19

Для исследования влияния частоты на показания приборов на стенде имеется генератор сигналов 3Г-33 и вольтметры различных систем(например, электромагнитной Э59, электродинамической Д566).

5.ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

5.1.Ознакомиться с приборами, входящими в лабораторную установку. С циферблатов приборов списать все условные обозначения и расшифровать их (см. Приложение 1). Если эталонный вольтметр – цифровой, то его метрологические характеристики выписать из Приложения3 и [7.5]. Порядок подготовки цифрового вольтметра В7-16А к работе и измерения с его помощью напряжения приведен в Приложении 3.

Зарисовать в отчет схему лабораторной установки. Условные графические изображения элементов цепи, электроизмерительных приборов и их расшифровки приведены в Приложении 2.

5.2.Изобразить циферблат поверяемого вольтметраPV1 со шкалой и ус- ловно-графическими обозначениями и определить следующие характеристики

(см. п. 2.3.):

·диапазон показаний;

·диапазон измерений;

·цену деления шкалы;

·чувствительность.

Для примера, миллиамперметр М366 (рис. 2.1), включенный на предел измерений 750 мА, при работе по верхней шкале имеет одинаковые диапазон показаний и диапазон измерений– от 0 до 750 мА, цену деления 10 мА/дел, чувствительность 0,1 дел/мА; у миллиамперметра Э34 (рис. 2.2) диапазон показаний (в делениях шкалы) – от 0 до 75; диапазон измерений – от 15 до 75 дел.

5.3.Внешним осмотром поверяемого вольтметра установить его исправность, убедиться в отсутствии повреждений корпуса (видимой его части), стекла, циферблата, указателя, корректора. Проверить, находится ли указатель на нулевой отметке (при отсутствии напряжения). С помощью корректора при необходимости установить указатель на нулевую отметку. Записать в отчет результаты внешнего осмотра.

5.4.Определить основную погрешность вольтметра PV1.

Основная погрешность прибора определяется экспериментально при поверке (калибровке) СИ при нормальных для прибора условиях, в том числе:

· прибор установлен в нормальное(указанное на циферблате) положе-

ние;

· температура окружающего воздуха равна 20 ± 5° С.

20

Подсоединить эталонный вольтметр PV2 к зажимам 1, 2 установки (рис. 5.1). При этом гнездо « 1000 V » вольтметра PV2 должно быть присоединено к зажиму 1(+), а гнездо «0» – к зажиму 2 (–) лабораторной установки. Движки R1 и R2 установить в крайнее левое (против часовой стрелки – до упора) положение. Ключ SA1 – выключен.

Рис. 5.1. Определение погрешности вольтметра PV1

Включить питание стенда. Включить питание эталонного прибораPV2. По приведенной в Приложении 3 методике осуществить его калибровку и установку на нуль. Включить SA1.

Определение максимальной основной погрешности вольтметра осуществляется методом сличения показаний поверяемого прибора с показаниями эталонного прибора. Операция сличения проводится на всех числовых отметках шкалы (кроме нулевой) поверяемого прибора PV1 (у М381 это: 50; 100;150;200; 250 В) при двух вариантах изменения напряжения: первое – при увеличении напряжения от нуля до номинального значения(«вверх» по шкале) с остановкой на каждой числовой отметке, второе – при уменьшении напряжения от номинального значения до нуля(«вниз» по шкале). При соответствующем направлении («вверх» или «вниз») потенциометром R1 (грубо) подвести стрелку поверяемого прибора к числовой отметке, не допуская перехода через нее, а затем потенциометром R2 (точно) плавно, без колебаний установить стрелку на числовую отметку шкалы. По эталонному приборуPV2 определить действительное значение напряжения UД. Измеренное значение UИ – по поверяемому вольтметру.

Результаты измерений записать в табл. 5.1. Рассчитать погрешности.

Абсолютная погрешность, В:

=UИ -U Д .

(11)

Относительная погрешность, в процентах:

21
d = U Д ×100 %.	(12)

Предел допустимой относительной погрешности PV1 определяется по его классу точности, в процентах:

U

dН max = ±K UН , % (13)

И

где K – класс точности поверяемого вольтметра(указан на циферблате

PV1);

UН – нормирующее значение напряжения, равное верхнему пределу измерения поверяемого вольтметра PV1 (250 В).

Таблица 5.1

И З М Е Р И Т Ь

Р А С С Ч И Т А Т Ь

Чи-

Показания

Абсолютная

Относитель-

Предел

Приведенная

Вариа-

словые

эталонного

погрешность

ная погреш-

допусти-

погрешность

ция

отмет-

прибора PV2

PV1

ность PV1

мой отно-

PV1

PV1

ки

UД

= UИ -U Д

d =

×100

сит. по-

g =

×100

V

шкалы

греш-

пове-

U

Д

ности PV1

U

Н

ряемо-

d

Н max = ±K

UН

го

UИ

прибо-

ра

PV1

UИ

вверх

вниз

вверхвниз

вверх

вниз

%

вверх

вниз

%

В

В

В

В

В

%

%

%

%

50

100

150

200

250

Приведенная погрешность вольтметра PV1, в процентах:

		g =			×100 %.				(14)
				U Н
Вариация показаний вольтметра /PV1/:
VДВ	=		U ДB -U ДН					×100 % ,	(15)
			U Н

где UДВ и UДН – показания эталонного вольтметра при направлениях движения указателя «вверх» и «вниз», соответственно.

