Ход работы

Дома изучить принцип работы, назначение и технические характеристики дат­чиков тока и напряжения, схемы их подключения, а также основные узлы и возмож­ности лабораторного комплекса.

В лаборатории:

• пройти тестирование по теоретической части;

• снять и построить экспериментальные статические характеристики измери­тельного шунта;

• снять и построить экспериментальные статические характеристики измери­тельного трансформатора тока;

• снять и построить экспериментальные статические характеристики инте­грального датчика тока;

• снять и построить экспериментальные статические характеристики делителя напряжения;

• снять и построить экспериментальные передаточные характеристики транс­форматора напряжения;

• снять и построить экспериментальные статические характеристики инте­грального датчика напряжения;

• проанализировать полученные результаты, сформулировать выводы;

• выполнить отчет о проделанной работе.

Методические указания к проведению лабораторной работы

1. Общие сведения

В лабораторной работе исследуются следующие датчики тока и напряжения:

• измерительный шунт;

• измерительный трансформатор тока Talema АС 1010;

• интегральный датчик тока LEM НХ-ОЗР;

-делитель напряжения;

-трансформатор напряжения HANN BV201;

• интегральный датчик температуры LEM LV-25P.

Краткий теоретический материал, посвященный описанию принципов работы датчиков тока и напряжения, а также технические характеристики используемых в лабораторной работе датчиков приведены в Прил. 1.

2. Описание лабораторной установки для изучения датчиков тока и напряжения

Прежде, чем приступить к экспериментальному исследованию датчиков тока и напряжения, необходимо ознакомиться с принципом их действия и схемой подклю­чения. Необходимо также изучить назначение элементов стенда.

Зона для изучения датчиков тока и напряжения лабораторного стенда пред­ставлена на рис. 1. Данная зона представляет собой субблоки генератора перемен­ного по амплитуде и частоте напряжения с выходными клеммами, регулятора постоянного напряжения с выходными клеммами, поле для установки минимодулей с изучаемыми датчиками тока и напряжения с входными клеммами для соединения с вы­ходами субблоков генератора переменного напряжения и регулятора постоянного напряжения и выходными клеммами для подключения измерительных входов муль­тиметра, а также блок индикаторов (вольтметр и амперметр, позволяющие в зависимости от режима работы измерять переменный или постоянный ток и напряже­ние).

Питание датчиков и других микросхем ±15В осуществляется через внутренние цепи от импульсного источника питания.

На рис. 2 представлен внешний вид минимодулей, в которых расположены изучаемые датчики.

Рис. 1. Зона для исследования датчиков тока и напряжения

Рис. 2. Внешний вид минимодулей с изучаемыми датчиками: измерительный шунт (а), трансформатор тока (б), интегральный датчик тока (в), делитель напряжения (г), трансформатор напряжения (д), интегральный датчик напряжения (е)

3. Проверка работоспособности экспериментальной установки:

Для проверки работоспособности необходимо

• сетевой кабель необходимо подключить к разъему СНП на модуле ДТИ2. С помощью соединительных проводов соединить выходные клеммы субблока генера­тора переменного напряжения с входами мультиметра с режимом измерения пере­менного напряжения до 20 В;

• включить сетевой выключатель SA1 на лицевой панели модуля ДТИ2. Нали­чие напряжения на стенде индицируется подсветкой, установленной в тумблере пи­тания на лицевой панели. Переключателем SA2 включить генератор переменного напряжения. Вращая ручки регулировки и амплитуды с помощью мультиметра и ин­дикатора частоты, при правильной работе всех элементов модуля наблюдается из­менение величины и частоты переменного напряжения от 0 до 10 В и от 10 Гц до 10 кГц. Переключая галетный переключатель в положения х10 и x100 можно наблюдать изменение частоты соответственно в 10 и 100 раз относительно указанной на лимбе ручки регулировки частоты;

• с помощью соединительных проводов соединить выходные клеммы субблока регулятора постоянного напряжения с входами мультиметра с режимом измере­ния постоянного напряжения до 20 В;

• включить сетевой выключатель SA1 на лицевой панели модуля ДТИ2. Нали­чие напряжения на стенде индицируется подсветкой, установленной в тумблере пи­тания на лицевой панели. Переключателем SA3 включить регулятор постоянного напряжения. Вращая ручку регулировки, при правильной работе всех элементов мо­дуля наблюдается изменение уровня постоянного напряжения.

