- •Электротехника
- •Содержание
- •Основы электробезопасности
- •Инструктаж на рабочем месте
- •Категорически запрещается !
- •Правила для студентов, работающих в лаборатории
- •Порядок выполнения лабораторной работы
- •Электрические измерения и приборы (эип).
- •Измерение параметров электрической цепи.
- •Исследование неразветвленной электрической цепи синусоидального тока с различными видами нагрузки.
- •Исследование разветвлённой электрической цепи синусоидального тока с различными видами нагрузки.
- •Исследовать явление резонанса токов.
- •Исследование электрической цепи постоянного тока с линейными и нелинейными элементами.
- •Исследование трёхфазных цепей при соединении нагрузки по схеме «звезда»
- •Исследование трехфазных цепей при соединении нагрузки по схеме «треугольник»
- •Испытание однофазных трансформаторов
- •Испытание асинхронных двигателей в трёхфазном и однофазном режимах
- •Испытание двигателя постоянного тока параллельного возбуждения
- •Список литературы
Измерение параметров электрической цепи.
Цель работы
Научиться пользоваться приборами для измерения сопротивлений, ёмкостей, индуктивностей методом непосредственной оценки.
Научиться измерять величины сопротивлений, ёмкостей, индуктивностей косвенным путем - применением амперметров и вольтметров.
Краткая теория
Измерение сопротивлений. Величины электрических сопротивлений, встречающихся на практике, очень разнообразны: начиная от миллионных долей Ома и кончая тысячами мегомов и выше. Например, переходное сопротивление различных контактов и соединительных проводников составляет величину 10-2 …10-4 Ом, а сопротивление изоляции – (10+9 …10+15) Ом. Существует большое количество методов измерений величины сопротивлений. С точки зрения методики измерения целесообразно разделить все сопротивления на 3 группы:
Малые сопротивления – от 1 Ом и меньше.
Средние сопротивления – от 1 Ом до 100000 Ом.
3. Большие сопротивления – от 100000 Ом и выше.
Каждое из сопротивлений может быть измерено различными способами, выбор которых определяется имеющейся в наличии аппаратурой, условиями опыта и требуемой точностью измерения.
Независимо от величины электрического сопротивления существует два метода измерения:
Метод непосредственного отсчёта (омметры, мегомметры).
Метод косвенного отсчёта (амперметры и вольтметры).
Недостатком всех омметров является необходимость вспомогательного источника тока. В приборах для измерения сопротивления изоляции мегомметрами требуется достаточно большое напряжение (500, 1000 и 2000В ), источником тока которых является генератор, приводимый вращением от руки.
Для измерения сопротивлений методом амперметра и вольтметра
существуют две основные схемы, основанные на использовании закона Ома. Обе схемы позволяют получить лишь приближенное значение R'x .
R'x= , где U и I - показания вольтметра и амперметра.
Действительное значение Rx определяется (см. порядок выполнения работы):
для рис. 2.4 Rx= = = = = ; (2.1)
для рис. 2.5 Rx= = R'x –RА. (2.2)
При определении сопротивления Rx по схеме рис. 2.4 учитывается влияние сопротивления обмотки вольтметра на ток в цепи амперметра, а при определении сопротивления Rx по схеме рис. 2.5 учитывается падение напряжения на сопротивлении обмотки амперметра.
Выражения (2.1) и (2.2) показывают, что при подсчёте искомого сопротивления возникают погрешности, величина которых зависит от сопротивления приборов и схемы их включения. Относительные погрешности измерения для схем рис. 2.4 и 2.5 можно подсчитать по формулам:
γ = 100%, γ = 100%. (2.3)
Из этих выражений следует, что первую схему можно применять, когда RV>RX, а вторую, когда RA<RX. Выбор любой из двух схем практически безразличен, если RX ≈ .
Рассмотренный метод особенно удобен для измерения сопротивлений, находящихся под током, а также в тех случаях, когда имеется необходимость измерять сопротивление, сильно меняющее свою величину от нагревания вследствие нагрузки. Точность измерения в данном методе определяется суммой погрешностей амперметра и вольтметра. Если, например, оба прибора будут класса 0.5, то общая погрешность измерения равна 1% от измеряемой величины.
