Лабы / Лабораторная работа 3
.docxМинистерство образования и науки Российской Федерации
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования
«Национальный исследовательский Томский политехнический Университет»
Подразделение НОЦ И.Н. Бутакова ИШЭ
Направление 13.03.02 Электроэнергетика и электротехника
Исследование метрологических характеристик и поверка амперметра с электромагнитной системой
Отчет по лабораторной работе №3
Дисциплина «Метрология, стандартизация и сертификация»
Выполнили студенты гр. 5А6П Кошкин Д.Р.
Жабровец А.А.
«___» ___________2018 г.
Проверил доцент Медведев В.В.
«___» ___________2018 г.
Томск – 2018
Цель работы: изучить конструкцию и принцип действия амперметра с электромагнитной системой, освоить методику проведения поверки электромагнитного амперметра.
Задачами лабораторной работы являются:
-
изучение принципа действия амперметра с электромагнитной системой;
-
исследование метрологических характеристик амперметра;
-
проведение поверки амперметра;
-
обработка результатов поверки.
Принцип действия амперметра с электромагнитной системой
Электромагнитный прибор имеет электроизмерительный механизм с неподвижной катушкой, по обмотке которой протекает измерительный ток и один или несколько ферромагнитных сердечников, установленных на оси.
Электромагнитные приборы изготавливают либо с плоской катушкой (рисунок 1, а), либо с круглой катушкой (рисунок 1, б). Плоскую неподвижную катушку (рисунок 1, а) наматывают обычно из толстой проволоки 1 на неферромагнитный каркас 2 так, что внутри нее образуется воздушный зазор. Рядом с зазором располагают ферромагнитную пластинку 7, ось пластинки расположена асимметрично, на оси крепят стрелку 8 прибора, перемещающуюся вдоль шкалы 3 прибора. На оси укреплены противодействующая пружина 6 и алюминиевый сектор 5, который может поворачиваться в поле постоянного магнита 4.
Электромагнитный прибор с круглой катушкой устроен следующим образом. Из толстой проволоки намотана круглая катушка 10 (рисунок 1, б) с воздушным центральным зазором. Внутри зазора неподвижно расположена ферромагнитная пластина 11, а на оси закреплена вторая, но уже подвижная ферромагнитная пластина 12. На оси пластины 12 закреплены противодействующая пружинка 13 и стрелка 14 прибора. Для создания противодействующего момента закрепляют на оси алюминиевый сектор и устанавливают постоянный магнит - на рисунке не показаны.
Рисунок 1 – Электромагнитный измерительный механизм
Чувствительность электромагнитного прибора зависит от значения измеряемого тока. При измерениях малых токов она мала настолько, что начало шкалы (10-15 % шкалы) даже не градуируют. Электроизмерительный механизм амперметра чувствителен к внешним электромагнитным излучениям, поэтому он, как правило, экранируется ферромагнитным экраном.
К достоинствам электромагнитных механизмов относятся: пригодность для работы в цепях как постоянного, так и переменного тока; простота конструкции; способность выдерживать большие перегрузки за счет отсутствия токопроводов к подвижным частям; возможность измерения больших токов.
Недостатками электромагнитных приборов являются: неравномерная шкала; невысокая чувствительность; подверженность влиянию изменения частоты, а также влиянию внешних магнитных полей и температуры; сравнительно большое энергопотребление; невозможность достижения высокой точности.
Ход работы
Для снятия метрологических характеристик электромагнитного вольтметра необходимо собрать схему, приведенную на рисунке 2.
Рисунок 2 – Схема экспериментальной цепи
1. Повернули регулятор Автотрансформатора против часовой стрелки до упора (установили указатель на отметку «0»).
2. Установили переключатель режима работы Мультиметра в положение измерения переменного тока, предел измерения 200 mA.
3. Соединили проводником контакт К1 выхода автотрансформатора с измерительным контактом mА мультиметра.
4. Соединили проводником общий измерительный контакт Мультиметра СОМ с измерительным контактом К1.1 поверяемого амперметра панели «Приборы магнитоэлектрические».
