laboratornaya 4

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Институт/

Факультет – ЭНИН .

Направление – Теплоэнергетика и теплотехника .

Кафедра – Автоматизация теплоэнергетических процессов.

«Исследование метрологических характеристик и поверка вольтметра

с электромагнитной системой»

Отчет по лабораторной работе № 4

по курсу «Метрология, стандартизация и сертификация»

Выполнили студенты гр. 5Б13 _______ Сергеев Е.С.

^{Подпись Дата И.О.Фамилия}

_______ Анисимов Н.С.

^{Подпись Дата И.О.Фамилия}

_______ Опарин А.С.

^{Подпись Дата И.О.Фамилия}

Проверил ________ _______ Ю.К.Кривогузова

^{должность Подпись Дата И.О.Фамилия}

Томск – 2012

Содержание

Введение 3

Символы обозначение электронных приборов 3

Принцип действия Вольтметра 5

Порядок выполнения работы 7

Обработка результатов измерений 9

Протокол 10

11

Вывод 12

Список использованных источников 13

Введение

Цель работы: заключается в изучении принципа действия вольтметра с магнитоэлектрической системой, символьных обозначений электроизмерительных приборов, освоении методики проведения поверки вольтметра.

Задачами лабораторной работы являются:

• изучение основных символьных обозначений, наносимых на электроизмерительные приборы ;

• изучение принципа действия вольтметра с магнитоэлектрической системой;

• проведение поверки вольтметра.

Символы обозначение электронных приборов

На шкалу прибора наносится символ, характеризующий принцип действия прибора, род тока, установки прибора (вертикально или горизонтально), пробивочное напряжение; класс точности.

В таблице 1 приведены основные символьные обозначения приборов и соответствующие им принципы действия приборов.

Таблица 1

В таблице 2 приведены основные символьные обозначения, показывающие характер тока в цепи.

Таблица 2

В таблице 3 приведены основные символьные обозначения, характеризующие класс точности прибора.

Таблица 3

Принцип действия Вольтметра

Приборы электромагнитной системы основаны на взаимодействии магнитного поля катушки с подвижным ферромагнитным сердечником. Узел для создания вращающего момента состоит из катушки, по которой течет измеряемый ток, и сердечника, закрепленного на оси указателя.

Конструкция электромагнитного вольтметра показана на рисунке 1.

Рисунок 1. Конструкция электромагнитного вольтметра:

1–неподвижная катушка; 2–ферромагнитный подвижный сердечник; 3–ось.

Электромагнитная энергия системы определяется выражением:

(1)

где – сопротивление обмотки катушки.

Ток I, проходя по катушке, обладающей индуктивностью L, намагничивает подвижный сердечник. Он втягивается внутрь катушки, создавая вращающий момент. Вращающий момент поворачивает сердечник в такое положение, при котором электромагнитная энергия системы будет максимальной.

Вращающий момент определяется выражением:

(2)

так как величина U не зависит от пространственного положения сердечника (α), а определяется параметрами цепи.

С осью сердечника скреплены стрелка и спиральная пружина, создающая противодействующий момент:

(3)

где k – коэффициент жесткости пружины.

Из условия равенства вращающего и противодействующего моментов следует:

(4)

Из уравнения (4) следует, что отклонение указателя пропорционально квадрату измеряемого напряжения, то есть шкала не является линейной.

Катушку вольтметра с электромагнитной системой изготавливают из большого числа витков тонкой медной проволоки, достаточного для полного отклонения указателя. Диапазон измерения электромагнитных вольтметров до 600 мВ, класс точности 1,5 и ниже.

Порядок выполнения работы

Для снятия метрологических характеристик электромагнитного вольтметра необходимо собрать схему, приведенную на рисунке 2.

Рисунок 2. Схема экспериментальной цепи

Порядок сборки схемы экспериментальной цепи:

1. Повернуть регулятор автотрансформатора против часовой стрелки до упора (установить на отметку 0 В).

2. Соединить проводником контакты К1 выхода автотрансформатора с измерительным контактом вольтметра К3.1 панели «Приборы магнитоэлектрические».