  4. Экспериментальное определение характеристик датчиков тока и напряжения

4.1. Снятие и построение экспериментальной характеристики измерительного шунта при измерении постоянного и переменного тока

Для снятия экспериментальной статической характеристики измерительного шунта необходимо установить в поле «Датчики тока и напряжения» модуль с изу­чаемым прибором. К его входам подключить выходы регулятора напряжения, при­чем в эту цепь необходимо последовательно включить амперметр в режиме измерения постоянного тока и параллельно вольтметр также в режиме измерения посто­янного напряжения. К выходам минимодуля необходимо подключить мультиметр в режиме измерения постоянного напряжения до 2 В. Вращая соответствующую ручку регулятора напряжения, необходимо изменять величину тока, протекающую через шунт и фиксировать значения на дисплее мультиметра. В ходе эксперимента необ­ходимо снять восходящую и нисходящую ветви характеристики (не менее 15 точек в каждую сторону). Данные занести в табл. 1. Аналогично провести эксперименталь­ные исследования для переменного тока. Для этого к входам минимодуля необхо­димо подключить выходы генератора переменного напряжения, амперметр и вольт­метр перевести в режим измерения переменного тока и напряжения, мультиметр перевести в режим измерения переменного напряжения до 2 В. Методика снятия ха­рактеристик аналогична исследованиям датчика на постоянном токе. Данные зане­сти также в табл. 1.

Таблица 1

=	IBX. мА
	Uвых , В
∼	Iвx, мА
	Uвых , В

Построить на одном графике восходящую и нисходящую ветви статической ха­рактеристики измерительного шунта и оценить основные погрешности отдельно для измерения постоянного и переменного тока.

3. Снятие и построение экспериментальной характеристики измерительного трансформатора тока при измерении переменного тока

4. Для снятия экспериментальной статической характеристики измерительного трансформатора тока необходимо установить в поле «Датчики тока и напряжения» модуль с изучаемым прибором. К его входам подключить выходы генератора пере­менного напряжения, причем в эту цепь необходимо последовательно включить ам­перметр в режиме измерения переменного тока и параллельно вольтметр также в режиме измерения переменного напряжения. К выходам минимодуля необходимо подключить мультиметр в режиме измерения переменного напряжения до 20 В. Вращая соответствующую ручку генератора переменного напряжения и, регулируя таким образом амплитуду переменного напряжения, необходимо изменять величину тока, протекающую через трансформатор тока и фиксировать значения на дисплее мультиметра. При этом частота протекающего тока 50 Гц. В ходе эксперимента не­обходимо снять восходящую и нисходящую ветви характеристики (не менее 15 точек в каждую сторону). Данные занести в табл. 2.

Таблица 2

∼	IBX. мА
	Uвых , В				I

Построить на одном графике восходящую и нисходящую ветви статической характеристики измерительного трансформатора тока и оценить основные погрешности.

4.3. Снятие и построение экспериментальной характеристики интегрального датчика тока

Для снятия экспериментальной статической характеристики интегрального дат­чика тока необходимо установить в поле «Датчики тока и напряжения» модуль с изучаемым прибором.

Таблица 3

=	IBX. мА
	Uвых , В
∼	Iвx, мА
	Uвых , В

Построить на графиках восходящие и нисходящие ветви статических характе­ристик интегрального датчика тока и оценить основные погрешности.

4.4. Снятие и построение экспериментальной характеристики делителя напря­жения при измерении постоянного/переменного напряжения

Для снятия экспериментальной статической характеристики делителя напряже­ния необходимо установить в поле «Датчики тока и напряжения» модуль с изучаемым прибором.

Аналогично 4.1 снять статические характеристики датчика на постоянном и пе­ременном токе. Мультиметр должен находиться в режиме измерения переменно­го/постоянного напряжения до 2 В. Данные занести в табл. 4.

Таблица 4

=	UBX. В
	Uвых , В
∼	Uвx, В
	Uвых , В

Построить на одном графике восходящую и нисходящую ветви статической ха­рактеристики делителя напряжения и оценить основные погрешности.

4.5. Снятие и построение экспериментальной характеристики трансформатора напряжения

Для снятия экспериментальной статической характеристики трансформатора напряжения необходимо установить в поле «Датчики тока ц напряжения» модуль с изучаемым прибором.

Аналогично 4.1 снять статические характеристики датчика на переменном токе. Мультиметр должен находиться в режиме измерения переменного напряжения до 20 В. Данные занести в табл. 5.

Таблица 5

∼	UBX. В
	Uвых , В				I

Построить на одном графике восходящую и нисходящую ветви статической ха­рактеристики трансформатора напряжения и оценить основные погрешности.

4.6. Снятие и построение экспериментальной характеристики интегрального датчика напряжения

Для снятия экспериментальной статической характеристики интегрального дат­чика напряжения необходимо установить в поле «Датчики тока и напряжения» мо­дуль с изучаемым прибором.

Аналогично 4.1 снять статические характеристики датчика на постоянном и пе­ременном токе. Мультиметр должен находиться в режиме измерения переменно­го/постоянного напряжения до 2 В. Данные занести в табл. 3.

Аналогично 4.1 снять статические характеристики датчика на постоянном и переменном токе. Мультиметр должен находиться в режиме измерения переменно­го/постоянного напряжения до 20 В. Данные занести в табл. 6.

Таблица 6

=	UBX. В
	Uвых , В
∼	Uвx, В
	Uвых , В

Построить на графиках восходящие и нисходящие ветви статических характе­ристик интегрального датчика напряжения и оценить основные погрешности.