ИИТ задания РГР

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования ВЯТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Электротехнический факультет

Кафедра электротехники и электроники

А. А. Красных Ю. В. Кротов

ИНФОРМАЦОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА (часть 1)

Задания и методические указания для самостоятельной работы студентов дневного отделения

Киров 2010

Рекомендовано методсоветом электротехнического факультета ВятГУ

УДК 621.317 К 783

Красных А.А., Кротов Ю. В. Информационно-измерительная техника и электроника (часть 1): задания и методические указания для самостоятельной работы студентов дневного отделения / А.А. Красных, Ю. В. Кротов. – Киров: Изд-во ВятГУ, 2010. – 30 с.

Подписано в печать		Усл.печ.л.
Бумага офсетная		Печать матричная
Заказ №	Тираж	Бесплатно.

Текст напечатан соригинал-макета, предоставленного автором

610 000, г. Киров, ул.Московская, 36.

Оформление обложки, изготовление – ПРИП ВятГУ

©А.А. Красных, 2010

©Ю.В. Кротов, 2010

©Вятский государственный университет,2010

2

1. Указания к выполнению заданий для самостоятельной работы

Самостоятельная работа студента является важной составляющей в процессе изучения теоретического материала по дисциплине «Информационноизмерительная техника». Правильное решение задач является критерием степени усвоения материала студентом. Все задачи необходимо решать самостоятельно, опираясь на проработанный теоретический материал.

Задания следует выполнять в срок, установленный учебным планом. В случае затруднений студент может обратиться на кафедру электротехники и электроники за устной консультацией.

Исходные данные для решения задач берутся из соответствующих таблиц по номеру варианта (номер варианта назначает преподаватель).

3

2. Задания для самостоятельной работы

Задача 1. Разработка комбинированного прибора

Исходный прибор (ИП), тип которого указан в таблице 1, с пределом измерения IН используется для получения комбинированного прибора (ампервольтомметра) с пределами измерения по току IX и по напряжению UX1 и ~UX2. Напряжение батареи питания омметра UБ = (5 1) В. Схема ампервольтомметра приведена на рис. 1, данные – в табл. 1.

Примечание: данные исходного прибора, необходимые для расчетов (класс точности, внутреннее сопротивление R0 или напряжение U0 при токе, соответствующем пределу измерения IН, размеры), берутся из справочника [1; 2].

Рис. 1. Электрическая принципиальная схема комбинированного прибора

1.Выписать из справочника технические данные исходного прибора и начертить его циферблат со шкалой и условно-графическими изображениями. Изображение циферблата должно соответствовать размерам исходного прибора, указанным в справочнике.

2.Выделить из общей схемы ампервольтомметра (рис. 1) и нарисовать

отдельно схемы амперметра для измерения IХ, вольтметра для измерения постоянного напряжения UХ1, вольтметра для измерения переменного напряжения UХ2, омметра с последовательным включением RХ2, омметра с параллельным включением RХ1.

3.Рассчитать сопротивление шунта RШ амперметра (переключатель SA1 –

вположении «А») с пределом измерения IХ.

4.Определить значение температурной погрешности t (в %) амперметра IХ, если температура окружающей среды увеличилась от

20 C до заданной температуры t C. Примечания:

а) шунт выполнен из манганина; б) обмотка рамки – из медного провода;

в) дополнительную погрешность исходного прибора не учитывать.

4

Для расчета воспользоваться формулой:

	t	It	I20 С	100%,
		ИП	ИП
			20 С
		IИП
где	IИП20 С. – ток исходного прибора при измерении амперметром тока
IХ при 20 С (IИП20 С =IН, мкА);
IИПt	– ток исходного прибора при измерении амперметром тока IХ при
заданной температуре.

Ток исходного прибора становится меньше, чем IН, так как. при температуре t сопротивление R0 рамки ИП увеличится до R0t:

R0t=R0[1 + (t – 20)],

где =4,26 10-3, град-1 – температурный коэффициент сопротивления ме-

ди.

Так как сопротивление шунта, выполненного из манганина, при увеличении температуры не изменится, то произойдет перераспределение токов в параллельных ветвях, при IХ=const.

5. Рассчитать сопротивление добавочного резистора RД1 вольтметра (переключатель SA1 – в положении «–V») с пределом измерения –UХ1.

6. Рассчитать сопротивление добавочного резистора RД2 вольтметра (переключатель SA1 – в положении «~V») с пределом измерения ~UХ2:

RД2 UIср R0 ,

Н

где Uср = ~UХ2 . 2 / .

7.Определить значение максимальной абсолютной погрешности измере-

ния тока IХ, напряжения UХ1 и UХ2, исходя из класса точности исходного прибора (классы точности шунта и добавочных резисторов не учитывать).

8.Определить мощность собственного потребления энергии амперметра

ивольтметров. При определении мощности вольтметра переменного напряжения учесть влияние диода на потребление энергии прибором.

