материал по [2, с. 8-13,34] или [1, с.12-18].

Следует помнить, что результат измерения всегда отличается от действительного значения измеряемой величины,
т.е. в процессе измерения имеет место погрешность.

Важнейшей характеристикой измерительного прибора, определяющей его точность в любой точке шкалы, является класс точности, который указывается на приборе.

Каждый класс характеризуется наибольшей допустимой приведенной погрешностью, величина которой равна номеру класса и определяется гю следующей формуле:

А наиб

γ д = - —--------- 100%

Ан

здесь Ан - предельное значение измеряемой величины, т.е. номинальное значение шкалы прибора; ∆Анаиб - наибольшая абсолютная погрешность, т.е. наибольшая разность между показанием прибора Аи и действительным значением измеряемой величины А,

По классу точности прибора можно подсчитать наибольшую абсолютную погрешность, которую может иметь прибор в любой точке шкалы, а, следовательно,
и наибольшую возможную абсолютную погрешность при измереность какой-либо величины этим прибором.

γ д А н -

А наиб = -------------

100

Пределы, в которых находится действительное значение измеряемой величины, следует вычислить по формуле:

А = Аи ± ∆Анаи6.

Точность измерения характеризуется также наибольшей возможной относительной погрешностью:

А наиб Ан

γ нв = ±- ------------------100% или γ нв д = ± γ д ---------

Аи Аи

Пример 1.

Измерение мощности нагрузки в цепи постоянного тока вы­полнено косвенным методом при помощи амперметра и вольтметра.
При этом были использованы: амперметр типа М342, имеющий предел измерения (номинальный ток) Iн=20 А и класс точности γ д = 2,5%; вольтметр типа М717, с пределом измерения (номинальным напряжением) UH=150 В и классом точности γ д=1,5%.

Показание приборов: амперметра I=10 А, вольтметра U=75 В

Определить:

1. Наибольшую абсолютную погрешность приборов ∆IНаиб и ∆UHаиб.

2. Наибольшую возможную относительную погрешность при измерении тока и напряжения унв I и унвU.

3. Наибольшую возможную относительную погрешность при измерении мощности γ нвр.


Решение.

1) Наибольшая абсолютная погрешность амперметра ∆Iнаиб и вольтметра ∆Uнаиб:

γ д IН 2,5-20 д-1Н д-1Н

∆Iнаиб = ± ---------------------------- = ± --------------------- = ± 0,5 А;

100 100

 

∆Iнаиб Н 1,5 150

∆Uнаиб = ± ---------------------------- = ± --------------------- = ± 2,25 А;

100 100

 

2) Наибольшая возможная относительная погрешность
при измерении тока 1=10 А:

γ д IН 0,5-10

γ нвI = ± ---------------------------- 100% = --------------------- 100 = ± 5 %;

I U 10

или

IН

γ нвI = γ д ------------- 100% = --± -2,5 ------------------------- = ± 5 %;

I U 10

 

Наибольшая возможная относительная погрешность при измерении напряжения
U=75 В:

наиб 2,25

γ нвU = ------------------ 100% = --± -------------------------- 100% = ± 3 %;

Uu 75

 

или

 

Uн 150

γ нвU = γ д ------ = --± 1,5 -------------------------- ± 3 %;

Uu 75

 

3) Наибольшая возможная относительная погрешность при измерении мощности косвенным методом:

 

γнвр-(γи 1 + γ I 1) =-± (5 + 3)-= ±8%.

Задачи №№ 11-20

Для решения задач необходимо предварительно изучить назначение, конструкции, схемы включения в измерительную цепь шунтов и добавочных резисторов, а также отчетливо представлять способы их расчета [2, с.43-49], [1, с.68-74].
Для решения задач №11 и №14 необходимо разобрать решенные примеры 7 и 9 в [2].

Изучая материал данного раздела, следует помнить, что шунты предназначены для расширения пределов измерения тока измерительного механизма магнитоэлектри-ческой системы.

Через ИМ магнитоэлектрического прибора можно пропустить длительно ток не более нескольких десятков миллиампер.

Для измерения токов больших величин применяется шунт, который представляет собой четырехзажимный резистор, величина сопротивления которого значительно меньше сопротивления рамки ИМ.

Шунт включают последовательно в измеряемую цепь с помощью токовых зажимов Ti и Т2. ИМ присоединяют к шунту параллельно посредством потенциальных зажимов П1 и П2 [2, рис.23].

При правильно составленной схеме шунт и измерительный механизм соединяют­ся параллельно и к ним применимы все соотношения для параллельных цепей.
Отсюда можно вывести расчетную формулу для определения сопротивления шунта:

 

где: п = I / Iu - шунтирующии множитель;

I - измеряемый ток цепи;

IИ - номинальный ток измерительного механизма;

Rи - сопротивление рамки измерительного механизма.

