новая папка 1 / 241580
.pdf1653
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра электрооборудования
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ВОЛЬТМЕТРОВ
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к лабораторной работе по курсу
«Метрология и электрические измерения»
Составители: А.Н. ШПИГАНОВИЧ, Ю.А. ШУРЫГИН
Липецк Липецкий государственный технический университет
2013
3
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра электрооборудования
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ВОЛЬТМЕТРОВ
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к лабораторной работе по курсу
«Метрология и электрические измерения»
Составители: А.Н. ШПИГАНОВИЧ, Ю.А. ШУРЫГИН
Утверждаю к печати |
Заведующий кафедрой |
|
электрооборудования |
Объем п. л. 0,7 |
А. Н. Шпиганович |
Тираж 90 экз. |
«___» ____________2013 г. |
Липецк Липецкий государственный технический университет
2013
4
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра электрооборудования
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ВОЛЬТМЕТРОВ
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к лабораторной работе по курсу
«Метрология и электрические измерения»
Составители: А.Н. ШПИГАНОВИЧ, Ю.А. ШУРЫГИН
Липецк Липецкий государственный технический университет
2013
5
УДК 621.317.3 (07)
Ш 835
Рецензент – канд. техн. наук Довженко С.В.
Шпиганович, А. Н.
Ш 835 Сравнительный анализ измерительных параметров вольтметров [Текст]: методические указания к лабораторной работе по курсу «Метрология и электрические измерения» /А. Н. Шпиганович, Ю. А. Шурыгин. − Липецк: Изд-во ЛГТУ, 2013. − 11 с.
Рассмотрены вопросы техники безопасности и особенности выполнения лабораторной работы «Сравнительный анализ измерительных параметров вольтметров». Основное внимание уделено классам точности электроизмерительных приборов различных систем.
Предназначены для студентов 3 курса очной и заочной форм обучения факультета автоматизации и информатики, 3 и 4 курсов очно-заочного факультета, обучающихся по направлению подготовки 140400.62 «Электроэнергетика и электротехника».
Табл. 4. Ил. 4. Библиогр. : 5 назв.
© ФГБОУ ВПО «Липецкий государственный технический университет», 2013
6
Лабораторная работа Сравнительный анализ измерительных параметров вольтметров
Цель работы: изучение основных метрологических характеристик группы электроизмерительных приборов различных систем и приобретение навыков по выбору средств измерений для конкретных условий исследований.
1. Техника безопасности
Следует убедиться в том, что лабораторный стенд находится в выклю-
ченном состоянии. Необходимо проверить изоляцию соединительных проводов и выполнить сбор электрической схемы исправными проводниками. После проверки правильности монтажа исследуемой цепи лаборант дает разрешение на включение лабораторного стенда, и студенты выполняют опыт. Перед началом следующего опыта обучающиеся обязаны отключить питание от установки,
выполнить сбор соответствующей электрической схемы и перед включением вновь показать её лаборанту, который в случае правильного монтажа разрешит подать напряжение. Необходимо придерживаться такой последовательности действий при выполнении всех экспериментов.
При поданном напряжении запрещается выполнять присоединения или отключения соединительных проводов. В случае необходимости такие операции производятся только после отключения лабораторного стенда от питающей сети. При аварийном срабатывании автомата студенты должны оповестить лаборанта или преподавателя и продолжать работу только после проверки стенда.
К выполнению лабораторной работы допускаются студенты, прошедшие инструктаж по технике безопасности. Инструктаж по технике безопасности проводится на первом занятии преподавателем, проводящим лабораторные р а- боты по дисциплине «Метрология и электрические измерения». По окончании инструктажа сотрудник университета и инструктируемые студенты заполняют журнал по технике безопасности и ставят свои росписи.
7
2.Задание
Входе выполнения лабораторной работы студенты должны:
−произвести оценку абсолютной, относительной, приведенной погрешностей и определить вариацию показаний электромагнитного вольтметра;
−исследовать частотные характеристики вольтметров;
−определить собственное потребление мощности и входное сопротивление измерительных приборов;
−исследовать статическую функцию преобразования средств измерений. В процессе обработки экспериментальных данных обучающимся необхо-
димо выполнить анализ полученных результатов и выявить особенности метрологических характеристик приборов различных электромеханических систем.
3. Оборудование и средства исследований
Объектом исследований является группа электроизмерительных приборов, различающихся между собой по конструктивному исполнению измерительного механизма, среди которых: магнитоэлектрический, электромагнитный, электродинамический, электронный, цифровой, электростатический вольтметры и магнитоэлектрический вольтметр с диодным выпрямительным преоб-
разователем. В процессе проведения лабораторных исследований применяются: регулируемый источник синусоидального тока, генератор синусоидального тока звуковой частоты, комбинированный измерительный прибор.
4.Порядок выполнения
1.Определить абсолютную, относительную, приведенную погрешности
ивариацию показаний электромагнитного вольтметра. В качестве образцового прибора использовать электродинамический вольтметр класса точности 0,2. Установить указатели вольтметров на нулевое значение шкалы, а электродина-
8
мический прибор выставить по уровню. Электромагнитный и электродинамический вольтметры включить параллельно к регулируемому источнику переменного напряжения, как показано на рис. 1. Проведение исследований осуществляется при трех заданных значениях напряжения: 60 В, 100 В, 140 В. Используя ЛАТР на выходе источника, установить напряжение на 2-3 вольта меньше заданной величины.