9.Рассчитать значение сопротивления ограничивающего резистора RОГР и максимальное сопротивление переменного резистора RУСТМАХ установки нуля в схеме омметра с последовательным включением RХ2 (переключатель SA1 – в

положении « », а SA2 – в положении «2»). Доказать, что для омметра с параллельным включением RХ1 (переключатель SA2 – в положении «1») RОГР и RУСТМАХ будут иметь те же значения.

10. Начертить шесть шкал разработанного ампервольтомметра: а) исходного микроамперметра,

б) амперметра с пределом IХ ;

в) вольтметра с пределом –UХ1 ; г) вольтметра с пределом ~UХ2 ;

д) омметра с последовательнымвключением RХ2 ; е) омметра спараллельным включением RХ1.

Шкалы изобразить одну под другой и проградуировать в соответствии с

5

пределами измерений IН, IX, UX1, UX2. На шкалах омметров привести не менее чем по пять числовых отметок (кроме 0 и ).

Примечание: при градуировке шкал омметров:

а) Записать выражение для тока через исходный прибор IИП=f(RХ) для омметра с соответствующим включением RХ.

Значение сопротивления переменного установочного резистора RУСТ в

формуле при расчете отметок должно соответствовать выбранному значению

напряжения батареи UБ из диапазона 5 1 В, т. е. при UБ=4 В, RУСТ=0, при UБ=6 В, RУСТ=RУСТ МАХ, при UБ=5 В, RУСТ= RУСТ МАХ/2. При несоответствии выбранного напряжения питания и значения сопротивления переменного уста-

новочного резистора градуировка шкал омметров будет произведена неверно. б) Задаться рядом значений сопротивлений, содержащим целые числа из

ряда (1; 2; 5).10n, где n – целое число, например …10; 20; 50; 100; 200; 500 (Ом)…; …1; 2; 5; 10; 20; 50 (кОм)… (выбор конкретных значений зависит от чувствительности исходного прибора и схемы омметра);

в) Рассчитать значения тока через исходный прибор при измерении сопротивлений из выбранного ряда;

г) По шкале исходного прибора и рассчитанным значениям тока определить положение отметок на шкале соответствующего омметра.

						Таблица 1
№	Тип	IН, мкА	IХ, А	-UХ1, В	~UХ2, В	t, °C
	исходного
вар.
	прибора
1	2	3	4	5	6	7
1	М42007	30	3	300	300	30
2	М2003	100	1	100	250	35
3	М901	50	5	50	250	40
4	М97	200	2	200	250	45
5	М136	100	10	100	500	50
6	М2027	500	5	500	500	55
7	М906	50	1	50	500	60
8	М132	200	4	200	1000	32
9	М203	1000	10	1000	1000	46
10	М901	100	5	100	250	29
11	М136	200	2	200	250	50
12	М2027	30	3	300	300	44
13	М906	100	10	100	500	30
14	М132	50	1	50	500	35
15	М2003	500	5	500	500	40
16	М901	200	5	200	500	45
17	М136	50	0,5	50	250	50
18	М2027	100	1	100	250	55
19	М906	200	5	200	250	60

6

					Продолжение табл. 1
1	2	3	4	5	6	7
20	М132	100	1	100	250	57
21	М2003	300	30	300	600	43
22	М901	300	1,5	300	300	35
23	М4233	1000	10	1000	250	51
24	М2027	200	5	200	250	49
25	М906	500	10	500	250	38
26	М42007	20	5	100	300	30
27	М2003	300	1	500	500	44
28	М901	1000	2	250	300	57
29	М97	200	3	300	1000	60
30	М136	10	1,5	200	250	40
31	М2027	100	10	500	500	55
32	М906	50	4	1000	1000	35
33	М132	25	1	300	500	50
34	М4233	1000	30	100	200	45
35	М42007	10	2	50	100	50
36	М2003	50	5	250	300	60
37	М901	300	0,5	300	300	30
38	М136	20	1	200	500	44
39	М2027	200	4	500	500	55
40	М906	100	3	250	250	38
41	М132	50	3	1000	1000	40
42	М4233	1000	10	100	200	60
43	М42007	20	1,5	300	500	57
44	М2003	1000	1	1000	1000	35
45	М901	200	2	500	500	30
46	М136	50	3	200	300	45
47	М2027	300	2	250	250	51
48	М906	200	1	50	100	40
49	М132	100	10	100	300	56
50	М4233	1000	3	300	500	55
51	М2003	100	4	250	300	50
52	М901	100	2,5	50	100	35
53	М136	200	5	200	200	30
54	М2027	500	2	500	500	60
55	М906	100	1	200	300	55
56	М132	200	4	100	250	45
57	М4233	1000	10	300	300	40
58	М2003	200	3	500	1000	55
59	М901	50	0,5	200	300	41
60	М136	100	1	50	100	33

