Анализ методов измерения сопротивлений, мощности и электроэнергии. Методические указания к лабораторным работам по курсу «Метрология и электрические и

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра электрооборудования

АНАЛИЗ МЕТОДОВ ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЙ,

МОЩНОСТИ И ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к лабораторным работам по курсу

«Метрология и электрические измерения»

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

Липецк Липецкий государственный технический университет

2013

2

УДК 621.317.3 (07)

Ш 835

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

Шпиганович, А. Н.

Ш 835 Анализ методов измерения сопротивлений, мощности и электроэнергии [Текст]: методические указания к лабораторным работам по курсу «Метрология и электрические измерения» /А. Н. Шпиганович, Ю. А. Шурыгин. − Липецк: Изд-во ЛГТУ, 2013. − 19 с.

Рассмотрены вопросы техники безопасности и особенности выполнения

лабораторных работ «Анализ методов измерения сопротивлений электрической

цепи», «Анализ методов измерения мощности и электрической энергии». Ос-

новное внимание уделено оценке точности измерения сопротивлений, опреде-

лению класса точности ваттметров и счетчиков электроэнергии.

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. 3. Ил. 5. Библиогр. : 5 назв.

© ФГБОУ ВПО «Липецкий государственный технический университет», 2013

4

Лабораторная работа №1

Анализ методов измерения сопротивлений электрической цепи

Цель работы: изучение методов измерения сопротивлений электрических цепей с использованием амперметра и вольтметра, а также универсального изме-

рительного прибора Р4833.

1. Техника безопасности

Убедиться в том, что лабораторный стенд находится в отключенном состоя-

нии. Проверить изоляцию соединительных проводов и выполнить сбор электри-

ческой схемы исправными проводниками. После проверки правильности монтажа исследуемой цепи лаборантом включить лабораторный стенд и выполнить опыт.

Перед началом следующего опыта отключить питание от установки, выполнить сбор соответствующей электрической схемы, перед включением вновь показать её лаборанту и только после его разрешения подать напряжение на установку. Необ-

ходимо придерживаться такой последовательности действий при выполнении всех экспериментов.

При поданном напряжении не допускается выполнять присоединения или отключения соединительных проводов. Такие операции разрешается выполнять только после отключения лабораторного стенда от питающей сети. При аварий-

ном срабатывании автомата необходимо оповестить лаборанта или преподавателя.

Продолжать работу допускается только после проверки стенда.

На первом занятии студенты проходят инструктаж по технике безопасно-

сти. По окончании инструктажа сотрудник университета и инструктируемые сту-

денты заполняют соответствующий журнал и ставят свои росписи. К выполнению лабораторной работы допускаются студенты, прошедшие инструктаж по технике безопасности.

5

2.Задание

Впроцессе выполнения лабораторной работы студенты должны:

− ознакомиться с конструкцией и принципом работы измерительных прибо-

ров, расположенных на лабораторном стенде;

−произвести измерение образцовых сопротивлений косвенным методом с применением амперметра и вольтметра;

−измерить сопротивление калиброванного шунта с использованием уни-

версального измерительного прибора Р4833;

− выполнить измерение сопротивлений МЛТ R1 R3 с помощью магнито-

электрического (или цифрового) омметра;

− определить относительную чувствительность универсального измери-

тельного прибора Р4833; − измерить величину сопротивления разомкнутых и замкнутых контактов

электромагнитного реле с использованием омметра.

3. Оборудование и средства исследований

Объектом исследований являются методы измерения сопротивлений элек-

трической цепи. В процессе проведения лабораторных экспериментов применя-

ются: магнитоэлектрический и цифровой омметры, магнитоэлектрический ампер-

метр, магнитоэлектрический и электромагнитный вольтметры, универсальный измерительный прибор Р4833, калиброванный шунт, образцовые сопротивления,

источник постоянного тока.

4.Порядок выполнения

1.Выполнить измерение каждого образцового сопротивления RX по элек-

трическим схемам, представленным на рис.1.а,б. Перед проведением опытов установить переключатели диапазонов измерения приборов на наибольшие значе-

6

ния. Входное напряжение выпрямителя изменять от нуля до требуемой величины, не допуская превышение допустимого значения тока резистора, которое указано на каждом сопротивлении.

Рис.1. Электрические схемы замещения для измерения сопротивлений косвенным методом:

а – к измерению сопротивлений незначительной величины; б – к измерению сопротивлений значительной величины

Экспериментальные данные, полученные при выполнении опытов №1 и №2, свести в табл.1.

