САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
КАФЕДРА ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
О Т Ч Е Т
о лабораторной работе №5
«Измерение параметров электрических цепей на переменном токе»
Работу выполнили студенты группы:
"29" марта 2021 г.
Работу приняла:
_______________
Санкт-Петербург
2021 г.
Объекты исследования:
Модификация моста переменного тока для измерения электрических параметров реального конденсатора.
Рисунок 1. Схема установки
1. Перечень использованных средств измерений.
№ п/п |
Наименование средства измерений |
Тип средства измерений |
Измеряемая величина |
Предел измерений (конечное значение) |
Предел допускаемой основной погрешности |
1. |
измеритель LCR универсальный цифровой |
АМ-3002 |
ёмкость, тангенс угла активных потерь |
10 мкФ |
0,004 Cизм + 3 емр 0,004 Dизм +100/Cx +5 емр |
2. Исходные данные:
CN = (2,00 ± 0,02) мкФ
f = (120,0 ± 2,2) Гц
Таблица 1. Результаты измерений и расчётов
R2 Ом |
R2 Ом |
R1 Ом |
R1Ом |
R3 Ом |
R3 Ом |
СN мкФ |
Cx мкФ |
Cx мкФ |
Rx Ом |
Rx Ом |
tg |
tg |
200 |
0,2 |
2,8 |
0,3 |
385,5 |
0,4 |
0,02 |
3,855 |
0,04641 |
1,45266 |
0,15860 |
0,00422 |
0,00059 |
400 |
0,4 |
2,9 |
0,3 |
770,8 |
0,2 |
0,02 |
3,854 |
0,04339 |
1,50493 |
0,15758 |
0,00437 |
0,00059 |
600 |
0,2 |
3,7 |
0,3 |
1156,8 |
0,5 |
0,02 |
3,856 |
0,04151 |
1,91909 |
0,15707 |
0,00558 |
0,00062 |
800 |
0,3 |
3,9 |
0,3 |
1543,4 |
0,4 |
0,02 |
3,859 |
0,04103 |
2,02151 |
0,15678 |
0,00588 |
0,00063 |
1000 |
0,3 |
4,1 |
0,3 |
1930 |
0,4 |
0,02 |
3,860 |
0,04056 |
2,12435 |
0,15652 |
0,00618 |
0,00063 |
Примеры расчётов для R2=600 Ом:
мкФ
Результаты прямых измерений:
С=(3, 915±0,019)мкФ Погрешность: ± (0,4%+3емр)
tgδ=(0,013±0,006) Погрешность: ± (0,004Dизм+100*Cx+5емр)
Таблица 2. Результаты измерений интервалов неопределённости
|
|
Cx - ΔCx, Cx + ΔCx мкФ |
Rx - ΔRx, Rx + ΔRx Ом |
tgδ - Δtgδ, tgδ + Δtgδ
|
|||
1 |
Изм. АМ-3002 |
3,896 |
3,934 |
- |
0,007 |
0,019 |
|
2 |
R2=200 Ом, f=120 Гц |
3,809 |
3,901 |
1,29406 |
1,61126 |
0,0036 |
0,0048 |
3 |
R2=400 Ом, f=120 Гц |
3,811 |
3,897 |
1,34735 |
1,66251 |
0,0038 |
0,0050 |
4 |
R2=600 Ом, f=120 Гц |
3,814 |
3,898 |
1,76202 |
2,07616 |
0,0050 |
0,0062 |
5 |
R2=800 Ом, f=120 Гц |
3,818 |
3,900 |
1,86473 |
2,17829 |
0,0053 |
0,0065 |
6 |
R2=1000 Ом, f=120 Гц |
3,819 |
3,901 |
1,96783 |
2,28087 |
0,0055 |
0,0068 |
Рисунок 3. Представление интервалов неопределённости для Rx
Рисунок 2. Представление интервалов неопределённости для Cx
Рисунок 4. Представление интервалов неопределённости для tgδ
Анализ полученных результатов и выводы
В ходе работы были измерены ёмкость конденсатора, тангенс угла его диэлектрических потерь с помощью косвенного и прямого методов. Интервалы неопределённости этих значений представлены в таблице 2 и на рисунках 2,3,4. По этим данным можно сделать вывод о том, что наибольшая абсолютная погрешность измерения ёмкости конденсатора косвенным методом не превысила 0,047 мкФ, а прямым методом измерения – 0,019 мкФ; наибольшая абсолютная погрешность измерения тангенса угла диэлектрических потерь косвенным методом не превысила 0,0007, а прямым методом измерения – 0,006. Разброс интервалов неопределённости измерений косвенным методом объясняется неточностью фиксации положения равновесия мостовой схемы с помощью осциллографа, обусловленной наводками, а также неточным измерением R1, R2, R3.
Сопоставляя абсолютные погрешности проведённых измерений, можно сделать вывод, что измерение ёмкости и тангенса угла диэлектрических потерь конденсатора оказалось более точным с помощью AM-3002.