ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ИЖЕВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ИНСТИТУТ НЕПРЕРЫВНОГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

«Измерение мощности постоянного электрического тока»

ПО ДИСЦИПЛИНЕ «МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И ТЕХНИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ»

для студентов, обучающихся по специальности 210201 «Проектирование и технология радиоэлектронных средств»

Ижевск 2006

УДК 621.317

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению лабораторной работы

«Измерение мощности постоянного электрического тока»

по дисциплине «Метрология, стандартизация и технические измерения»

для студентов, обучающихся по специальности 210201 «Проектирование и технология радиоэлектронных средств»

Составитель: Ю.М.Пепякин, О.В.Соломенников

Данные методические указания предназначены для студентов Приборостроительного факультета при выполнении лабораторной работы «Измерение мощности постоянного электрического тока» по дисциплине «Метрология, стандартизация и технические измерения».

Приведены контрольные вопросы для подготовки к лабораторной работе.

1. Цель работы

Ознакомление со способом измерения мощности постоянного тока при помощи амперметра и вольтметра. Получение сведений о способах учета погрешностей измерений в этом случае.

2. Подготовка к работе (домашнее задание)

Изучить теоретический материал, относящийся к данной работе, по литературе [1], [2], [3], [4].

Для самопроверки готовности к выполнению работы сформулировать ответы на следующие вопросы, которые могут быть заданы:

• Устройство, принцип действия и основные характеристики элeктpoдинaмических и ферродинамических ваттметров.

• Устройство, принцип действия и основные характеристики цифровых ваттметров.

• Метод косвенных измерений мощности при помощи амперметра и вольтметра, включая схемы подключения приборов, расчетные формулы для определения мощности и способы расчета погрешности.

• Содержание и способы реализации методов измерения, используемых при выполнении работы.

• Устройство и характеристики средств измерений, используемых при вы­ полнении работы.

3. Краткие теоретические сведения. Экономичность радиоустройств характеризуется мощностью, потребляемой ими от источников питания — сети переменного или постоянного тока, сухих или аккумуляторных батарей и т. д.

Приборами, позволяющими производить непосредственную оцен­ку мощности в цепях постоянного и переменного (промышленных частот) тока являются электродинамические, ваттметры, однако самые чувствительные из них (например, типа Д539) имеют верхние пределы измерений не менее 0,3 Вт.

Широко применяется косвенный метод измере­ния мощности, основанный на использовании вольтметров и амперметров (миллиамперметров) постоянного или переменного тока с верхними пределами измерения, согласованными с ожидае­мыми значениями напряжения и тока в проверяемой цепи.

Рис. 1. Схемы измерения мощности методом вольтметра-амперметра

Для опре­деления мощности, потребляемой электрической цепью или отдель­ным участком ее, имеющим активное сопротивление R, измеритель­ные приборы включают по схеме на рис. 1а при R >> Rа, {где Rа — сопротивление амперметра), или по схеме на рис. 1б при R >> Rв (где Rв — входное сопротивление вольтметра). На основе показаний приборов потребляемую мощность вычисляют по формуле:

P = U I (1)

Если сопротивление R достаточно точно известно, то можно огра­ничиться измерением только напряжения U или тока I, причем при большом значении R может отсутствовать вольтметр, а при малом — амперметр. Потребляемую мощность рассчитывают по одной из формул:

P = I ² R; P = U ²/R. (2)

При выполнении косвенных измерений мощности в соответствии с описан­ной выше процедурой абсолютная методическая погрешность измерений в слу­чае, изображенном на рис. 1.а, вычисляется по формуле:

(3)

а во втором случае - по формуле:

(4)

где Рд – действительная мощность.

Мощность действительную можно рассчитать по формуле:

, (5)

где - напряжение, установленное на УИП;

Рд – действительная мощность;

- сопротивление, установленное на магазине сопротивлений;

- сопротивление амперметра;

- сопротивление вольтметра.

Косвенные измерения мощности постоянного тока методом амперметра и вольтметра проводят, используя магнитоэлектрические приборы. Инструмен­тальная погрешность этих приборов определяется классом точности, который обычно находится в пределах от 0,5 до 2,5.

Оценка предельной результирующей относительной погреш­ности косвенных измерений мощности электрического тока проводится по формуле:

, (6)

где ∆I и ∆U — абсолютные погрешности измерений силы тока и напряжения со­ответственно;

I и U – измеренные ток и напряжение в цепи соответственно;

Абсолютная погрешность измерения силы тока рассчитывается по формуле:

, (7)

Абсолютная погрешность измерения напряжения рассчитывается по формуле:

, (8)

Относительная погрешность тока и напряжений рассчитывается по формулам (8) и (9) соответственно:

, (9)

, (10).