Таблица 1

Экспериментальные данные к определению величин сопротивлений

2. Измерить величины образцовых сопротивлений с применением универсального измерительного прибора Р4833. Неизвестное сопротивление RX присоединить к средству измерения согласно схеме, предназначенной для определения сопротивлений в диапазоне от 10-4 до 102, представленной на рис.2. Перед началом работы следует отжать кнопки «МО-2», «МО-4», «П», «ПmV», «Л», «Rл», «±», «Rл», « »,« », остальные кнопки и другие органы управления – в любом положении. На панели универсального измерительного прибора Р4833 следует нажать кнопки «Г», «БМ». Подключить шнур питания к источнику питания и нажать кнопку «СЕТЬ».

7

RX

1

2

T1 П1 П2 T2

Рис. 2. Электрическая схема к измерению величин образцовых сопротивле-

ний с использованием универсального измерительного прибора Р4833: 1 – калиброванный провод сопротивлением 0,0012-0,0015 Ом; 2 – универсальный измерительный прибор Р4833

Нажать кнопки «МО-4» и «±». Подключить измеряемое образцовое сопро-

тивление RX к зажимам «Т1», «П1», «П2», «Т2». Установить выбранный множи-

тель N на переключателе плеч отношения «×N». Установить стрелку гальваномет-

ра на нуль вращением ручек декадных переключателей вначале при нажатой кнопке « », а затем при нажатой кнопке « ». Определить значение образцового сопротивления RX по зависимости

RX N RM ,

где N – отношение сопротивлений плеч отношения; RМ – значение сопротивления плеча сравнения, Ом. Величину сопротивления RМ можно вычислить по формуле

RM Rср +R0 ,

где R ср − сопротивление, указанное на корпусе прибора Р4833, Ом; R 0 − началь-

ное сопротивление плеча сравнения, не превышающее 0,015 Ом.

На основании полученных результатов вычислить абсолютную и относи-

тельную погрешности измерения образцовых сопротивлений косвенным методом с использованием амперметра и вольтметра, а также прибора Р4833.

3. Измерить сопротивление калиброванного шунта с помощью омметра,

прибора Р4833. При использовании измерительного прибора Р4833 калиброван-

ный шунт следует включить по схеме, представленной на рис.2. Определить при-

8

веденную погрешность шунта и на основании полученного результата выявить к какому классу точности его можно отнести.

4. Выполнить измерение сопротивлений МЛТ R1 R3 с помощью магнито-

электрического (или цифрового) омметра. Вычислить абсолютную и относитель-

ные погрешности измерения сопротивлений R1 R3 , используя в качестве дей-

ствительного значения измеряемой величины показания омметра.

5. Определить относительную чувствительность универсального измери-

тельного прибора Р4833. При измерении R01 0,1 Ом следует уравновесить мост

где SМ − чувствительность мостовой схемы по току к изменению регулируемого параметра;SГ − чувствительность гальванометра.

6. Измерить величину сопротивления разомкнутых и замкнутых контактов электромагнитного реле с использованием омметра.

5. Содержание отчета

Требования к структуре и содержанию отчета по лабораторным работам нормируются стандартом организации СТО-12-2012 [1]. Оформление титульного листа, текста, формул, таблиц, рисунков, списка литературы отчета должно соот-

ветствовать требованиям стандарта организации СТО-13-2011 [2].

6.Контрольные вопросы

1.Методы измерения сопротивлений электрических цепей.

2.Принцип действия, конструктивное исполнение омметров, шунтов, мо-

стов постоянного и переменного тока.

9

3. Погрешность измерения. Определение и классификация.

4.Причины возникновения погрешностей измерения мостовыми методами

испособы их минимизации.

5.Особенности расчета чувствительности мостов.

Лабораторная работа №2

Анализ методов измерения мощности и электрической энергии

Цель работы: изучение методов измерения активной, реактивной мощности и энергии, коэффициента мощности в трехфазных сетях низкого напряжения.

1. Техника безопасности

Перед проведением эксперимента необходимо убедиться в том, что лабора-

торный стенд находится в выключенном состоянии. Затем проверить изоляцию соединительных проводов и собрать электрическую схему исправными проводни-

ками. После проверки правильности монтажа исследуемой цепи лаборантом включить лабораторный стенд и выполнить опыт. Перед началом следующего опыта выключить питание от установки, собрать соответствующую электриче-

скую схему и перед включением вновь показать лаборанту. В случае правильного монтажа подать напряжение и приступить к выполнению эксперимента. Необхо-

димо придерживаться такой последовательности действий при выполнении всех опытов. В случае поданного напряжения запрещается выполнять присоединения или отключения соединительных проводов. Такие операции производятся только после отключения лабораторного стенда от питающей сети. При аварийном сра-

батывании автомата следует немедленно оповестить лаборанта или преподавате-

ля. Возобновление работы допускается только после проверки стенда.

К выполнению лабораторной работы допускаются студенты, прошедшие инструктаж по технике безопасности, который проводится на первом занятии. По

10