22

5.5.Сделать вывод о соответствии поверяемого вольтметра своему классу точности [7.6], сравнив полученные значения приведенной погрешностиγ с классом точности К.

Класс точности К вольтметрам и амперметрам присваивают по мак-

симальной допустимой приведенной погрешностиγMAX. Для того, чтобы проверить соответствие прибора классу точности, следует сопоставить полученные значения γ с К (по абсолютной величине). Если все значения γ меньше или равныК (по модулю), то делается вывод о том, что прибор классу точности соответствует. Если же хотя бы одно значение γ превышает К – вывод противоположный.

5.6.По данным табл. 5.1 построить график зависимости предела допус-

тимой относительной погрешности PV1 d	Н max	от напряжения U . Сделать вы-
		И

вод о том, в какой зоне шкалы должен находиться указатель измерительного прибора, чтобы погрешность измерения была наименьшей.

5.7. Построить график поправок П=f (UИ) при возрастании и убывании показаний. Поправка – это абсолютная погрешность, взятая с противоположным знаком, т.е.:

П = – D .

(16)

Прибавление поправки к измеренному значению напряжения UИ дает его действительное значение UД .

5.8. В [7.5] наибольшая допустимая относительная погрешность измерения напряжения UД эталонным цифровым вольтметромPV2 В7-16А представлена формулой:

dэmax	= ±(0,05 + 0,05	U	К	), %	(17)
	U		Д

где UК – конечное значение выбранного диапазона измерений PV2.

С помощью уравнений (8 - 10) определить как записывается класс точности (c/d) прибора В7-16А.

5.9.Отключить эталонный вольтметр PV2.

5.10.Определить время установленияtу указателя (стрелки) вольтметра

PV1.

Потенциометрами R1 и R2 установить стрелку на числовую отметку 150 В (Uуст). Мысленно отметить на шкале точки, лежащие на расстоянии 1,5 % от UН (± 3,75 В) по обе стороны от отметки, на которую установлена стрелка (рис. 5.2). Разомкнуть ключ SA1. При нажатии и удержании в нажатом состоянии кнопки SB1, одновременно будет подано напряжение на PV1 и начнется отсчет времени секундомером РТ1. Когда отклонение указателя при колебаниях

23

не будет выходить за мысленно отмеченные на шкале точки, отпустить кнопку SB1. По шкале секундомера отсчитать время установления указателя. Повторить эту операцию три раза и вычислитьtу как среднее арифметическое из трех значений.

Время установления по нормам не должно превышать четырехсе кунд. Если измеренное время превышает4 с, записать вывод о превышении нормы.

В	1	=250 В
		Н
=150	U	U
УСТ
U

Рис. 5.2. Примерный график перемещения указателя вольтметра PV1 от нуле-

вой отметки до Uуст

5.11. Определить переброс указателя вольтметра PV1.

При заданном в .п5.10 напряжении Uуст выключить, а затем включить ключ SA1 и зафиксировать значение напряженияU1, соответствующее максимальному отклонению указателя вольтметра PV1 (рис. 5.2).

Переброс e , в процентах, рассчитать по формуле:

e =	U1 -U уст	×100 ,	(18)
	U Н

где Uуст – установившееся значение (150 В);

UН – нормирующее значение напряжения (250 В).

Повторить опыт три раза и определить e как среднее арифметическое из трех значений.

Переброс не должен превышать 20 %. Если полученное значение более 20 %, сделать вывод о превышении нормы по перебросу.

24

5.12. Определить входное сопротивление вольтметра PV1.

С помощью потенциометров R1 и R2 установить на поверяемом вольтметре PV1 напряжение UН, равное его верхнему пределу измерения. Нажать кнопку SB2 и по показанию PA1 определить ток I, протекающий по поверяемому вольтметру PV1.

Сопротивление вольтметра PV1 вычислить по формуле:

R =

U Н

.

(19)

V I

Списать указанное на стенде возле миллиамперметра значение сопротивления RA и сопоставить его с RV .

Измерить входное сопротивление RV также мегаомметром (рис. 5.3) или цифровым вольтметром (рис. 5.4). Для этого ключ SA1 разомкнуть, а мегаомметр или цифровой вольтметр подключить к зажимам 1, 2 установки.

rх

МΩ

2

5

	kΩ
1	0,5

0,2

Ω	0,5
М
	0

М4100/1 100V

1985 №303032

1

2

!

