Сравнительный анализ измерительных параметров вольтметров. Методические указания к лабораторной работе по курсу «Метрология и электрические измерения»

1653

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра электрооборудования

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ

ПАРАМЕТРОВ ВОЛЬТМЕТРОВ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к лабораторной работе по курсу

«Метрология и электрические измерения»

Составители: А.Н. ШПИГАНОВИЧ, Ю.А. ШУРЫГИН

Липецк Липецкий государственный технический университет

2013

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра электрооборудования

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ

ПАРАМЕТРОВ ВОЛЬТМЕТРОВ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к лабораторной работе по курсу

«Метрология и электрические измерения»

Составители: А.Н. ШПИГАНОВИЧ, Ю.А. ШУРЫГИН

Липецк Липецкий государственный технический университет

2013

2

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра электрооборудования

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ

ПАРАМЕТРОВ ВОЛЬТМЕТРОВ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к лабораторной работе по курсу

«Метрология и электрические измерения»

Составители: А.Н. ШПИГАНОВИЧ, Ю.А. ШУРЫГИН

Липецк Липецкий государственный технический университет

2013

3

2013УДК 621.317.3 (07)

Ш 835

Рецензент – канд. техн. наук Довженко С.В.

Шпиганович, А. Н.

Ш 835 Сравнительный анализ измерительных параметров вольтметров [Текст]: методические указания к лабораторной работе по курсу «Метрология и электрические измерения» /А. Н. Шпиганович, Ю. А. Шурыгин. − Липецк: Изд-во ЛГТУ, 2013. − 13 с.

Рассмотрены вопросы техники безопасности и особенности выполнения

лабораторной работы «Сравнительный анализ измерительных параметров воль-

тметров». Основное внимание уделено классам точности электроизмеритель-

ных приборов различных систем.

Предназначены для студентов 3 курса очной и заочной форм обучения

факультета автоматизации и информатики, 3 и 4 курсов очно-заочного факуль-

тета, обучающихся по направлению подготовки 140400.62 «Электроэнергетика

и электротехника».

Табл. 4. Ил. 4. Библиогр. : 5 назв.

© ФГБОУ ВПО «Липецкий государственный технический университет», 2013

4

Лабораторная работа

Сравнительный анализ измерительных параметров вольтметров

Цель работы: изучение основных метрологических характеристик группы электроизмерительных приборов различных систем и приобретение навыков по выбору средств измерений для конкретных условий исследований.

1. Техника безопасности

Следует убедиться в том, что лабораторный стенд находится в выклю-

ченном состоянии. Необходимо проверить изоляцию соединительных проводов и выполнить сбор электрической схемы исправными проводниками. После про-

верки правильности монтажа исследуемой цепи лаборант дает разрешение на включение лабораторного стенда, и студенты выполняют опыт. Перед началом следующего опыта обучающиеся обязаны отключить питание от установки,

выполнить сбор соответствующей электрической схемы и перед включением вновь показать её лаборанту, который в случае правильного монтажа разрешит подать напряжение. Необходимо придерживаться такой последовательности действий при выполнении всех экспериментов.

При поданном напряжении запрещается выполнять присоединения или отключения соединительных проводов. В случае необходимости такие опера-

ции производятся только после отключения лабораторного стенда от питающей сети. При аварийном срабатывании автомата студенты должны оповестить ла-

боранта или преподавателя и продолжать работу только после проверки стенда.

К выполнению лабораторной работы допускаются студенты, прошедшие инструктаж по технике безопасности. Инструктаж по технике безопасности проводится на первом занятии преподавателем, проводящим лабораторные ра-

боты по дисциплине «Метрология и электрические измерения». По окончании инструктажа сотрудник университета и инструктируемые студенты заполняют журнал по технике безопасности и ставят свои росписи.

5

2.Задание

Входе выполнения лабораторной работы студенты должны:

− произвести оценку абсолютной, относительной, приведенной погреш-

ностей и определить вариацию показаний электромагнитного вольтметра;

−исследовать частотные характеристики вольтметров;

−определить собственное потребление мощности и входное сопротивле-

ние измерительных приборов;

− исследовать статическую функцию преобразования средств измерений.

В процессе обработки экспериментальных данных обучающимся необхо-

димо выполнить анализ полученных результатов и выявить особенности метро-

логических характеристик приборов различных электромеханических систем.

3. Оборудование и средства исследований

Объектом исследований является группа электроизмерительных прибо-

ров, различающихся между собой по конструктивному исполнению измери-

тельного механизма, среди которых: магнитоэлектрический, электромагнит-

ный, электродинамический, электронный, цифровой, электростатический воль-

тметры и магнитоэлектрический вольтметр с диодным выпрямительным преоб-

разователем. В процессе проведения лабораторных исследований применяются:

регулируемый источник синусоидального тока, генератор синусоидального то-

ка звуковой частоты, комбинированный измерительный прибор.

