Работа №3. 1. Измерение силы постоянного электрического тока

1 2 3

Лабораторная работа №3.1

ИЗМЕРЕНИЕ СИЛЫ ПОСТОЯННОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА

Работу выполнил ст. гр.

ЗРЭ-22-17

Митрофанов С.Л.

Иванов С.А.

Проверил преподаватель

Васильева Л.А.

Чебоксары – 2020

РАБОТА №3.1. ИЗМЕРЕНИЕ СИЛЫ ПОСТОЯННОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Ознакомление с прямыми и косвенными измерениями силы постоянного электрического тока; получение сведений о способах учета погрешностей измерений в этих случаях; знакомство с некоторыми средствами измерения силы постоянного электрического тока.

2. ЗАДАНИЕ ДЛЯ ДОМАШНЕЙ ПОДГОТОВКИ

1. Ознакомьтесь со следующими понятиями: прямое измерение, косвенное измерение, класс точности прибора, погрешность измерения, методическая погрешность, инструментальная погрешность.

2. Ознакомьтесь на основе данного описания и рекомендованной литературы с основными методами измерения силы электрического тока.

3. Ознакомьтесь с принципом действия, устройством и характеристиками магнитоэлектрических приборов.

4. Ознакомьтесь с погрешностями измерения тока при помощи магнитоэлектрического амперметра: источник возникновения погрешностей, расчетные формулы, порядок расчета, представление результата измерения.

6. Ознакомьтесь с принципом действия, устройством и характеристиками цифрового вольтметра.

7. Ознакомьтесь с принципом действия, устройством и характеристиками магазина сопротивлений.

8. Ознакомьтесь порядком проведения лабораторной работы и продумайте свои действия за компьютером.

3. СВЕДЕНИЯ, НЕОБХОДИМЫЕ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Измерение силы постоянного электрического тока заключается в нахождении ее значения и определении полярности.

В случае прямых измерений постоянного электрического тока часто используются магнитоэлектрические амперметры.

Магнитоэлектрические амперметры обеспечивают наивысшую точность среди электромеханических аналоговых приборов (класс точности 0,05 – 2,5) и позволяют измерять токи в пределах от А до 50А (при измерении токов больше 0,05А используются внутренние шунты).

Для измерения больших постоянных токов (от 50А до нескольких килоампер) используются магнитоэлектрические амперметры и килоамперметры с наружными шунтами.

Малые токи (в пределах от А до А) измеряются при помощи гальванометров.

Измерение постоянного тока с повышенной точностью производится косвенным образом. Для этого образцовый резистор включается в цепь измеряемого тока и падение напряжения на нем измеряется с помощью компенсатора или высокоточного цифрового вольтметра. Таким же образом (используя преобразование ток-напряжение) работают электронные аналоговые и цифровые амперметры.

Упрощенная схема измерения постоянного тока с помощью магнитоэлектрического амперметра приведена на рис.3.1.1. Как видно, основными частями магнитоэлектрического амперметра являются измерительный механизм (ИМ), обладающий собственным омическим сопротивлением и шунт, включенный параллельно ИМ. Шунт служит для расширения пределов измерения амперметра, его сопротивление должно быть меньше сопротивления ИМ, и подбирается так, чтобы , где , – верхний предел измерений, которого необходимо достичь, – максимально допустимый ток через ИМ.

Отметим, что ток, протекающий через ИМ магнитоэлектрического амперметра, не может превышать некоторой номинальной величины, которая называется током полного отклонения. Значение тока полного отклонения обычно лежит в пределах от 1 мкА до 50 мА.

При измерениях с помощью магнитоэлектрического амперметра реализуются прямые измерения методом непосредственной оценки. Погрешность этих измерений определяется инструментальной погрешностью амперметра и методической погрешностью измерений.

Инструментальная погрешность определяется классом точности, который для магнитоэлектрических вольтметров лежит, как уже указывалось, в пределах от 0,05 до 2,5.

Методическая погрешность зависит от соотношения между собственным омическим сопротивлением амперметра, сопротивлением цепи R и внутренним сопротивлением источника ЭДС (рис.3.1.1). Сопротивление может достигать десятков ом, поэтому при измерениях тока с помощью магнитоэлектрических амперметров методическую погрешность всегда принимают во внимание.

Применительно к указанному случаю, найти значение абсолютной методической погрешности можно по формуле:

, (3.1.1)

а относительной методической погрешности по формуле:

, (3.1.2)

где – действительное значение измеряемого тока.

Напомним, что при наличии двух независимых источников погрешности: методической и инструментальной , результирующая погрешность вычисляется по формуле:

. (3.1.3)

4. ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДА

Лабораторный стенд представляет собой персональный компьютер, на рабочем столе которого расположены модели магнитоэлектрического вольтамперметра, цифрового вольтметра, магазина сопротивлений и универсального источника питания (УИП) (рис. 3.1.2.). На рабочем столе также находится лабораторный журнал.

Схема электрического соединения приборов при выполнении работы показана на рис.3.1.3.

Рис. 3.1.2. Вид экрана лабораторного стенда при проведении работы №3.1.

В процессе выполнения работы манипуляция органами управления средствами измерений и других устройств производится с помощью мыши в таком же порядке, как это предусмотрено при работе с реальными приборами и устройствами.

Предел допустимой основной погрешности на всех диапазонах измерений магнитоэлектрического вольтамперметра составляет ±0,5%. Внутреннее сопротивление вольтамперметра в режиме амперметра составляет 0,1 Ом.

Пределы допускаемых значений основной погрешности цифрового вольтметра при измерении постоянного напряжения равны:

, (3.1.4)

где - конечное значение установленного предела измерений;

U – значение измеряемого напряжения на входе.

Предел допускаемого отклонения действительного значения сопротивления магазина от номинального значения в процентах определяется по формуле:

, (3.1.5)

где R – номинальное значение включенного сопротивления в омах, а Ом.

Внутреннее сопротивление УИП не превышает 0,3 Ом.

5. ДАННЫЕ РАСЧЕТОВ.

Таблица 3.1.1

Результаты прямых и косвенных измерений силы постоянного электрического тока с помощью магнитоэлектрического амперметра класса точности 0.5 (предел шкалы 75), цифрового вольтметра класса точности 0.1/0.02 (предел шкалы от 0.000 В до 1.999 В) и магазина сопротивлений класса точности 0.02/0.000002

Показан. магазина сопротивлений (кОм)

Показан. амперметра, А(мА)

Абсолютная погрешность прямых измерений тока, мА

Относитель-ная погрешность прямых измерений тока, %

Результат прямых измерен. тока

Показан. цифр. вольтметра, В(мВ)

Абс. погр. косв. измер. тока, мА

Отн. погр. косв. измер. тока, %

Результат косв. измерений тока

методическая

инструментальная

результирующая

методическая

инструментальная

результирующая

332.2

0.0045

0.5

0.25

0.0003

0.5

15+/-2.5

0.3

15+/-0.3

7. ВЫВОД

В данной лабораторной работе мы ознакомились с прямыми и косвенными измерениями силы постоянного электрического тока; получили сведения о способах учета погрешностей измерений в этих случаях; познакомились с некоторыми средствами измерения силы постоянного электрического тока. Выполнили лабораторную работу в программе LabVIEW. Из полученных данных выполнили расчеты и заполнили таблицу 3.1.1. Ответили на контрольные вопросы.

8. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ - ОТВЕТЫ

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