Ход работы

Измеритель с постоянной измерения С, сопротивление r_и, имеет шкалу с N делениями. Определите сопротивление шунта r_ш, с помощью которого измерителем можно измерить величину тока I. Определите величину добавочного сопротивления r_д, с помощью которого этим измерителем можно измерить величину напряжения U.

Покажите схемы включения измерителя с шунтом и с добавочным сопротивлением. Определите величину токов, проходящих через измеритель и через шунт и падения напряжения на измерителе и на добавочном сопротивлении.

Целесообразно ли использовать данный измеритель для измерения напряжения? Объясните, почему.

Данные для расчета приведены в таблице 1.1

Данные для расчета величины добавочного сопротивления

Таблица 1.1.

Номер варианта	Наименование параметров
	r, Ом	N, дел.	С, А/дел.	I, А	U, В
00 01 02 03 04 05 06 07 08 09	0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,1	25 25 25 25 25 25 25 25 25 25	0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,1	10 1 2 3 4 5 6 7 8 9	5 6 7 8 9 10 1 2 3 4

Содержание отчета

1. Номер и наименование работы;

2. Цель работы;

3. Перечень оборудования;

4. Письменные ответы на вопросы;

5. Расчетная часть;

6. Выводы о проделанной работе

Контрольные вопросы

1. Как выбрать шунт и добавочное сопротивление для расширения пределов измерения прибора магнитоэлектрической системы?

2. Начертите возможные схемы многопредельных амперметра и вольтметра. Каково назначение и использование калиброванных шунтов?

3. Каковы назначение, особенности устройства, режимы работы, основные характеристики измерительных трансформаторов?

	ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 2
Тема:	Выбор средств измерений
Цель работы:	Сформировать умения производить выбор средств измерений для измерения конкретной физической величины
Оборудование:	Методические указания по выполнению работы; Калькулятор.
Вид работы:	групповой.
Время выполнения	2 часа.

Теоретический материал

Сначала необходимо ознакомиться с измерениями тока и напряжения. При этом важно понять принципы, на которых основаны эти измерения. Измеряемый ток пропускается через измерительный механизм и по величине воздействия судят о величине измеряемого тока.

Отсюда следует, что амперметр нужно включать в цепь последовательно с участком цепи, в котором измеряется ток.

Измерение напряжения основано на оценке величины тока в цепи с известным сопротивлением, к которому подведено искомое напряжение.

Значение напряжения определяется как произведение тока на величину известного сопротивления. Для облегчения измерения шкала измерительного механизма градуируется в единицах измерения напряжения.

Следовательно, один и тот же механизм можно использовать как для измерения тока, так и для измерения напряжения, создавать комбинированные приборы.

Из курса электротехники известно, что напряжение есть разность потенциалов между двумя точками электрической цепи, и оно измеряется вольтметром. На основании этого вольтметр включается в цепь параллельно участку, напряжение на котором должно быть измерено. Так как прибор. Включаемый в исследуемую электрическую цепь, должен по возможности меньше изменять её параметры, то желательно, чтобы амперметр имел внутреннее сопротивление, равное нулю, а вольтметр – бесконечности.

Тогда амперметр, включенный в цепь для измерения тока, не изменит сопротивления цепи и в его обмотке не произойдет падения напряжения.

Вольтметр, подключенный для измерения напряжения, не изменит проводимости цепи, и не будет потреблять ток.

Практически осуществить эти условия невозможно, и поэтому лучшим считается тот амперметр, который имеет наименьшее внутреннее сопротивление (значит, и наименьшее собственное потребление) и тот вольтметр, у которого внутреннее сопротивление больше.

Практически сопротивление амперметра и токовых обмоток других приборов составляет десятые и сотые доли Ома, а сопротивление вольтметра и обмоток напряжений других приборов – десятки тысяч Ом.

Нужно также учитывать, что даже такие простые измерительные приборы, как амперметр и вольтметр, могут быть включены неправильно, что нередко приводит к нежелательным последствиям.