Сопротивление шунтов необходимо вычислять с точностью до пятого знака.

При известных величинах сопротивлений шунта и измерительного механизма можно определить величину тока, проходящего через измерительный механизм,
в зависимости от величины измеряемого тока:

Iи = I Rш/(Rш + Rи)

Для расширения пределов измерения приборов по напряжению в сетях постоянного тока, а также в сетях переменного тока напряжением до 600 В применяют добавочные резисторы.

При правильно составленной схеме измерительный прибор соединяется последовательно с добавочным резистором и включается параллельно нагрузке,
на которой выполняется измерение напряжения [2, рис. 25].

Так как добавочный резистор и измерительный механизм включаются последовательно, то к ним применимы все соотношения для последовательной цепи. Можно вывести расчетную формулу для определения сопротивления добавочного резистора:

Rд = Rи (т-1),

где: т = U / Uu - множитель добавочного резистора;

U — измеряемое напряжение;

U и - номинальное напряжение ИМ;

Rи - сопротивление рамки ИМ.

 

Пример2
А. Измерительный механизм магнитоэлектрической системы имеет внутреннее сопротивление Rи = 4 Ом, шкалу на 100 делений и рассчитан на номинальный то к Iн = 25 мА. Используя этот измерительный механизм, необходимо создать амперметр, имеющий предел измерения (номинальный ток) I Iн=30А.

 
 

Определить сопротивление шунта, ток шунта, падение напряжения на шунте, постоянную (цену деления) прибора с шунтом.

Б. Используя этот же измерительный механизм, требуется создать вольтметр с пределом измерения (номинальным напряжением) Uн=250 В.

Определить величину сопротивления добавочного резистора.

А. Решение.

1. Шунтирующий множитель

n = Iн / Iu = 30 / (25 10-3) = 30 10-3 / 25 = 1200

2. Сопротивление шунта

3. Rш = Rи/(n-1) = 4 / (1200-1) = 4 / 1199 = 0,00334 Ом

3. Ток шунта IШ =Iн-Iu = 30-25-103 -= 30-0,025 = 29,975А.

4. Падение напряжения на шунте

UШ =Iн-Iu = 29,975 - 0,00334 = 0,1В = 100 мВ.

5. Проверяем полученное значение Uш по падению напряжения на измерительном механизме:

Uш= Uи; UШ = IШ Rш = Iu Ru;

Uи = 25-10-3 -4 = 100-10-3В = 100 м В.

6. Постоянная прибора с шунтом, т.е. постоянная амперметра:

СI = Iн / αн = 30/100 = 0,3 А/дел

где ан — число делений шкалы прибора.

Б. Решение.

1. Напряжение на измерительном механизме

Uи = Iи Rи = 25•10-3 4 = 0,1 B. -

2. Множитель добавочного резистора m = U/Uи = 250 / 0,1 = 2500

3. Величина сопротивления добавочного резистора
Rd=Ru(m- 1) = 4 • (2500-1) = 4 • 2499 = 9996 Ом.

Задачи №№ 21-30

Эти задачи посвящены вопросам измерения параметров электрических цепей (сопротивления, индуктивности, взаимной индуктивности, емкости).

Теоретический материал по указанным измерениям изложен в
[1, стр. 134-137; 139-141] и в[2, стр.91-92; 258-264].

При измерении сопротивлений методом вольтметра и амперметра (задачи 21, 26, 38) применяются две схемы (рис.1).


 

Рис. 1

Если определять сопротивление по закону Ома:

 

то для обеих схем величина сопротивления не будет точной.

В первой схеме (рис. 1а) вольтметр измеряет сумму падений напряжений на амперметре Ua и на сопротивлении Ux.

U = Ua + Ux

В этом случае измеряемое сопротивление определяется:

Rx = (U-Ua) / I = U/(I – Ua) / I = R’x – Ra.

Действительная величина измеряемого сопротивления Rx меньше величины сопротивления R’x, полученного без учета падения напряжения на амперметре,
на величину сопротивления амперметра Ra.

Если измеряемое сопротивление Rx значительно больше Rа„
то погрешность при определении R’x = U/I становится малой.

Таким образом, схемой рис. 1 а, следует пользоваться в тех случаях, когда Rx/Ra > 100, При этих условиях сопротивление можно определить как:

Rx = U/I

Во второй схеме (рис. 16) амперметр измеряет сумму токов,
проходящих через сопротивление и вольтметр:

I = I x + Iv

В этом случае измеряемое сопротивление определяется как

Rx = U/(I – Iv), где Iv = U / R.

Следовательно, схема рис. 1 б применяется в тех случаях, когда Rv / Rx> 100.