5. Соединили проводником измерительный контакт К2.1 выхода поверяемого амперметра панели «Приборы магнитоэлектрические» с контактом К1.1 активной нагрузки панели «Блок нагрузок».
6. Соединили проводником контакт К2.1 активной нагрузки панели. Включили электропитание лабораторной установки (установили переключатели сетевых автоматов АВ1 и АВ2 вверх), мультиметр.
Расчет метрологических характеристик
Абсолютная погрешность для прямого и обратного хода соответственно вычисляется по формулам:
= – ,
= – ,
где – отсчет по рабочему эталону при увеличении показаний прибора, мА;
– отсчет по рабочему эталону при уменьшении показаний прибора, мА;
– значение тока, соответствующее отметке шкалы, мА.
Вариация прибора вычисляется по формуле:
V = – .
Предел допускаемой основной абсолютной погрешности определяется по формуле:
,
где – верхний предел поверяемого амперметра, мА;
– нижний предел поверяемого амперметра, мА;
– класс точности.
Рассчитываем для отметки шкалы 20 мА:
Для отметки 30 мА:
Для отметки шкалы 40 мА:
Для отметки шкалы 50 мА:
Для отметки шкалы 60 мА:
Для отметки шкалы 70 мА:
Для отметки шкалы 80 мА:
Таблица 1 - Полученные данные
Отметка шкалы, мА |
Отсчет по рабочему эталону, мА |
, мА |
Вариация, мА |
|||
Прямой ход |
Обратный ход |
Прямой ход |
Обратный ход |
|||
20 |
21,06 |
21,22 |
1,06 |
1,22 |
-0,16 |
|
30 |
31,76 |
32,01 |
1,76 |
2,01 |
-0,25 |
|
40 |
41,66 |
41,65 |
1,66 |
1,75 |
0,01 |
|
50 |
51,26 |
51,14 |
1,26 |
1,14 |
0,12 |
|
60 |
61,85 |
62,07 |
1,85 |
2,07 |
-0,22 |
|
70 |
71,4 |
71,41 |
1,4 |
1,41 |
-0,01 |
|
80 |
81,97 |
82,25 |
1,97 |
2,25 |
-0,28 |
Графическое представление определяемых зависимостей
Рисунок 3 - Графики зависимости абсолютной погрешности прямого и обратного ходов от измеряемой величины
Рисунок 4 - Графики зависимостей значений тока, полученных с помощью рабочего эталона при прямом и обратном ходах, от значений тока, соответствующих отметкам шкалы поверяемого амперметра
Протокол
Поверки амперметра типа CZ – 96 с электромагнитной системой. Класс точности прибора 1,5. Предел измерения прибора 200 мА. Отсчет проводился по рабочему эталону типа MY64 с пределом измерения 200 мА.
Отметки шкалы, мА |
Отсчет по рабочему эталону, мА |
Абсолютная погрешность, мА |
Вариация прибора |
|||
Прямой ход |
Обратный ход |
Прямой ход |
Обратный ход |
|||
20 |
21,06 |
21,22 |
1,06 |
1,22 |
-0,16 |
|
30 |
31,76 |
32,01 |
1,76 |
2,01 |
-0,25 |
|
40 |
41,66 |
41,65 |
1,66 |
1,75 |
0,01 |
|
50 |
51,26 |
51,14 |
1,26 |
1,14 |
0,12 |
|
60 |
61,85 |
62,07 |
1,85 |
2,07 |
-0,22 |
|
70 |
71,4 |
71,41 |
1,4 |
1,41 |
-0,01 |
|
80 |
81,97 |
82,25 |
1,97 |
2,25 |
-0,28 |
Допускаемая абсолютная погрешность прибора 2,7 мА. |
|
Максимальная абсолютная погрешность прибора 2,25 мА. |
Допускаемая вариация прибора 2,7 мА. |
|
Максимальная вариация прибора 0,12 мА. |
Вывод: прибор годен для измерений.