Метод амперметра и вольтметра также может быть применён на переменном токе для измерения полного сопротивления ZX катушек индуктивностей и ёмкостей конденсаторов.
При определении отдельно активной и реактивной составляющих сопротивления, кроме амперметра и вольтметра электродинамической (или электромагнитной) системы, нужен ваттметр электродинамической системы. Приборы могут быть включены по следующим двум схемам (рис. 2.6 и 2.6А, см. порядок выполнения работы). Эти схемы сходны со схемами рис. 2.4 и 2.5. Действительно, вольтметр, включенный по схеме рис. 2.6, учитывает падение напряжения не только на ZX, но и на последовательной цепи ваттметра; амперметр же, включённый в этой схеме, учитывает не только ток в сопротивлении ZX, но и в вольтметре и параллельной цепи ваттметра.
По показаниям приборов V, A, W можно определить лишь приближенные значения активной и реактивной составляющих R'X и X'X.
RX'= , X'X= = . (2.4)
Действительные значения активной и реактивной составляющих RX и XX можно найти по формулам: RX=R'X -RA, (2.5)
XX=X'X -XA, (2.6)
где RA и XA представляют собой сумму соответственно активных и реактивных сопротивлений амперметра и последовательной цепи ваттметра.
Существует ещё способ измерения сопротивления катушек или дросселей (рис. 2.1 и 2.2).
Рис. 2.1 Рис. 2.2
Как видим, при этом способе используется метод амперметра и вольтметра. Сначала данная схема питается от источника постоянного тока, и по
показаниям амперметра и вольтметра определяют величину активного сопротивления катушки индуктивности. Затем схему подключают к источнику переменного тока и по показаниям приборов определяют полное сопротивление катушки индуктивности.
Величину индуктивности катушки определяют расчётным путём по формуле L = , (2.7)
где f – частота тока сети.
Величину ёмкости конденсатора можно определить по формуле
С = . (2.8)
Приборы и лабораторное оборудование
Омметры, мегомметры.
Амперметры, вольтметры, ваттметры.
Элементы электрической цепи: лампы накаливания, реостаты,
конденсаторы, дроссели или катушки индуктивности.
Источники питания постоянного и переменного тока.
Порядок выполнения работы
Ознакомиться с правилами работы омметров и мегомметров, указанных преподавателем (непосредственная оценка). Записать их технические данные в таблицу 1 (см. порядок выполнения л. р. и отчёта, стр. 8).
Проанализировать протекание тока при подключении в цепь прибора в соответствии со схемой рис. 2.3 для измерения сопротивлений малой, средней и большой величины при R 0, R=Rx и R ∞ и обратить внимание на пределы измерений.
Рис. 2.3
Ознакомиться с приборами для измерения Rx, Xx, Zх методом амперметра, вольтметра и ваттметра (косвенная оценка) на постоянном и переменном токе.
Изучить электрические схемы (рис. 2.4, 2.5, 2.6, 2.6А) и подготовить табл. 2.1
Рис. 2.4 Рис. 2.5 Рис. 2.6 А
Таблица 2.1
№ схемы |
Измерено |
Вычислено |
|||||||
P Вт |
I А |
U В |
|
ZX Ом |
RX Ом |
XX Ом |
L Гн |
C Ф |
|
Цена д. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
Рис. 2.3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 2.4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 2.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 2.6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис.2.6А |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Начиная с рис. 2.3 поочерёдно собрать электрические схемы на стенде,
записывая измеренные величины в таблицу 2.1.
Рассчитать приближённые и действительные значения сопротивлений по формулам: 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7, 2.8. (см. краткая теория).
Результаты вычислений занести в таблицу 2.1.
Дать заключение о проделанной работе, проведя сравнение различных методов измерения.
Контрольные вопросы
Чем отличаются две схемы для измерения сопротивлений методами амперметра и вольтметра, (рис. 2.4, 2.5)?
Как измерить величину полного сопротивления катушки индуктивности при помощи амперметра и вольтметра?
Как измерить величину ёмкости конденсатора методом трёх приборов: W, A, V?
Как записать эквивалентное сопротивление R для схем (рис. 2.4, 2.5, 2.6, 2.6А)?
Лабораторная работа № 3