ЛАБЫ / 4 / Отчет лаба 4

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«Национальный исследовательский

Томский политехнический университет»

Инженерная школа энергетики

Отделение электроэнергетики и электротехники

Направление: 13.03.02 Электроэнергетика и электротехника

ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК И

ПОВЕРКА АМПЕРМЕТРА С ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ

СИСТЕМОЙ

Лабораторная работа № 4

Вариант – 5

по дисциплине:

Метрология, стандартизация и сертификация

Исполнители:
студенты группы	5А36		Кондрашов М. А. Кононов М.А.
Руководитель:
преподаватель			Жданова А. О.

Томск – 2025

Цель работы: изучение принципа действия амперметра с электромагнитной системой, символьных обозначений электроизмерительных приборов, освоении методики проведения поверки амперметра.

Задачи:

• изучение основных символьных обозначений, наносимых на электроизмерительные приборы;

• изучение принципа действия вольтметра с электромагнитной системой;

• проведение поверки вольтметра.

Принцип действия амперметра

Конструкция электромагнитного амперметра включает в себя неподвижную катушку и подвижную пластину, изготовленную из магнитомягкого материала, укрепленную на оси. Ток, протекая по катушке,

возбуждает магнитное поле, которое намагничивает ферромагнитную

пластину, вследствие чего она втягивается внутрь катушки. При этом

возникает вращающий момент , который воздействует на подвижную часть прибора, при чем, момент пропорционален квадрату из-

меряемого тока. Под действием вращающего момента подвижная часть

прибора перемещается, пока он не уравновесится создаваемым с помощью спиральных пружин или растяжек при их закручивании противодействующим моментом . Величина противодействующего момента

пропорциональна углу поворота подвижной части α:

где – удельный противодействующий момент пружины или растяжки.

Таким образом в установившемся состоянии вращающий и противодействующие моменты будут равны:

Устройство подвижной части измерительного механизма показано

на рис. 1. Противодействующий момент создается спиральными пружинами 5 и 6. При этом пружина 6 одним концом крепится к поводку корректора 4, а другим – к оси 2. Корректор, состоящий из винта 9 с эксцентрично расположенным пальцем 8, вилки 7 с поводком 4 предназначен для установления стрелки прибора на нуль в выключенном состоянии. Для уравновешивания подвижной части служат грузики-противовесы 10. Ось 2 заканчивается кернами, опирающимися на подпятники 1. Стрелка 3 жестко закреплена с осью.

Электромагнитные амперметры применяют для измерения в цепях постоянного и переменного тока. Недостатками этих приборов является

невысокая точность, большое собственное потребление энергии, ограниченный частотный диапазон, чувствительность к внешним магнитным полям.

Порядок выполнения работы

Для экспериментального определения метрологических характеристик электромагнитного амперметра необходимо собрать схему, приведенную на рис. 2.

Порядок сборки схемы экспериментальной цепи:

1. Повернуть регулятор Автотрансформатора против часовой стрелки до упора (установить указатель на отметку 0 В).

2. Установить переключатель режима работы мультиметра в положение измерения переменного тока, предел измерения 200 mA.

3. Соединить проводником контакт К1 выхода автотрансформатора с гнездом 8 мультиметра (рис. 3).

4. Соединить проводником гнездо 10 мультиметра (рис. 3) с измерительным контактом К1.1 поверяемого амперметра панели «При- боры магнитоэлектрические».

5. Соединить проводником измерительный контакт К2.1 выхода поверяемого амперметра панели «Приборы магнитоэлектрические» с контактом К1.1 активной нагрузки панели «Блок нагрузок».

6. Соединить проводником контакт К2.1 активной нагрузки панели

«Блок нагрузок» с общим контактом К2 Автотрансформатора.

7. Включить электропитание лабораторной установки (установить переключатели сетевых автоматов АВ1 и АВ2 вверх), мультиметр.

8. Устанавливая с помощью Автотрансформатора напряжение, соответствующее поверяемым отметкам шкалы, зафиксировать показания эталонного амперметра (мультиметра) и занести их в протокол поверки прибора.

Обработка экспериментальных данных:

1. Расчет абсолютной погрешности для прямого и обратного хода соответственно (пример расчета для одной строки):

2. Расчет вариации прибора (пример расчета для одной строки):

3. Расчет предела допускаемой абсолютной погрешности:

Графики зависимостей абсолютной погрешности прямого и обратного ходов от значения измеряемой величины:

Рисунок 3. Графики зависимостей абсолютной погрешности прямого и обратного ходов от значения измеряемой величины.

Рисунок 4. графики зависимостей значений тока, полученных с помощью рабочего эталона при прямом и обратном ходах, от значений тока, соответствующих отметкам шкалы поверяемого амперметра

Вывод:

График зависимости абсолютной погрешности прямого и обратного ходов от значения измеряемой величины имеет линейный восходящий характер (чем больше измеряемая величина, тем больше относительная погрешность).

График зависимостей значений силы тока, полученных с помощью рабочего эталона при прямом и обратном ходах, от значений измеряемой величины, полученных с помощью поверяемого прибора, также имеет линейный восходящий характер.

Графики имеют прямую корреляцию между собой.

Ответы на контрольные вопросы

1. Чему равен класс точности поверяемого прибора? Какую погрешность он характеризует?

Класс точности поверяемого прибора равен 1,5. Для стрелочных (аналоговых) приборов это число даёт максимально возможную погрешность прибора, выраженную в процентах от наибольшего значения величины, измеряемой в данном диапазоне работы прибора.

Мы не можем посмотреть, как обозначена погрешность на корпусе прибора, но, предположительно, цифра «1,5» не подчёркнута и не помещена в фигуру, что характеризует приведённую погрешность.

2. Почему шкала прибора неравномерна в области значений, близких к верхнему и нижнему пределу измерений?

Это происходит из-за чувствительности прибора. При значениях, близких к нижнему пределу измерения, чувствительность прибора крайне мала, а при верхнем пределе – прибор очень чувствителен, поэтому шкалу делают неравномерной, чтобы удобнее было производить измерения.

3. Как и почему включаются поверяемый и образцовый амперметры в поверочной схеме?

Для поверки амперметра образцовый и поверяемый приборы включаются последовательно друг за другом. Это делается для того, чтобы максимально исключить всяческие помехи исследованию, т.е., чтобы через оба амперметра проходил один и тот же ток. После этого сравнивают значения образцового и поверяемого амперметров и записывают абсолютную погрешность.

ПРОТОКОЛ

Поверки амперметра типа магнитоэлектрический. Класс точности прибора 1,5.

Предел измерения прибора 200 мА. Отсчет проводился по рабочему эталону типа цифровой с пределом измерения 10 А .

Отметки шкалы, А	Отсчет по рабочему эталону, А		Абсолютная погрешность, А			Вариация прибора
	Прямой ход	Обратный ход		Прямой ход	Обратный ход
0,028	0,0	0,0		- 0,028	- 0,028	0
0,038	0,0	0,0		- 0,038	- 0,038	0
0,048	0,1	0,1		0,052	0,052	0
0,058	0,2	0,2		0,142	0,142	0
0,068	0,3	0,3		0,232	0,232	0
0,078	0,4	0,4		0,322	0,322	0
0,088	0,5	0,5		0,412	0,412	0

Допускаемая абсолютная Максимальная абсолютная

погрешность прибора 0,003 А. погрешность прибора 0,412 А.

Допускаемая вариация Максимальная вариация

прибора 0,003 А. прибора 0 А.

Вывод: Максимальная абсолютная погрешность прибора превышает допускаемую абсолютную погрешность прибора – прибор не годен для измерений