120 ОБ /МИН

5

1,0

kΩ

Рис. 5.3. Измерение сопротивления вольтметра мегаомметром М4100/1

Внешний вид мегаомметра М4100/1 показан в Приложении4. Там же приведены нанесенные на его корпус схемы подключения при измерении по шкалам МОм и кОм, а также изображен циферблат мегаомметра. Согласно схеме включения мегаомметра для измерений по шкале кОм нужно перемкнуть левый и средний его зажимы, а к зажимам 1, 2 установки подключить левый (или средний) и правый зажимы.

При измерении вращать ручку мегаомметра следует с равномерной скоростью, примерно равной 120 об/мин.

Порядок подготовки цифрового вольтметра В7-16А и измерения им сопротивлений приведены в Приложении 3.

										25
								Поверяемый PV1		Корпус PV1
	Лабораторная работа №1									3
								100	150
						R1 (грубо)		50	200
	0,9			0	0,1		0	V	250
	0,8	СЕК				0,2	1 ,5		18 6 44 0
		1 ДЕЛ=0,01 секпри 50 Hz							М3 8 1
PT1									1 98 2
	0,7	53/3982		ПВ-53		0,3
		6-77	78	23	2 кV
	0,6				0,4
			9	1
			6 5 4
						R2 (точно)

			SB2
SB1
ВКЛ.	ВЫКЛ.	5	10
	PA1	mA
SA1	0		15
	RmA=15 Ом
			В 1 ,5
	М4 20 0 СД ЕЛАНО ВСССР		ГОСТ 8711-60

+ 1

Подключение PV2

- 2

Рис. 5.4. Измерение сопротивления вольтметра эталонным прибором В7-16А

5.13. Определить мощность энергии, потребляемой поверяемым вольтметром PV1 по формуле:

P	=	U		2	.	(20)
				Н
V 1			RV

5.14. Измерить сопротивление изоляции между корпусом и изолированными от корпуса электрическими цепями вольтметраPV1 мегаомметром (рис. 5.5). Подсоединить левый и средний зажимы мегаомметра к зажимам1(+) и 3 (корпус) установки. Зажимы 1 и 2 установки перемкнуть. При измерении следует также как и в п. 5.12 вращать ручку мегаомметра.

kΩ

Рис. 5.5. Измерение сопротивления изоляции вольтметра мегаомметром М4100/1

По [7.2] сопротивление изоляции должно быть не менее 20 МОм в нормальных условиях применения.

После измерений снять перемычку с зажимов 1, 2.

26

5.15. Исследовать влияние частоты напряжения на показания вольтметров электромагнитной и электродинамической систем.

Собрать цепь в соответствии с рис. 5.6. Записать с циферблатов и расшифровать технические характеристики вольтметров электромагнитного PV4 и электродинамического PV5.

			10
	30	31,6	V
	d
	b
75V	600V
0	150

Рис. 5.6. Исследование влияния частоты напряжения на показания вольтметров различных систем

27

Методика подготовки и применения генератора -33ГЗ представлена в Приложении 5.

Верхний предел частотного диапазона цифровых вольтметров, как минимум, равен десяткам кГц, что значительно выше, чем у вольтметров PV4 и PV5. Поэтому в данном опыте вольтметрPV3 принимается за эталонный, то есть считаем, что его показания не зависят от частоты, и будем использовать его для установки напряжения. Порядок подготовки цифрового вольтметра 7В-16А и измерения с его помощью переменного напряжения приведен в Приложении 3.

Значение напряжения UГ на выходе генератора ГЗ-33 задается преподавателем. Снять показания приборов PV4 и PV5 при частотах f= 20; 50; 100; 200; 300; 500;1000; 1500; 2000; 3000; 4000; 5000; 7000; 10000; 20000 Гц. После уста-

новки каждого нового значения частоты проверять с помощью вольтметраPV3 значение напряжения UГ на выходе генератора ГЗ-33 и при необходимости ручкой «РЕГ. ВЫХОДА» подстраивать его до заданного значения.

Результаты измерений занести в таб. 5.2. Если при установленной частоте показания вольтметра вышли за нижнюю границу его диапазона измерений, в таблице вместо числа ставить прочерк.

				Таблица 5.2
f	lg(f)	U3 (PV3)	U4 (PV4)	U5 (PV5)
Гц		В	В	В

По данным табл. 5.2 построить отдельно частотные характеристики вольтметров: U4 = F4(f); U5 = F5(f). Выделить на рисунках указанные на циферблатах электромагнитного и электродинамического вольтметров диапазоны частот. Для наглядности графиков значения частоты откладывать в логарифмическом масштабе.

Пример построения частотной характеристики вольтметра приведен на рис. 5.3.

U, В
UГ +Dmax						± Dmax
UГ
UГ -Dmax			Указанный
			на циферблате
			диапазон
0	1	2	3	.	fгр 4	5	lg (f)
	10						f
		20 50 100	500 Гц 1 2	5 10 20 50		100 кГц

Рис. 5.3. Зависимость показаний вольтметра от частоты