7

					Окончание табл. 1
1	2	3	4	5	6	7
61	М2027	1000	3	1000	1000	60
62	М906	500	1	500	1000	60
63	М4233	1000	2	100	200	53
64	М906	200	1,5	300	300	35
65	М2003	500	1	250	250	45
66	М4233	1000	10	1000	1000	40
67	М2027	100	4	200	300	30
68	М97	200	3	500	500	50
69	М901	200	1	1000	250	55
70	М2003	100	10	50	100	59
71	М132	200	2	100	200	40
72	М136	20	3	500	500	37
73	М42007	10	1,5	50	100	44
74	М906	500	1	200	250	60
75	М2003	50	5	300	300	46
76	М901	300	0,5	250	250	38
77	М4233	1000	1	500	1000	57
78	М2027	500	2	50	100	35
79	М136	10	3	100	200	45
80	М97	200	1	300	300	40
81	М42007	30	3	250	300	55
82	М901	100	1,5	500	500	50
83	М132	25	3	1000	1000	35
84	М906	200	4	200	250	60
85	М4233	1000	2	500	1000	30
86	М2003	1000	1	100	250	41
87	М97	200	2	200	300	25
88	М4233	1000	1	500	1000	54
89	М901	500	3	250	300	59
90	М2003	300	0,5	500	600	60
91	М136	100	2	100	250	45
92	М4233	1000	3	50	100	56
93	М132	100	5	300	500	45
94	М906	50	4	200	250	35
95	М2027	300	3	1000	250	40
96	М136	10	4	100	200	42
97	М97	200	1	300	500	55
98	М901	300	2	250	1000	60
99	М2003	100	5	300	600	50
100	М42007	20	2	100	250	35

8

Задача 2. Измерение токов, напряжений и мощности цепи переменного тока с использованием измерительных трансформаторов

1.Нарисовать схему включения через измерительные трансформаторы

приборов для измерения тока I1, напряжения U1 и активной мощности P1 (по данным табл. 2) в однофазной цепи переменного тока частотой 50 Гц.

2.Выбрать по справочнику [1; 2] трансформатор тока и амперметр, трансформатор напряжения и вольтметр, обеспечивающие измерение с относи-

тельными погрешностями, соответственно I и U, менее 2%. Определить коэффициенты трансформации измерительных трансформаторов и показания приборов.

Примечания: а) при выборе трансформатора тока рекомендуется использовать условие I1 [0,8. I1н ; 1,2. I1н];

б) для расчетов действительных значений погрешностей воспользоваться приближенными формулами:

I = КA IIН КИТТ ,

U = КV UUН КИТН ,

где КА, КV, КИТТ, КИТН – классы точности соответствующих приборов и трансформаторов;

IН, UН – пределы измерения соответствующих приборов; I,U – показания приборов.

3.Выбрать по справочнику ваттметр для измерения активной мощности. Указать цену деления шкалы прибора (для всех вариантов количество делений шкалы выбираемого ваттметра равно 150). Определить показание ваттметра.

4.Определить цену деления и показание ваттметра с учётом коэффициентов трансформации выбранных измерительных трансформаторов. Сравнить показание с исходными данными (P1).

5.Объяснить причины, вследствие которых у измерительных транс-

форматоров тока и напряжения наблюдаются погрешность тока (или напряжения) и угловая погрешность. Указать, при измерении каких величин угловая погрешность трансформаторов влияет на результат, а каких – нет.

			Таблица 2
Вариант	Р1, кВт	U1, В	cos 1
1	2	3	4
1	1750	495	1
2	1300	380	0,95
3	1265	375	0,9
4	1615	490	0,85
5	1560	485	0,8
6	1520	370	1

9

		Продолжение табл. 2
1	2	3	4
7	1948	495	0,95
8	1436	380	0,9
9	1828	490	0,85
10	4900	485	1
11	3574	375	0,95
12	3420	370	0,9
13	4293	495	0,85
14	4080	490	0,8
15	5150	485	1
16	3754	380	0,95
17	3591	375	0,9
18	1680	370	0,85
19	1611	380	0,8
20	2052	375	1
21	2613	495	0,95
22	2520	490	0,9
23	2423	485	0,85
24	1763	370	0,8
25	2242	380	1
26	1596	375	0,7
27	2288	495	0,75
28	1885	370	0,8
29	2035	380	0,85
30	2880	490	0,9
31	3088	495	0,95
32	2508	375	1
33	1782	370	0,7
34	1938	380	0,75
35	2760	485	0,8
36	2261	375	0,85
37	2428	370	0,9
38	3420	495	0,95
39	2774	380	1
40	2590	490	0,7
41	2813	485	0,75
42	2310	375	0,8
43	2487	370	0,85
44	3510	490	0,9
45	2852	380	0,95
46	4000	495	1
47	2835	490	0,7

10