Сборник ЛР по «Метрология», «Электрические измерения», «Информационно-измерительная техника»

Лабораторная работа N° 9

Таблица 9 .1.Опытные и расчетные данные

Допускаемая погрешность цифрового частотомера определяется по формуле (9.5) через время C 4 eT atC4 и показания частотомера Тд, подстав­

ляемые на место fx.

Рис.9.5. Схема измерения частоты с помощью электронного осциллографа

иэлектронно-счетного частотомера

Кп. 4 задания. Особенность измерения частоты по фигурам Лисса­ жу вызвана применяемым осциллографом С 1-68. Он имеет горизонталь­ ный канал с нерегулируемым коэффициентом усиления. На вход этого ка­

нала можно подавать напряжение не более 0.8 1 В. За образцовую часто­ ту принимается частота питающей сети, замеренная Ф5137. Уровень на­ пряжения, подаваемого на вход X, понижается с помощью трансформатора Тр1 и потенциометра R, (рис.9.6).

123

Сборник лабораторных работ по курсу метрологии

Рис.9.6 Схема включения приборов для измерения частоты По фигурам Лиссажу

Необходимо результаты измерений занести в таблицу (табл.9.1) и привести полученные фигуры в отчете. Относительную погрешность зву­ кового генератора следует определять по формуле

*д

где fx - значение частоты по шкале звукового генератора, взятое с точно­ стью до десятых долей деления.

Действительное значение частоты

(9 П )

где fogp - значение частоты, определенное с помощью Ф5137; m - количе­ ство пересечений горизонтальной прямой с фигурой; п - количество пере­ сечений вертикальной прямой с фигурой.

К п. 5 задания. Для измерения частоты с помощью круговой раз­ вертки собирается схема, согласно рис.9.7. Особенность ее связана с при­ меняемым осциллографом. Вход Z находится на задней панели С 1-68.

Необходимо занести в таблицу результаты замеров и привести полу­ ченные фигуры в отчете. Относительную погрешность шкалы звукового генератора следует рассчитывать по формуле

где fx - значение частоты по школе звукового генератора, взятое с точно­ стью до десятых долей деления; п - количество светлых штрихов; f^p - значение частоты, замеренное с помощью Ф5137.

124

Лабораторная работа N« 9

z

Рис 9.7. Схема включения приборов для измерения частоты

спомощью круговой развертки

9.5.Требования к отчету

Отчет должен содержать:

♦перечень измерительных приборов и их технические характеристики;

♦рис. 9.5, 9.6, 9.7; результаты опытов и их обработку, согласно п. п. 3 - 5 задания. Для п. 4 и п. 5 привести качественно фигуры, наблюдаемые на экране осциллографа;

♦заключение о точности каждого метода измерения частоты.

9.6.Контрольные вопросы

1.Изобразите структурную схему цифрового частотомера.

2.Какова зависимость погрешности цифрового частотомера от измеряе­

мой частоты?

6. От каких факторов зависит точность измерения частоты по фигурам Лиссажу и с помощью кругового развертки?

125

Сборник лабораторных работ по курсу метрологии

10.3. Теоретические положения

Измерение активной мощности и энергии Активная мощность Р - это среднее значение мгновенной мощно­

сти за период

При соединении трехфазной системы звездой (примем это для еди­ нообразия выводов) активная мощность выражается через сумму фазных мощностей таким образом:

На этом основании можно сделать вывод, что в симметричной трех­ фазной системе можно измерять мощность одной фазы, а затем, утроив это значение, получить активную мощность, забираемую всей системой:

где Р, - показание ваттметра, включаемого на одну фазу. При этом токовая обмотка ваттметра включается на ток любой фазы, например фазы А (рис.10.1,а), а обмотка напряжения включается на напряжение той же фазы, то есть между линейным проводом и нейтральной точкой потребителя, ес­ ли она доступна.

Если нейтральная точка недоступна или ее нет, что может быть при

128

Лабораторная работа № 10

в)

Рис. 10.1. Схемы для измерения активной мощности

Однако счетчик по этой схеме не включается, так как дополнитель­ ная звезда должна формироваться из одинаковых комплексных сопротив­ лений, равных комплексному сопротивлению обмотки напряжения счетчи­ ка. Технически это трудно выполнить. При соединении симметричной трехфазной системы треугольником и доступности для включения отдель­ ных фаз токовую катушку ваттметра (счетчика) включают на ток фазы, на­ пример, наток фазы 1аЬ. (рис. 10.1,в).

Мощность трехфазного приемника и в этом случае определяется как Р=ЗР, ' (Ю.7)

Если нагрузка трёхфазной цепи несимметрична, то активную мощ­ ность (энергию), можно измерить с помощью трёх однофазных ваттметров (счётчиков), включённых на измерение мощности отдельных фаз. Но это считается нерациональным приёмом, так как можно обойтись с помощью двух измерительных элементов (ваттметров или счётчиков), включённых по схеме Арона. Традиционные модификации этой схемы приведены на рис. 10.2а, б.

Рис. 10.2. Схемы Арона

129

Сборник лабораторных работ по курсу метрологии

Значение активной мощности трёхфазного приёмника можно опре­ делить по формуле

о

Заменив в выражении ток ic, по закону Кирхгофа ic= - iaib получим для схемы (рис.10.2,а)

( 10.10)

J(i,uK + ibubc)dt = I.Ulccos(IiUK) + IbUbccos(I.Ube)= P t + P2.

To есть активная мощность соответствует сумме показаний двух приборов именно при таком включении. Рассмотрим показания этих двух приборов в случае симметрии нагрузки. Векторная диаграмма приведена на рис.10.6.

где и л, 1„ - линейное напряжение и линейный ток.

130

Лабораторная работа № 10

По показаниям двух приборов можно ориентировочно судить об уг­ ле сдвига фаз между фазным напряжением и фазным током, а следова­ тельно, и о значении коэффициента мощности трёхфазной цепи.

Рис. 10.4 Зависимость показаний ваттметров в схеме по рис. 10.2,а от сдвига фаз напряжения и тока

Для измерения активной мощности (энергии) в четырёхпроводных цепях при симметричной нагрузке можно воспользоваться одним ваттмет­ ром (счётчиком), включив его в любую фазу нагрузки (рис. 10.5).

Тогда значение мощности трёхфазного приёмника можно опреде­ лить как

Если же нагрузка несимметрична, что чаще всего и бывает в четы­ рёхпроводных цепях, то надо включить три ваттметра (рис. 10.6), в каждую фазу по ваттметру.