laboratory1 (первая лаба)

Лабораторная работа №1

ИЗМЕРЕНИЕ ТОКОВ И НАПРЯЖЕНИЙ ПРИБОРАМИ НЕПОСРЕДСТВЕННОГО ОТСЧЕТА В ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА. ИЗМЕРЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЙ МЕТОДОМ АМПЕРМЕТРА И ВОЛЬТМЕТРА. ПОВЕРКА ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ

Цель работы: Ознакомиться с электроизмерительными приборами непосредственного отсчета, т.е. показывающих непосредственное число (амперметрами и вольтметрами) и методикой измерения токов, напряжений и сопротивлений в электрических цепях. Осуществить поверку электроизмерительных приборов на соответствие классу точности.

Основные теоретические положения

Электроизмерительные приборы непосредственной оценки классифицируются:

1. По принципу действия (системе измерительного
   механизма);

2. По роду тока (постоянный, переменный);

3. По классу точности и т.д.

По принципу действия приборы делятся на ряд систем, из которых наиболее широкое применениея имеют: магнитоэлектрическая, электромагнитная и электродинамическая. По роду тока различают приборы постоянного тока, приборы переменного тока и приборы, работающие в цепи постоянного тока, так и в цепи переменного тока.

По степени точности согласно ГОСТа приборы делятся на 9 классов: 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5;1,0; 1,5; 2,5; 4,0.

Погрешность прибора является его основной характеристикой, определяющей разницу между его показанием и действительным значением измеряемой величины.

Различают следующие 5 видов погрешностей электроизмерительных приборов: абсолютная, приведенная, относительная, основная, и случайная.

Абсолютная погрешность ∆ определяется разностью между показанием прибора А_х и действительным значением измеряемой величины А:

Размерность абсолютной погрешности совпадает с размерностью измеряемых величин (ампер, вольты и т.д.).

Величина, отличающаяся от абсолютной погрешности только знаком, называется поправкой К :

Таким образом, поправка является величиной, которую надо алгебраически прибавить к показаниям прибора, чтобы получить действительное значение измеряемой величины.

Приведенной погрешностью γ называется выраженное

в процентах отношение абсолютной погрешности Δ к нормирующему значению шкалы прибора А_N:

В качестве нормирующего значения А_N принимается верхний предел измерения прибора. Приведенная погрешность, определенная в нормальных рабочих условиях и, следовательно, обусловленная только недостатками самого прибора, называется основной. Она определяет класс точности прибора.

Под нормальными рабочими условиями оговариваются: температура окружающей среды (20±5°С), влажность, давление, отсутствие вблизи прибора мощных электромагнитных полей (кроме земного), рабочее положение прибора и т.д. При отсутствии нормальных рабочих условий возникает случайная погрешность, которая может превосходить основную.

О
тносительная погрешность δ выражает в процентах отношение абсолютной погрешности Δ к показанию прибора

Классом точности n прибора называется число, больше которого не может быть основная погрешность прибора в % на всех отметка рабочей шкалы прибора.

Задание по работе

1. Измерить с помощью измерительных приборов непосредственного отсчета (амперметров и вольтметра) токи и напряжения на участках смешанной электрической цепи постоянного тока.

2. По экспериментальным данным (п. 1) рассчитать сопротивления всех ветвей исследуемой электрической цепи в соответствии с заданными условиями

Где R_экв - эквивалентное сопротивление всей цепи относительно зажимов питания

Результаты расчета занести в табл. 1.

Примечание. Учесть, что для n сопротивлений, включенных последовательно:

для параллельного соединения:

3. Произвести поверку вольтметра и амперметра на соответствие классу точности, сравнивая их показания с показаниями эталонных приборов. По результатам эксперимента сделать вывод о соответствии измерительных приборов обозначенному классу точности.

Методические указания по выполнению работы.

1. Провести внешний осмотр и знакомство с измерительными приборами - амперметрами PA₁, PA₂, РА₃ и вольтметром PV, установленными на панели лабораторного стенда, а также эталонными приборами – вольтамперметрами В7-22А.

