Лабораторна робота № 1

ВИВЧЕННЯ ЕЛЕКТРОВИМІРЮВАЛЬНИХ ПРИЛАДІВ ТА ТЕХНІКИ ВИМІРЮВАННЯ ЕЛЕКТРИЧНИХ ВЕЛИЧИН

Мета роботи: 1) ознайомитися з класифікацією електровимі­рювальних приладів; 2) вивчити будову, умовні знаки на шкалах приладів та умови вмикання приладів у коло для вимірювання струму, напруги, потужності й інших електричних величин; 3) пе­ревірити справедливість закону Ома для розгалуженого кола по­стійного та змінного струму.

Короткі теоретичні відомості

Кількісні значення електричних величин визначають за допо­могою електровимірювальних приладів. В електровимірювальних приладах кількісне значення вимірювальної величини порівнюєть­ся з одиницею вимірювання і перетворюється в зручний для осми­слення сигнал інформації на відліковому пристрої (відхилення стрілки або світлове зображення на шкалі, діаграму або цифрове значення, друковане або світлове).

Вимірювання електричних величин здійснюються прямими і посередніми способами.

Прямими називаються такі вимірювання, за яких вимірювану фізичну величину визначають в одиницях її вимірювання. Прямі вимірювання здійснюються методом безпосередньої оцінки і мето­дом порівняння.

Метод безпосередньої оцінки - це вимірювання невідомої величини безпосередньо за показами вимірювальної величини, на­приклад, вимірювання напруги - вольтметром, потужності - ват­метром тощо. Цей метод простий, доступний, широко використо­вується в науці й техніці, але недостатньо точний.

Метод порівняння полягає в зіставленні вимірюваної вели­чини з її зразковою мірою. При цьому також використовується електровимірювальний прилад, але тільки як індикатор, бо він не вимірює безпосередньо невідому величину.

Посередні вимірювання здійснюються методами, за якими вимірювану величину безпосередньо не вимірюють, а обчислю­ють на основі інших виміряних фізичних величин, пов'язаних із нею певною залежністю. Наприклад, опір і потужність у колі по­стійного струму визначають прямим вимірюванням сили струму і напруги в колі, використовуючи відомі залежності між цими ве­личинами:

.

Найважливішою характеристикою будь-якого вимірювально­го приладу є його точність. За ступенем точності електровимірю­вальні прилади, згідно з ГОСТ 8.401-81, поділяються на класи: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0. Число, що характеризує клас приладу, є величиною його найбільшої допустимої основної похи­бки в робочій частині шкали, яка для приладів з однобічною шка­лою подається в процентах від кінцевого значення робочої частини шкали. Під робочою частиною шкали приладів із рівномірною шкалою розуміють всю шкалу, а для приладів з нерівномірною шкалою - її частину (20-100 % кінцевого значення шкали), відмі­чену на ній умовними знаками у вигляді точок.

Прилади класів точності 0,05; 0,1; 0,2; 0,5 комплектують таб­лицями з абсолютних похибок для кожної оцифрованої поділки шкали, що дає можливість визначити похибку при вимірюваннях. Ці прилади використовуються як контрольні (зразкові) для точних лабораторних вимірювань і називаються лабораторними. Прилади класів точності 1,0; 1,5 і 2,5 називаються технічними і використо­вуються для вимірювань на виробництвах. Прилади класу 4,0 (Y) використовуються як покажчики (індикатори наявності величини) і називаються покажчиками.

Клас точності приладу дає можливість визначити максималь­ну похибку, яку вносить даний прилад у вимірювання (інструмен­тальну похибку).

Наприклад, визначити похибку у при вимірюванні струму ам­перметром класу точності 1,5, якщо номінальний струм ампермет­ра I_H = 1 А, а амперметр показує 0,4 А.

Максимально можлива похибка під час вимірювання струму

де - максимально допустима похибка приладу;

= 1,5 %.

Таким чином, виміряне значення струму = 0,4 А може відрі­знятися від дійсного значення цього струму не більш ніж на ± 3,75 %.

Отже, як бачимо, на першій половині шкали приладу похибка вимірювання буде великою. Тому прилад треба вибирати так, щоб вимірювання здійснювалося на другій половині шкали.

В електричній лабораторії під час проведення лабораторних робіт використовуються прилади безпосередньої оцінки: магніто­електричні з рухомими рамкою і магнітом, електромагнітні, елект­родинамічні й феродинамічні, індукційні й магнітоіндукційні.

Для позначення характеристики приладів на їх шкали нано­сять спеціальні умовні позначення (таблиці 1.1, 1.2).

Таблиця 1.1 - Умовні позначення приладів безпосередньої оцінки

Умовне позначення	Пояснення умовного позначення	Умовне позначення	Пояснення умовного позначення
	Вольтметр показувальний		Омметр показувальний
	Вольтметр із цифровим відліком		Вольтметр із неперервною реєстрацією
	Амперметр Показу вальний		Вольтметр реєструючий
	Ватметр Показу вальний		Амперметр реєструючий
	Фазометр Показу вальний		Ватметр реєструючий
	Частотомір Показу вальний		Лічильник ват-годин

Таблиця 1.2 - Умовні позначення на шкалах електровимірюва­льних приладів

Позначення знака	Пояснення	Позначення знака	Пояснення
	Магнітоелектричний прилад із рухомою рамкою		Феродинамічний прилад
	Магнітоелектричний логометр із рухомими рамками		Індукційний прилад
	Прилад із випрямною системою		Магнітоіндукційний прилад
	Електромагнітний прилад		Електростатичний прилад
	Електродинамічний прилад		Прилад з електронною системою
	Постійний струм		Клас точності в разі нормування 1 похибки в процентному діапазоні вимірювання
	Змінний однофазний струм		Негативний полюс джерела
	Постійний і змінний струм		Позитивний полюс джерела
	Трифазний струм (загальне позначення)		Генераторний затискач для ватметрів, а також амперметрів
	Горизонтальне положення шкали		Затискач (гвинт, шпилька) для заземлення
	Вертикальне положення шкали		Захист від зовнішнього магнітного поля
	Вимірювальне коло ізольоване від корпусу і випробуване при напрузі 2 кВ		Захист від зовнішнього електричного поля