При этих условиях сопротивление можно определять по формуле:

R x = U / I

Пример 3
В схеме для измерения сопротивления применяются амперметр и вольтметр, имеющие следующие внутренние сопротивления:

Ra = 0,04 Ом; Rv = 900 Ом,

Амперметр показал 1=2 А, вольтметр показал U=9 В.
Выбрать схему измерения. Определить точное значение измеряемого сопротивления. Вычислить абсолютную и относительную погрешность измерения при приближенном расчете величины сопротивления.

Решение

1) Приближенное значение измеряемого сопротивления

U 9

R = — = — = 4,5 0м.

I 2

2) Выбираем схему измерения, сравнивая соотношения сопротивлений:

R'x / Rа = 4,5 /0,04 = 112,5; Rv / R'x = 900/4,5 = 200.

 

Принимаем схему измерения с включением амперметра перед вольтметром,
[4, рис.6 -13б], так как Rv / R'x > R'x / Rа и Rv / R'x > 100. Точное значение

3) Точное значение измеряемого сопротивления:

Rх = U / (I – Iv), где Iv = U/Rv = 9/900 = 0,01 A.

Rx =9 / (2-0,01) = 4,523 Ом.

4) Абсолютная погрешность измерения, которая получилась бы при приближенном расчете сопротивления

∆Rx = R’x - Rx = 4,5 – 4,523 =- 0,023 Ом.

2) Относительная погрешность измерения, которая получилась бы при приближенном расчете величины сопротивления:

γ = (∆RX 100) / Rx = (-0,023 100%) / 4,523 = - 0,51%

 

Задачи №29 и №30 посвящены измерению большого сопротивления (изоляции) с помощью одного вольтметра:


где: Rv - сопротивление вольтметра;

U - напряжение источника питания;

Uv - показание вольтметра при его последовательном соединении с искомым сопротивлением (в задаче это сопротивление изоляции линии при разомкнутых проводах).

Схему измерения сопротивления изоляции двухпроводной линии составить, изучив [4, с. 192; рис.6-16].

Там же нужно разобрать вывод приведенной выше формулы.

Задачи №22 и №27 посвящены измерению сопротивления изоляции между землей
и каждым из проводов двухпроводной линии, находящейся под напряжением;
измерение можно выполнить с помощью вольтметра.

Со схемой измерения и необходимыми расчетными формулами можно ознакомиться в[4, с.204-205; рис,6-33; формулы 6-20,6-21] и рис.2.

 

Рис.2

Через сопротивление изоляции каждого из проводов Ra и Rб постоянно протекает ток утечки I = U/(Rа + Rб).

Для измерения сопротивлений Ra и Rб необходимо измерить напряжение U между проводами А и Б линии и поочередно замерить напряжение между каждым проводом и землей Ua и U6 (рис.2а,б).

При присоединении вольтметра с сопротивлением Rv к проводу А (рнс.2а)
величина тока I1, идущего через сопротивление Rб, станет равна:

Так как падение напряжения на сопротивлении Rб при этом равно U-Ua, то можно написать.

 

Таким образом, получается первое уравнение:

 

 

Переключим вольтметр, присоединив его между проводом Б и землей (рис.2б). Тогда зачение тока I2 идущего через сопротивление Ra, составит:

 

Так как падение напряжения на сопротивлении Ra при этой схеме включения прибора равно U-U6, то:


Тогда второе уравнение имеет вид:

Решив систему составленных уравнений с двумя неизвест­ными Ra и Rб
определим соответствующие сопротиьления изоляции линии:

В задачах №23 и №24 измерение индуктивности и емкости проводится дважды: сначала с помощью амперметра и вольтметра (без учета активного сопротивления)
C1 и L1 а затем точнее, учитывая активное сопротивление, с помощью амперметра,
вольтметра и ваттметра С2 и L2.

Схемы измерения, расчетные формулы для определения значений индуктивности и емкости приведены в [4, с.216, рис.7-1, 7-2; с.218-219, рис.7-5, 7-6]; [2, с.258,263] и в [1, с.134-137].

Принимая более точные значения С2 и L2 за действительные значения измеряемых емкости и индуктивности, можно вычислить относительную погрешность измерения γ.

В задаче № 25 определяется взаимная индуктивность двух катушек методом последовательного соединения этих катушек.

Измерительные схемы собираются дважды. Сначала катушки включаются последовательно при согласованном их соединении, когда намагничивающие силы катушек совпадают по направлению - это будет соответствовать максимальному значению общей индуктивности катушек Lc, которая равна:

Lc =L1+I2+2 M,

где L1 и L2 - индуктивности каждой из катушек;

М - взаимная индуктивность катушек.

Затем меняется направление тока в одной из последовательно соединенных катушек, что соответствует встречному включению катушек,
когда намагничивающие силы катушек направлены навстречу друг другу.