|
|
ЛАТР |
|
|
QF |
1 |
|
220 В |
|
VЭД |
|
|
VЭМ |
||
|
|
V |
V |
2
Рис. 1. Электрическая схема к исследованию вариации показаний электромагнитного вольтметра
С помощью регулятора Р, не допуская колебания указателя электромагнитного вольтметра и контролируя значение напряжения по электродинамиче-
скому вольтметру, вывести напряжение на уровень 60 В «снизу» и записать показания в табл. 1.
|
|
|
|
|
|
Таблица 1 |
||
Опытные данные к определению погрешности вольтметра |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Показания |
Показания исполь- |
Абсо- |
Относи- |
Приве- |
|
Вариа- |
||
зуемого прибора |
лютная |
тельная |
денная |
|
ция |
|||
образцового |
|
|||||||
|
|
погреш- |
погреш- |
погреш- |
|
|
|
|
увели- |
умень- |
|
|
|
||||
прибора, В |
|
В |
% |
|||||
чение |
шение |
ность, В |
ность, % |
ность, % |
|
|||
|
|
|||||||
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Затем вывести напряжение на 2-3 вольта больше 60 В. За счет регулятора Р, не допуская колебания стрелки исследуемого прибора и контролируя значение напряжения по образцовому прибору, плавно установить напряжение 60 В «сверху». Занести показания средств измерений в табл. 1. Аналогичным обра-
9
зом выполнить исследования для 100 В и 140 В.
2. Исследовать частотные характеристики электромагнитного (VЭМ ), электродинамического (VЭД), электронного (VЭ), цифрового (VЦ), электростатического вольтметров (VЭС) и магнитоэлектрического вольтметра с диодным выпрямительным преобразователем (VВ). Средства измерений соединить парал-
лельно и подключить к генератору синусоидального напряжения звуковой частоты (ГЗ) согласно схеме, приведенной на рис. 2.
|
|
ЛАТР |
|
|
|
|
|
|
|
QF |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
220 В |
|
ГЗ |
V |
V |
V |
V |
V |
V |
|
|
|||||||
|
|
VЭМ |
VЭД |
Э |
Ц |
VЭС |
В |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
Рис. 2. Схема к исследованию частотных характеристик вольтметров
В качестве образцового прибора следует использовать электростатический вольтметр. Величина заданного напряжения (60-90 В) на выходе генератора устанавливается и поддерживается на всех частотах с помощью электростатического вольтметра. Частоту следует изменять в диапазоне от 50 Гц до 20 кГц в соответствии с зависимостями: 1 10 n;2 10 ;5n 10 n , где n=1,2,3,4. Результаты измерений свести в табл. 2.
Таблица 2
Экспериментальные данные по исследованию частотных характеристик измерительных приборов
Частота, |
|
Измерено, В |
|
|
|
Вычислено отношение |
|||||||
|
|
|
|
U(f ) : U(f 50) |
|||||||||
Гц |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
VЭМ |
VЭД |
VЭ |
VЦ |
VЭС |
VВ |
VЭМ |
VЭД |
VЭ |
VЦ |
VЭС |
VВ |
||
|
|||||||||||||
50 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
… |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
… |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
… |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
20 кГц |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
|
|
|
|
|
|
На основании полученных данных определить ординаты амплитудно - частотных характеристик U(f ) : U(f 50) и построить графики амплитудно-
частотных характеристик.
3. Определить собственное потребление мощности и входное сопротивление магнитоэлектрического вольтметра с диодным выпрямительным преобразователем, электромагнитного и электродинамического вольтметров. Исследуемый прибор соединить последовательно с миллиамперметром (комбиниро-
ванный прибор) и подключить источник регулируемого напряжения, как показано на рис. 3.
|
|
ЛАТР |
V |
|
|
|
|
|
QF |
|
1 |
|
|
|
|
220 В |
|
|
mA |
|
|
|
V |
2
Рис. 3. Электрическая схема для определения максимальной собственной потребляемой мощности и входного импеданса вольтметра
Установить напряжение, соответствующее конечному значению шкалы, и
записать показание миллиамперметра в табл. 3.
Таблица 3
Опытные данные к определению мощности, потребляемой вольтметром
Наименование |
Конечное зна- |
Ток полного |
Входной им- |
Потребляемая |
вольтметра |
чение шкалы, В |
отклонения, А |
педанс, Ом |
мощность, Вт |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4. Исследовать статическую функцию преобразования магнитоэлектрического, электромагнитного, электродинамического, электростатического вольтметров и магнитоэлектрического вольтметра с диодным выпрямительным преобразователем. В качестве образцового прибора использовать цифровой вольт-
11
метр VЦ. Магнитоэлектрический VM и электростатический VЭС вольтметры подключить к регулируемому источнику постоянного напряжения. Измерения выполнять через каждые 10% от диапазона измерений приборов, т.е. шаг измерений для указанных исследуемых приборов составляет 30 В. Схема представлена на рис. 4. Электромагнитный VЭМ , электродинамический VЭД вольтметры и магнитоэлектрический вольтметр с диодным выпрямительным преобразователем VВ подключить к источнику регулируемого переменного напряжения. Измерения провести через каждые 10% от диапазона измерений исследуемых приборов, что в данном случае составляет 15 В. Схема приведена на рис. 5.
|
|
Выпрямитель |
|
|
|
|
ЛАТР |
|
|
|
QF |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
−220 В |
|
VМ |
VЭС |
VЦ |
|
|
V |
V |
|
|
|
2 |
|
|
Рис. 4. Электрическая схема к определению статической функции преобразования измерительных приборов при постоянном напряжении
|
|
ЛАТР |
|
|
|
|
|
QF |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
220 В |
|
VЭМ |
VЭД |
V |
В |
VЦ |
|
|
V |
V |
|
2
Рис. 5. Электрическая схема к определению статической функции преобразования измерительных приборов при переменном напряжении
12