Из курса электротехники известно, что мощность в цепи постоянного тока зависит от величины напряжения и тока. Поэтому прибор для измерения мощности (ваттметр) должен в своем устройстве иметь два чувствительных элемента, один из которых должен реагировать на изменение напряжения, другой – на изменение тока, а результат передавать на указатель прибора.

Как известно, два чувствительных элемента имеют приборы электродинамической, ферродинамической и индукционной систем. Необходимо обратить внимание на обозначение генераторных зажимов обмоток ваттметров, как это учитывается при включении приборов.

Надо также запомнить, что для изменения направления движения подвижной части прибора достаточно изменить направление тока в одной из обмоток прибора.

В цепях переменного тока мощность зависит ещё от величины угла сдвига фаз между током нагрузки и напряжением на её зажимах.

Казалось бы, нужен механизм тремя чувствительными элементами, но роль третьего элемента в механизмах электродинамической, ферродинамической и индукционной систем. Когда они работают в цепях переменного тока, играет зависимость вращающего момента от величины угла сдвига по фазе между магнитными потоками обмоток ∟α. В конструкции прибора остается лишь обеспечить зависимость этого угла от угла сдвига фаз между током нагрузки и напряжением на ней ∟φ. Тогда с изменением ∟α на столько же изменится и ∟φ, отчего в необходимой степени изменится и вращающий момент. Таким образом, вращающий момент, действующий на подвижную систему, оказывается зависящим не только от тока и напряжения, но и от сдвига фаз между ними ∟φ.

При измерении мощности главное внимание нужно обратить на схемы включения ваттметров при измерениях как активной, так и реактивной мощности с нормальными и расширенными пределами измерения в однофазных и трехфазных трех- и четырехпроводных цепях при симметричных и несимметричных нагрузках.

Особенно хорошо надо усвоить схему Арона и доказательство к ней, использование её для вычисления величины реактивной мощности и угла сдвига фаз в нагрузке, а также её применимость.

При этом следует иметь в виду, что схема Арона предназначена для измерения активной мощности с помощью двух ваттметров используется схема с искусственной нулевой точкой.

Пример выполнения расчета

В сеть однофазного переменного тока через трансформаторы тока с коэффициентом трансформации К₁ и трансформатор напряжения с коэффициентом трансформации К_U включены приборы: амперметр, вольтметр, ваттметр, фазометр.

Определите величины, которые не заданы в таблице 2.1.

Дано: К₁=50/5; К_u=10000/100; U₂=98 В; p₂=400 Вт, cos φ₂=0,95.

Решение.

1. Из формулы активной мощности определяем показание амперметра:

I₂=P₂/U₂ cosφ=400/98·0.95=4.296 A.

Где P₂-показание ваттметра, Вт; U₂- показание вольтметра, В; cosφ₂-показание фазометра.

2. Из формулы коэффициента трансформации трансформатора тока определяем ток в первичной обмотке трансформатора тока: I1=K1·I2=10·4.296=42.96 A.

3. Из формулы коэффициента трансформации трансформатора напряжения определяем напряжение на потребителе:

U1=KU·U2=100·98=9800 B

4. Активная мощность потребителя: P1=K1·KU·P2=400·100·100=400000 Вт

5. Полная мощность вторичной цепи: S₂=U₂·I₂=98·4.296=421 В·А

6. Полная мощность потребителя: S₁=U₂·I₂·K₁·K_U=S₂·K₁·K_U=421·10·100=421000 В·А=421 Кв·А

При составлении схем необходимо помнить, что токовые обмотки приборов включаются в цепь последовательно с нагрузкой, а обмотки напряжений – параллельно. При изображении схем пользуйтесь стандартами.

ВОПРОСЫ САМОКОНТРОЛЯ

1. Для чего применяются измерительные трансформаторы?

2. Что такое мера и прибор сравнения?

3. Что такое логометр?