Лабораторная работа № 2

Измерение токов и напряжений

Цель работы: Изучить свойства амперметров и вольтметров, приобрести навыки работы с ними.

В лабораторной работе выполняются следующие опыты:

• Применение шунта для увеличения предела измерения амперметра;

• Применение добавочного сопротивления для увеличения предела измерения

вольтметра;

• Определение действительного значения коэффициента трансформации

трансформатора тока;

• Определение погрешности включения амперметров.

Порядок выполнения работы:

1. Изучить теоретические сведения.

2. Ответить на контрольные вопросы.

3. Познакомиться с описанием и техническими характеристиками СИ, которые используются в лабораторной работе.

4. Выполнить задания лабораторной работы:

   1. Опыт 1. Применение шунта для увеличения предела измерения амперметра.

      1. Ознакомиться с порядком выполнения опыта 1 (раздел 4.1.1).

      2. Запустить программу и выполнить опыт.

      3. Выполнить расчеты в соответствии с разделом 4.1.2.

   2. Опыт 2. Применение добавочного сопротивления для увеличения предела измерения вольтметра.

      1. Ознакомиться с порядком выполнения опыта 2 (раздел 4.2.1).

      2. Запустить программу и выполнить опыт.

      3. Выполнить расчеты в соответствии с разделом 4.2.2.

   3. Опыт 3. Определение действительного значения коэффициента трансформации трансформатора тока.

      1. Ознакомиться с порядком выполнения опыта 3 (раздел 4.3.1).

      2. Запустить программу и выполнить опыт.

      3. Выполнить расчеты в соответствии с разделом 4.3.2.

   4. Опыт 4. Определение погрешности включения амперметров.

      1. Ознакомиться с порядком выполнения опыта 4 (раздел 4.4.1).

      2. Запустить программу и выполнить опыт.

      3. Выполнить расчеты в соответствии с разделом 4.4.2.

1. Теоретические сведения

1.1. Методы измерения постоянных токов и напряжений.

1.1.1.Измерение малых токов (менее 0.01 а) и напряжений (менее 0.01 в)

Для измерения малых постоянных токов можно использовать как прямые, так и косвенные методы измерения.

В первом случае чаще всего используют магнитоэлектрические приборы, для которых характерны высокая чувствительность, точность широкий диапазон измерений. Наименьший ток, который можно измерить зеркальным гальванометром, приблизительно равен А, а стрелочным магнитоэлектрическим прибором - А. Чтобы повысить чувствительность, измеряемый ток подают на вход усилителя постоянного тока, к выходу которого присоединяют стрелочный магнитоэлектрический прибор. Для этого используют фотогальванометрические усилители и полупроводниковые усилители с преобразованием постоянного тока в переменный ток. С помощью усилителей можно измерять токи до А.

Косвенными методами ток определяют по падению напряжения на измерительном сопротивлении. Падение напряжения на измерительном сопротивлении измеряют при помощи потенциометра постоянного тока (наименьший ток А). Использование потенциометров постоянного тока, по сравнению с гальванометрами, существенно снижает инструментальную и методические погрешности, но связано с увеличением времени измерения.

Милливольтметры магнитоэлектрической системы используются для измерения напряжений от В, и отличаются простотой и удобством в эксплуатации. Классы точности милливольтметров не лучше 0,2 и 0,5.

Для точного измерения малых токов, используются цифровые пикоамперметры, измеряющие ток менее А, с погрешностью, не превышающей 0.5%.

Для измерения малых постоянных напряжений можно использовать магнитоэлектрические гальванометры, потенциометры постоянного тока, стрелочные магнитоэлектрические приборы.

Магнитоэлектрические гальванометры позволяют обнаруживать напряжение порядка В.

Потенциометры постоянного тока превосходят гальванометры по точности и входному сопротивлению, но уступают им по чувствительности. Они позволяют измерять напряжения, начиная с В, с минимальной погрешностью 0.0005%.

Для измерения напряжений, порядка В, можно использовать нановольтметры, состоящие из фотогальванометрического или полупроводникового усилителя, к выходу которого присоединен измерительный механизм магнитоэлектрической системы. Класс точности этих приборов 1,0 – 1,5.

Цифровые микровольтметры, по точности и чувствительности не уступают потенциометрам постоянного тока, но имеют более широкий диапазон. Они дают возможность измерять напряжение, начиная с В с погрешностью 0.3 – 0.5%.

Милливольтметры магнитоэлектрической системы используются для измерения напряжений от В. Погрешность измерений 0.2; 0.5%.