ИЭ (13.03.02) / Лабы / Отчёт 3.1
.docxСАНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ПЕТРА ВЕЛИКОГО ––––––––––––––––––– ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ ––––––––––––––––––– ЛАБОРАТОРИЯ ТЕХНИКИ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ ––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––– |
|
Студенты
Института ИЭ Группы №3231302/90201 «18» ноября 2021г. Работа принята_____________________________ |
Отчет о работе № 3.1
Измерение напряжения промышленной частоты
СХЕМЫ СОЕДИНЕНИЙ
Рисунок 1. Принципиальная схема установки.
Замечания преподавателя:
Цели работы:
Снять градуировочную кривую высоковольтного испытательного трансформатора с помощью шарового разрядника
Измерить напряжение при помощи емкостного делителя:
а) с электростатическим вольтметром
б) с микроамперметром
Оценить синусоидальность высокого напряжения
Опыт 1. Снятие градуировочной кривой высоковольтного испытательного трансформатора с помощью шарового разрядника.
Поправочный коэффициент на давление для промежутков длинной до 1 м:
Поправочный коэффициент на температуру:
Поправочный коэффициент на абсолютную влажность:
Таблица 1.
Абсолютные погрешности величин.
|
|
|
|
|
|
0,1 |
0,5 |
0.5 |
0,5 |
0,5 |
0,5 |
Для определения разрядного напряжения необходимо его привести к нормальным условиям:
— разрядное напряжение при нормальных атмосферных условиях;
- измеренное разрядное напряжение;
Таблица 2.
Экспериментальные данные.
|
1,0 |
1,5 |
2,0 |
2,5 |
|||||||||||
|
31 |
31 |
31 |
47 |
47 |
45 |
62 |
63 |
60 |
74 |
74 |
74 |
|||
|
31 |
46 |
62 |
74 |
|||||||||||
|
29,1 |
43,2 |
58,2 |
69,4 |
Пример расчета для 1,0 см:
- напряжение первичной обмотки трансформатора
– среднее значение
Разрядное напряжения шарового разрядника имеет амплитудное значение, приведенное к нормальным атмосферным условиям.
Определив поправочный коэффициент на атмосферные условия, следует найти амплитудное значение напряжения пробоя шарового разрядника для условий, при которых снимается градуировочная кривая, по формуле:
Таблица 3.
Амплитудное значение напряжения пробоя при условиях измерения.
|
1,0 |
1,5 |
2,0 |
2,5 |
|
14,2 |
21,1 |
28,5 |
34,0 |
Пример расчета для 1,0 см:
Рисунок 2. Градуировочная кривая.
На градуировочной кривой по оси абсцисс откладываются значения напряжения с первичной обмотки, а по оси ординат – значения .
Относительная погрешность измерения напряжения по градуировочной кривой может быть оценена по следующей формуле:
где , , , – абсолютные погрешности измерения расстояния между шарами, давления, температуры и напряжения; 0,03 – относительная погрешность метода измерения.
Таблица 4.
Погрешность измерения напряжения.
|
1,0 |
1,5 |
2,0 |
2,5 |
|
0,11 |
0,07 |
0,06 |
0,05 |
Пример расчета относительной погрешности для 1 см:
Опыт 2. Измерение напряжения при помощи емкостного делителя с электростатическим вольтметром.
Таблица 5.
Экспериментальные данные.
|
1,0 |
1,5 |
2,0 |
2,5 |
||||||||||
|
41 |
41,5 |
40,5 |
63,5 |
63 |
62 |
80 |
80 |
80 |
96 |
97 |
97 |
||
|
41 |
63 |
80 |
97 |
||||||||||
|
|
|
- напряжение емкостного делителя
- среднее значение напряжения емкостного делителя
Амплитудное значение напряжения на высоковольтной стороне трансформатора рассчитываем по следующей формуле:
где K – коэффициент деления емкостного , делителя напряжения,
и ; ; - амплитудное значение напряжения с делителя.
Расчет коэффициента деления емкостного делителя напряжения K:
Таблица 6.
Амплитудное значение напряжения на высоковольтной стороне трансформатора.
|
41 |
63 |
80 |
97 |
|
38,13 |
58,59 |
74,40 |
180,42 |
Пример расчета U для 41 В:
Относительная погрешность измерения напряжения может быть оценена по следующей формуле:
где – относительная погрешность измерения коэффициента деления емкостного делителя напряжения;
– абсолютная погрешность электростатического вольтметра;
0,02 – относительная погрешность схемы измерения.
Таблица 7.
Погрешность измерения напряжения.
|
41 |
63 |
80 |
97 |
|
0,0308 |
0,0294 |
0,0290 |
0,0288 |
Пример расчета относительной погрешности для второго столбца:
Опыт 3. Измерение напряжения при помощи емкостного делителя с микроамперметром.
Таблица 8.
Экспериментальные данные.
|
1,0 |
1,5 |
2,0 |
2,5 |
|||||||||
|
35 |
35 |
35 |
51 |
51 |
49 |
64 |
63 |
65 |
80 |
80 |
80 |
|
|
35 |
51 |
64 |
80 |
|||||||||
|
|
|
- ток с емкостного делителя
- среднее значение тока с емкостного делителя
Амплитудное значение напряжения на высоковольтной стороне трансформатора рассчитываем по следующей формуле:
где – сопротивление резистора,
Таблица 9.
Амплитудное значение напряжения на высоковольтной стороне трансформатора.
|
35 |
51 |
64 |
80 |
|
29,62 |
43,16 |
54,16 |
135,41 |
Пример расчета U для 35 мкА:
Погрешность измерения может быть оценена по следующей формуле:
где = 0,01 – относительная погрешность измерения сопротивления;
– абсолютная погрешность измерения тока микроамперметром;
0,02 – относительная погрешность схемы измерения
Таблица 10.
Погрешность измерения напряжения.
|
35 |
51 |
64 |
80 |
|
0,0332 |
0,0316 |
0,0310 |
0,0306 |
Пример расчета для второго столбца:
Опыт 4. Оценка синусоидальности высокого напряжения
В случае синусоидальности напряжения отношение
Таблица 11.
Оценка синусоидальности высокого напряжения
|
|
|
60 |
44,5 |
1,35 |
Таким образом значение отношения удовлетворяет условиям синусоидальности.
Вывод:
1. В ходе работы были испытаны различные методы измерения высоковольтного напряжения. Простейший способ основан на использовании понижающего трансформатора. Однако, из-за нелинейности характеристик магнитопровода и зависимости от типа нагрузки, такой расчет не будет давать достаточной точности. И поэтому, для трансформатора определяется градуировочная характеристика – зависимость напряжения на высоковольтной стороне трансформатора от напряжения на низковольтной (таблица 2). Получившаяся характеристика имеет характер прямой.
2. Есть и другие способы измерения напряжения: с помощью емкостного делителя и вольтметра (таблица 5) или микроамперметра (таблица 8). В обоих случаях происходит пересчет по известным емкостям делителя.
3. Была оценена синусоидальность высокого напряжения (табл. 11). Напряжение считается синусоидальным, если отношение удовлетворяет интервалу . Из полученного значения отношения напряжений видно, что оно удовлетворяет данному условию .