3. Соединить проводником контакты К2 выхода автотрансформатора с измерительным контактом вольтметра К4.1 панели «Приборы магнитоэлектрические».

4. Соединить контакт К3.2 вольтметра с контактом К1.1 Активной нагрузки панели «Блока нагрузок».

5. Соединить контакт К4.2 вольтметра с контактом К2.1 Активной нагрузки панели «Блока нагрузок».

6. Установить переключатель режима работы мультиметра в положение измерения переменного напряжения, предел измерения 200 В. Подключить общий измерительный контакт мультиметра к общему измерительному контакту К1.2 Активной нагрузки панели «Блока нагрузок».

7. Подключить контакт измерения VΩ Hz К2.2 Активной нагрузки панели «Блока нагрузок».

8. Включить электропитание лабораторной установки (установить переключатели сетевых автоматов и вверх), включить мультиметр.

Плавно поворачивая регулятор автотрансформатора по часовой стрелке, необходимо подобрать значение напряжения, при котором стрелка вольтметра установится напротив заданной отметки шкалы.

Показания эталонного вольтметра (мультиметра) заносятся в протокол поверки прибора.

Отсчет производится в сторону увеличения показаний прибора (прямой ход), затем в сторону уменьшения показаний (обратный ход).

Обработка результатов измерений

Абсолютная погрешность для прямого и обратного хода соответственно вычисляется по формулам:

(5)

где – отсчет по рабочему эталону при увеличении показаний прибора (прямой ход);

– отсчет по рабочему эталону при уменьшении показаний прибора (обратный ход);

– значение напряжения, соответствующее отметке шкалы.

Вариация прибора вычисляется по формуле:

(6)

Предел допускаемой абсолютной погрешности определяется по формуле:

(7)

где γ – предел допускаемой основной приведенной погрешности;

– нижний предел измерения поверяемого вольтметра;

– верхний предел измерения поверяемого вольтметра.

Протокол

Поверки вольтметра с электромагнитной системой. Класс точности прибора 1,5. Предел измерения прибора до 600 мВ. Отсчет производился по рабочему эталону типа MY64 с пределом измерения до 200 В.

Таблица 4 – Результаты измерений

X Отметки шкалы, В	Отсчет по рабочему эталону, В		Абсолютная погрешность, В		Вариация прибора
	Y Прямой ход	Y1 Обратный ход	Y Прямой ход	Y1 Обратный ход
0	0	0.1	0	0,1	0,1
5	4,8	4.8	0,2	0,2	0
10	9,6	9.4	0,4	0,6	-0,2
15	14,2	14	0,8	1	-0,2
20	19	18.9	1	1,1	-0,1
25	24	23.9	1	1,1	-0,1
30	29,3	29.4	0,7	0,6	0,1

Допускаемая абсолютная погрешность прибора 0,45 В.

Максимальная абсолютная погрешность прибора 1,1 В.

Допускаемая вариация прибора 0,225 В.

Максимальная вариация прибора 0,2 В.

График 1. Зависимость абсолютной погрешности прямого и обратного хода от значения измеряемой величины.

График 2. Зависимость напряжений, при прямом и обратном ходе

Вывод

Рассчитав максимальную погрешность (1,1 В) и максимальную вариацию (0,2 В) прибора, сравнив их с допускаемой абсолютной погрешностью (0,45 В) и допускаемой вариацией (0,225 В) прибора. Делаем вывод, что значение максимальной погрешности > значения допускаемой абсолютной погрешности (1,1 В > 0,45 В) , а значение максимальной вариации прибора < допускаемой вариации ( 0,2 В < 0,225 В), а значит прибор не годен.

Список использованных источников

1. Ю.К. Кривогузова – Изучение Цифровых мультиметров: методическое указание к выполнению лабораторной работы./– Томск: Издательство ТПУ, 2012. – 12 с.

2. Стандарт организации, СТО ТПУ 2.5.01-2011, Режим доступа: http://standard.tpu.ru/docs/standorg/ВКР_ориг1.htm - Загл. с экрана.

13