Занести в табл.2 технические данные приборов (тип, систему, род тока, предел измерения, класс точности, цену деления).

2. Собрать электрическую цепь, соответствующую принципиальной схеме рис.1 и монтажной схеме рис.2. Соединение резисторов и измерительных приборов при сборке электрической цепи производить с помощью соединительных проводов, входящих в комплект стенда.

Ручку движка переменного резистора RР₃ установить в крайнее левое положение. В качестве амперметров РА₁, РА₂, РА₃ использовать имеющиеся на рабочей панели стенда амперметры с предельными значениями измеряемого тока соответственно 2 А, 1 А, 2 А.

Измерение напряжений на отдельных участках цепи производится с помощью вольтметра PV с пределом измерения 150 В путем подключения его к соответствующим участкам цепи. Для измерения напряжения U₁ вольтметр PV подключается к точкам "+" и А, U₂ - к точкам А и В.

Подключить исследуемую электрическую цепь к источнику регулируемого постоянного напряжения (0÷220). При этом рукоятку регулятора напряжения установить в крайнее левое положения, при котором напряжение питания U равно нулю.

3. Провести измерение токов и напряжений в электрической цепи:

а) включить регулируемый источник питания постоянного тока путем нажатия последовательно кнопок "сеть" и "постоянное напряжение" и, поворачивая плавно рукоятку регулятора, увеличивать напряжение на выходе источник питания от нулевого значения до 50 В. Одновременно контролировать его по вольтметру, установленному на панели источников питания, и значения постоянного тока на входе цепи по показаниям РА₁.

Записать показания всех амперметров в табл. 1.

б) Измерение напряжений на участках электрической цепи производить, переключая вольтметр с одного ее участка на другой; затем, поддерживая напряжение на входе цепи равным 50 В, снять показания всех приборов для трех положений сопротивления переменного резистора RP₃: крайнее левое, среднее, крайнее правое.

При этом ток в цепи амперметра PA₁ не должен превышать 1,4 А, в цепях РА₂ и РА₃ - 0,7 А.

Записать показания в табл. 1. Произвести расчет схемы рис. 1 и сравнить с результатами эксперимента. (В расчете полагать RP₃=150 Ом).

4. Собрать схему для поверки вольтметра по рис. 3. Изменяя напряжение питания, установить целые значения напряжения по испытуемому вольтметру PVи, находящемуся на стенде, в диапазоне от 0 до 150 В с шагом 30 В. При этом контролировать действительное значение измеряемой величины по эталонному цифровому вольтамперметру PV_э, типа В7-22А.

Измерения произвести "снизу-вверх", меняя напряжение от 0 до 150, и затем "сверху-вниз", меняя напряжение от 150 до 0 В. Результаты измерения занести в табл. 3.

5. Собрать схему для поверки амперметра (рис. 4). Изменяя напряжение питания, установить целые значения тока по испытуемому амперметру РА₃ от 0 до 1 А с шагом 0,2 А. Действительное значение измеряемой величины – по эталонному цифровому вольтамперметру РА_Э (В7-22А), включенному в режиме измерения токов с помощью шунта на пределе измерения 2А.

Измерения произвести "снизу-вверх" от 0 до 1А, и "сверху-вниз" от 1А до 0. Результаты измерения занести в табл. 4.

6. По результатам эксперимента п. 5 произвести расчет. Сделать вывод о соответствии приборов амперметра и вольтметра классу точности.

								Таблица 3
№	Опытные данные			Расчетные данные				Заключение
п/п								о классе
								точности
								прибора
	Uи	вверх	вниз	Uэ, ср	∆	К	γ
		Uэ	Uз
	В	В	В	В	В	В	%
1	0
2	30
3	60
4	90
5	120
6	150
								Таблица 4
№	Опытные данные			Расчетные данные				Заключение
п/п								о классе
								точности
								прибора
	I,и	вверх	вниз	Iэ, ср	∆	К	γ
		Iэ	Iз
	A	A	A	A	A	A	%
1	0
2	0,2
3	0,4
4	0,6
5	0,8
6	1,0