- •Введение
- •Основные правила по технике безопасности
- •1. Исследование метрологических характеристик приборов
- •Приборы и их характеристики
- •Порядок выполнения работы
- •Обработка результатов экспериментальных исследований
- •Контрольные вопросы
- •2. Измерение сопротивлений приборами непосредственной оценки
- •Приборы и оборудование
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •3. Измерение нелинейных искажений
- •Расчетные зависимости
- •Приборы и их характеристики
- •Порядок выполнения работы
- •Обработка результатов экспериментальных исследований
- •Контрольные вопросы
- •4. Измерение параметров гармонических и импульсных сигналов электронными осциллографами
- •Приборы и их характеристики
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •5. Измерение индуктивностей, емкостей, сопротивлений мостами переменного тока
- •Приборы и оборудование
- •Расчетные зависимости
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •6. Поверка измерительных приборов компенсатором постоянного тока
- •Приборы и оборудование
- •Расчетные зависимости
- •Порядок выполнения работы
- •Задание для самостоятельных исследований
- •Контрольные вопросы
- •7. Измерение напряжений в маломощных цепях электронными и цифровыми вольтметрами
- •Приборы и оборудование
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •8. Поверка электронных частотомеров и измерительных генераторов цифровыми частотомерами
- •Приборы и оборудование
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •9. Испытание магнитных материалов
- •Расчетные зависимости
- •Приборы и оборудование
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •10. Исследование трансформаторов тока
- •Приборы и оборудование
- •Порядок выполнения работы
- •11. Поверка однофазного индукционного счетчика
- •Приборы и оборудование
- •Расчетные зависимости
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •12. Измерение мощности и энергии в трехфазной цепи
- •Расчетные зависимости
- •Приборы и оборудование
- •Порядок проведения работы
- •Контрольные вопросы
- •Обработка результатов наблюдений, содержащих случайные погрешности
- •Список литературы
Порядок выполнения работы
Изучить мосты переменного тока и мостовые методы измерения параметров электрических цепей [8, с.190-195, 198-205]. Составить список приборов с полной их характеристикой.
Подготовить к работе осциллограф С1-65, для чего переключатель Вольт/дел установить в положение 5 В/дел. Включить осциллограф на прогрев. Переключатель = ┴ ~ установить в положение ~ . Переключатель источника синхронизирующего сигнала (ВНУТР.; СЕТЬ; 1:1; 1:10; ВНЕШ.) установить в положение СЕТЬ. Переключатель Время/дел установить на отметку 2 mS/дел.
Подготовить к работе вольтметр В3-38, для чего переключатель пределов измерения установить на отметку 30 V. Включить вольтметр на прогрев.
5.1. Собрать схему моста рис.5.1,б, используя в качестве нуль-индикатора параллельно включенные вольтметр и осциллограф. Напряжение питания моста снимается с клемм 1, 3 стенда. Установить заданные преподавателем значения CX (0.1-1.0 мкФ), RX (100-900 Ом), R2 = 4000 Ом, R4 = 8000 Ом.
Включить питание моста выключателем на стенде. Установить такой предел измерения вольтметра В3-38, при котором стрелка находилась бы в средней части шкалы. Установить CN = 0, R3 = 0. Поочередно изменяя сначала CN, а затем R3 (начиная со старших декад), приведите стрелку В3-38 к минимальному показанию. Уменьшая предел измерения В3-38, продолжите приведение стрелки индикатора к минимальному показанию.
ВНИМАНИЕ! Если при уравновешивании моста стрелка вольтметра «зашкалит», нужно увеличить предел измерения вольтметра.
Значения плеч моста записать в таблицу 5.1.
Таблица 5.1
Измерение емкости конденсатора с малыми потерями
Установлено на магазинах |
Вычислено | |||||||||||
CX' мкФ |
RX' Ом |
R2 Ом |
R4 Ом |
CN мкФ |
R3 Ом |
CX мкФ |
RX Ом |
tg |
SC мВ/мкФ |
SR мВ/Ом |
Cx % |
Rx % |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
По уравнениям (5.5, 5.6) вычислить CX, RX, tg. Результаты вычислений занести в таблицу 5.1.
Несколько нарушив равновесие моста (за счет малого изменения CN), определите чувствительность моста к изменению емкости по уравнению:
SC = U2-4/CN [мВ/мкФ]. (5.19)
Восстановите равновесие моста. Несколько нарушив равновесие моста (за счет малого изменения R3), определите чувствительность моста к изменению сопротивления по уравнению:
SR = U2-4/R3 [мВ/Ом]. (5.20)
Результаты вычислений занести в таблицу 5.1.
Задание для самостоятельных исследований
По уравнениям (5.7) вычислить модули комплексных сопротивлений Z1 и Z3, считая, что f = 50 Гц. Установить R2 = Z1, R4 = Z3 и определить чувствительность моста (предварительно уравновесив мост). Вычислить относительные погрешности измерения емкости Cx и сопротивления Rx
Cx = [(CX - CX')/CX'] 100 [%];
Rx = [(RX - RX')/RX'] 100 [%]. (5.21)
Результаты измерений и вычислений занести в таблицу 5.1.
Отключить напряжение питания моста.
5.2. Собрать схему рис.5.1,в, используя в качестве LX катушку взаимоиндуктивности, включенную по схеме рис.5.1,г; R2 = R3 = 200 Ом; R1 задается преподавателем (0.1-1.0 Ом). Установить предел вольтметра 30 V, CN = 0, R4 = 99999,9 Ом. Включить питание моста.
Поочередно изменяя CN и R4, уравновесить мост. Отключить питание моста. Значение плеч моста занести в таблицу 5.2.
Таблица 5.2
Измерение индуктивности
Установлено на магазинах |
Вычислено | |||||
R2 Ом |
R3 Ом |
R4 Ом |
CN мкФ |
LX Гн |
RX Ом |
Q |
|
|
|
|
|
|
|
По уравнениям (5.9, 5.10) вычислить LX, RX, Q. Результаты вычислений занести в таблицу 5.2.
Включить катушки взаимоиндуктивности по схеме рис.5.1,д. Повторить измерения индуктивности. Вычислить коэффициент взаимоиндуктивности по формуле (5.11).
Задание для самостоятельных исследований
Соберите схему рис.5.1,е. Установите R1 = 80000 Ом; R2 = 40000 Ом; R3 = R4; C3 = C4. Изменяя одновременно сначала C3 и C4, затем R3 и R4, уравновесьте мост, добиваясь минимальных показаний вольтметра. Зарисуйте осциллограммы напряжений в диагоналях моста 1-3 и 2-4 (переключатель Время/дел осциллографа должен быть на отметке 2 mS/дел). По формуле (5.15) вычислите частоту напряжения питания моста.
Объясните, почему нуль-индикатор не показывает ноль при равновесии моста? Какого типа нуль-индикатор нужно применять в данном случае? Почему осциллограммы напряжений U2-4 и U1-3 при равновесии моста имеют различный вид? В чем их основное отличие? Определите коэффициент нелинейных искажений, воспользовавшись расчетными зависимостями работы №3.
5.3. Соберите схему рис.5.1,ж. Установите CXo = 0.15 мкФ; RX = (1000-9000 Ом). Уравновесьте мост. Изменяя CX, снимите зависимость напряжения в диагонали 5-4 от изменения емкости CX. При смене знака CX меняется фаза напряжения U5-4, что отчетливо видно на осциллографе.
При построении графика U5-4 = F(CX) смену фазы сигнала условно учитывайте изменением полярности U5-4. Отключите питание стенда, вольтметра и осциллографа.