4.Порядок выполнения

1.Определить абсолютную, относительную, приведенную погрешности

ивариацию показаний электромагнитного вольтметра. В качестве образцового прибора использовать электродинамический вольтметр класса точности 0,2.

Установить указатели вольтметров на нулевое значение шкалы, а электродина-

6

мический прибор выставить по уровню. Электромагнитный и электродинами-

ческий вольтметры включить параллельно к регулируемому источнику пере-

менного напряжения, как показано на рис. 1. Проведение исследований осу-

ществляется при трех заданных значениях напряжения: 60 В, 100 В, 140 В. Ис-

пользуя ЛАТР на выходе источника, установить напряжение на 2-3 вольта меньше заданной величины.

2

Рис. 1. Электрическая схема к исследованию вариации показаний электромагнитного вольтметра

С помощью регулятора Р, не допуская колебания указателя электромаг-

нитного вольтметра и контролируя значение напряжения по электродинамиче-

скому вольтметру, вывести напряжение на уровень 60 В «снизу» и записать по-

казания в табл. 1.

Затем вывести напряжение на 2-3 вольта больше 60 В. За счет регулятора Р, не допуская колебания стрелки исследуемого прибора и контролируя значе-

ние напряжения по образцовому прибору, плавно установить напряжение 60 В

7

«сверху». Занести показания средств измерений в табл. 1. Аналогичным обра-

зом выполнить исследования для 100 В и 140 В.

2. Исследовать частотные характеристики электромагнитного (VЭМ),

электродинамического (VЭД), электронного (VЭ), цифрового (VЦ), электростати-

ческого вольтметров (VЭС) и магнитоэлектрического вольтметра с диодным вы-

прямительным преобразователем (VВ). Средства измерений соединить парал-

лельно и подключить к генератору синусоидального напряжения звуковой ча-

стоты (ГЗ) согласно схеме, приведенной на рис. 2.

Схема к исследованию частотных характеристик вольтметров

В качестве образцового прибора следует использовать электростатиче-

ский вольтметр. Величина заданного напряжения (60-90 В) на выходе генерато-

ра устанавливается и поддерживается на всех частотах с помощью электроста-

тического вольтметра. Частоту следует изменять в диапазоне от 50 Гц до 20 кГц в соответствии с зависимостями: 1 10n ;2 10n ;5 10n , где n=1,2,3,4. Результаты измерений свести в табл. 2.

Таблица 2

Экспериментальные данные по исследованию частотных характеристик измерительных приборов

50

…

…

…

20 кГц

8

На основании полученных данных определить ординаты амплитудно-

частотных характеристик U(f ) : U(f 50) и построить графики амплитудно-

частотных характеристик.

3. Определить собственное потребление мощности и входное сопротив-

ление магнитоэлектрического вольтметра с диодным выпрямительным преоб-

разователем, электромагнитного и электродинамического вольтметров. Иссле-

дуемый прибор соединить последовательно с миллиамперметром (комбиниро-

ванный прибор) и подключить источник регулируемого напряжения, как пока-

2

Рис. 3. Электрическая схема для определения максимальной собственной потребляемой мощности и входного импеданса вольтметра

Установить напряжение, соответствующее конечному значению шкалы, и

записать показание миллиамперметра в табл. 3.

Таблица 3

Опытные данные к определению мощности, потребляемой вольтметром

4. Исследовать статическую функцию преобразования магнитоэлектриче-

ского, электромагнитного, электродинамического, электростатического вольт-

метров и магнитоэлектрического вольтметра с диодным выпрямительным пре-

образователем. В качестве образцового прибора использовать цифровой вольт-

9

метр VЦ. Магнитоэлектрический VM и электростатический VЭС вольтметры подключить к регулируемому источнику постоянного напряжения. Измерения выполнять через каждые 10% от диапазона измерений приборов, т.е. шаг изме-

рений для указанных исследуемых приборов составляет 30 В. Схема представ-

лена на рис. 4. Электромагнитный VЭМ, электродинамический VЭД вольтметры и магнитоэлектрический вольтметр с диодным выпрямительным преобразова-

телем VВ подключить к источнику регулируемого переменного напряжения.

Измерения провести через каждые 10% от диапазона измерений исследуемых приборов, что в данном случае составляет 15 В. Схема приведена на рис. 5.

Рис. 4. Электрическая схема к определению статической функции преоб-

разования измерительных приборов при постоянном напряжении

2

Рис. 5. Электрическая схема к определению статической функции преобразования измерительных приборов при переменном напряжении

10