При этом будет минимальное значение общей индуктивности катушек, которое равно:

Lв = L1 +L2 – 2 М.

Вычитая из первого равенства второе, получим: Lс-Lв=4 M

Таким образом, М = (Lc –Lв) /4; поэтой формуле следует определить искомую взаимную ивдуктивность катушек.

Для получения значений Lc и Lb необходимо воспользоваться методом измерения индуктивности с помощью амперметра и вольтметра.


Полное сопротивление цепи определяется по закону Ома:

Определение значений Lc и Lb производится по формуле:

где R - активное сопротивление двух последовательно включенных катушек.

Со схемами измерения следует ознакомиться в [4,с.217,рис.7-4]; [2, с.264,рис.215] или [1, с.136,рис. 10.26].

Надо иметь в виду, что в учебнике приведены схемы изме­рения с использованием только амперметра и вольтметра. Для составления требуемых схем измерения с применением ваттметра надо воспользоваться схемой в [4, рис.7-2].

Задачи №№ 31-40

Данные задачи посвящены вопросам измерения тока, напряжения,
мощности и электрической энергии в однофазных и трехфазных цепях переменного тока с измерительными трансформаторами или без них.

Прежде чем приступить к решению этих задач, необходимо изучить материал по
[1, 2, 4]. В них указаны необходимые для решения задач формулы и схемы измерения.

Измерительные трансформаторы напряжения (ТН) и измерительные трансформаторы тока (ТТ) применяются для расшире­ния пределов измерения приборов электромагнитной, электродинамической, индукционной систем,
а также служат для изоляции цепей измерительных приборов от проводов высокого напряжения,
что обеспечивает безопасность обслуживания высоковольтных установок.

Измерительные трансформаторы тока (ТТ) предназначены для расширения пределов измерения по току амперметров, ваттметров, счетчиков.

Первичная обмотка трансформатора тока включается последовательно в цепь измеряемого тока.

К зажимам вторичной обмотки подключают последовательно токовые обмотки измерительных приборов.

На щитке трансформатора тока указывается номинальный коэффициент трансформации в виде отношения номинальных токов (например100/5).

Номинальный вторичный ток трансформатора тока равен, как правило, 5А.

Ток, измеренный амперметром, включенным через измерительный трансформатор, определяется умножением коэффициента трансформации ТТ на показание прибора:


Каждый измерительный трансформатор характеризуется номинальной мощностью SH (В А), а для трансформатора тока обычно указывается и номинальная нагрузка
Zh (Ом), которую можно присоединить к вторичной обмотке трансформатора.

Чтобы погрешность при измерении с помощью трансформатора тока не превышала допустимую, необходимо соблюдение следующего условия:

где Zh - номинальная нагрузка трансформатора тока;

- сумма всех сопротивлений (включая сопротивления приборов,

соединительных проводов и переходных контактов),
подключенных ко вторичной обмотке трансформатора.

При выборе измерительных трансформаторов тока необходимо указывать напряжение, на которое рассчитана его изоляция; номинальный ток первичной обмотки IHi; класс точности γд.

Класс точности измерительного трансформатора должен быть выше,
чем класс точности присоединяемых к нему электроизмерительных приборов.

Измерительные трансформаторы напряжения (ТН) предназначены для расширения пределов измерения по напряжению вольтметров, ваттметров, счетчиков, фазометров, частотомеров.

Первичная обмотка трансформатора напряжения включается в измеряемую цепь параллельно. Зажимы вторичной обмотки соединяются с вольтметром, параллельными обмотками измерительных приборов.

На щитке ТН указывается номинальный коэффициент трансформации
в виде отношения номинальных первичного и вторичного напряжении
(например, 6000/100). •

Номинальное вторичное напряжение для измерительных трансформаторов напряжения принимается, как правило, 100 В.
Для трехфазных трансформаторов указывается линейное напряжение.

Напряжение, измеренное с помощью вольтметра, включенного через измерительный трансформатор, определяется умножением коэффициента трансформации ТН
на показание прибора:

К трансформатору напряжения можно подключить такое количество приборов,
при котором их суммарная мощность не превысит номинальной мощности трансформатора.

где , - сумма мощностей, потребляемых электроизмерительными приборами;

SH - номинальная мощность трансформатора.

При выборе измерительных трансформаторов напряжения следует указать однофазный или трехфазный трансформатор; номинальное напряжение первичной обмотки UHi; класс точности γд.

Следует также учесть, что трехфазные трансформаторы напряжения выпускаются на номинальные напряжения не выше 15 кВ, поэтому при напряжении сети 35 кВ и выше должны использоваться однофазные трансформаторы,
соединенные в трехфазные группы.

Мощность, измере


Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:  



double arrow
Сейчас читают про: