Поверка и калибровка средств электрических измерений. Задачи и методические указания для практических занятий. Учебное пособие

имеет пределы по току и пределы основной допускаемой погрешности, приведенные в таблице.

Поверка осуществляется с условием, что соотношение абсолютных погрешностей поверяемого и эталонного средств измерений не более 0,2.

Выясните, правильно ли выбран калибратор по погрешности. Ответ. Правильно.

1.3. Выбор значения частоты переменного тока

При поверке амперметров, вольтметров, ваттметров и варметров на переменном токе выбор частоты можно проводить, пользуясь алгоритмической схемой, представленной на рис. 3. Алгоритмическая схема составлена на основе ГОСТ 8.497-83.

Задача 1.12. При каком значении частоты переменного тока следует поверять амперметр типа Э377 класса точности 1,5, у которого не указана нормальная частота?

Решение. Воспользуемся алгоритмической схемой (рис. 3). Амперметр типа Э377 – прибор электромагнитной системы (буква «Э») предназначен для измерения в цепях переменного тока. Читаем первый вопрос в ромбе «Указан диапазон частот?». Убедившись, что на амперметре типа Э377 диапазон частот не указан, выбираем ответ «Нет» и переходим к следующему вопросу в ромбе «Указана нормальная частота?». Ответ на этот вопрос также «Нет», поэтому амперметр типа Э377 следует поверять на частоте переменного тока 50 Гц.

Задача 1.13. На каких частотах переменного тока следует провести периодическую поверку образцового вольтметра типа Д566/10, у которого нормальная область частот 45-1000 Гц?

11

КОНЕЦ

Рис. 1.3

12

Решение Воспользуемся алгоритмической схемой (рис. 3). Вольтметр типа Д566/10 - прибор электродинамической системы (буква «Д») предназначен для измерения в цепях переменного тока. Читаем первый вопрос в ромбе «Указан диапазон частот?». Ответив «Да», читаем следующий вопрос «После выпуска или ремонта?». Ответив «Нет» (поверка периодическая), читаем следующий вопрос в ромбе «Прибор образцовый?». Ответив «Да», читаем следующий вопрос «Диапазон содержит 50 Гц?». Ответив «Да», выясняем, что вольтметр, указанный в условии задачи, следует поверить на трех частотах переменного тока: на частоте 50 Гц, на конечной частоте диапазона 1000 Гц и на среднеквадратической частоте 212 Гц.

Задача 1.14. На какой частоте переменного тока следует провести периодическую поверку рабочего вольтметра типа Ц84 с нормальным диапазоном частот 400-1000 Гц?

Ответ. 633 Гц.

Задача 1.15. На каких частотах переменного тока следует поверять ваттметр типа Д568 после ремонта? Нормальный диапазон частот составляет 45-2500 Гц.

Ответ. На трех частотах: 45 Гц, 2500 Гц и на любой промежуточной частоте между 45 Гц и 2500 Гц.

1.4. Вычисление погрешности и вариации показаний

Погрешность амперметров, вольтметров, ваттметров и варметров нормируется в приведенной форме. Приведенная погрешность вычисляется как отношение абсолютной погрешности Х к нормирующему значению прибора ХN

Абсолютную погрешность поверяемого прибора вычисляют как разность его показания Хп и действительного значения измеряемой величины. За действительное значение принимают показание эталонного средства измерения Хо

Предел допускаемой приведенной погрешности п приборов равен числовому обозначению класса точности К

13

Приведенная вариация b вычисляется как отношение абсолют-

Абсолютную вариацию поверяемого прибора вычисляют как модуль разности показаний эталонного средства измерения при проверке прибора вверх по шкале Хо1 и вниз по шкалеХо2 на одной и той же отметке поверяемого прибора

Подставив (1-10) в (1-9), получим формулу (1-11) для вычисления приведенной вариации

Задача 1.16. Вычислить абсолютную и приведенную погрешности поверяемого амперметра с диапазоном измерения 0 – 10 А, если он показал 6.2 А, а эталонный – 6.4 А.

Ответ. –0.2 А; -2 %.

Задача 1.17. Проверили два вольтметра: один с диапазоном измерения 50 – 250 В, другой с диапазоном –250 - 0 - +250 В. Вычислить приведенные погрешности вольтметров, если при измерении напряжения 180 В оба вольтметра показали 185 В.

Указание. Измеряемое значение напряжения принять за действительное значение.

Ответ. 2 %; 1 %.

Задача 1.18. Вычислить действительное значение измеряемой мощности, если ваттметр с диапазоном измерения 0–1000 Вт показывает 500 Вт, а приведенная погрешность при этом равна –3 %.

Ответ. 530 Вт.

14

Задача 1.19. Был проверен вольтметр типа С502/2 класса точности 0,5 с диапазоном измерения 0-75 В. В таблице приведены показания образцового прибора (ОП) вверх и вниз по шкале для пяти отметок поверяемого вольтметра (ПВ).

Вычислите абсолютные и приведенные погрешности, приведенную вариацию показаний, сравните их с пределом допускаемых значений и сделайте заключение о годности вольтметра.

Ответ. Негоден.

Задача 1.20. Имеются два вольтметра: один с диапазоном измерения 50-250 В, другой с диапазоном –250 – 0 +250 В. Вычислите приведенную погрешность вольтметров, если при измерении напряжения 220 В оба вольтметра показали по 225 В. У которого из вольтметров приведенная погрешность больше? Почему?

Ответ. У первого. Нормирующее значение меньше.

напряжения равен 1,0.

Вычислите: 1) показание выпрямительного вольтметра Uп, градуированного в действующих значениях синусоидального напряжения с коэффициентом формы 1,11; 2) показание электромагнитного вольтметра; 3) погрешность измерения выпрямительным вольтметром из-за формы напряжения.

Решение.

1) Действующее значение напряжения U и среднее значение Uср связаны соотношением U = kф Uср . Среднее значение за период напряжения, заданного по условию, равно Uср = Um. Показание выпрямительного вольтметра равно Uп = 1,11 Um = 1,11 100 = 111 В.

15

2) Электромагнитный вольтметр измеряет действующее значение напряжения независимо от формы, которое равно U = 1,0 Um = 1,0 100 = 100 В.

3) Погрешность измерения напряжения выпрямительным вольтметром из-за формы равна

= 100(Uп-U)/U = 100(1,11-kф)/kф = 100 (1,11–1,0)/1,0 = 11% .

Задача 1.22. Как можно вычислить действующее значение напряжения несинусоидальной формы по показанию выпрямительного вольтметра, шкала которого градуирована с коэффициентом

1,11?

Решение. Действующее значение напряжения несинусоидальной формы и его среднее значение связаны соотношением

U = kф Uср ,

где kф – коэффициент формы несинусоидального напряжения.

По показанию выпрямительного вольтметра Uп, шкала которого градуирована с коэффициентом 1,11, можно вычислить среднее значение

Uср = Uп / 1,11.

Объединив обе формулы, получаем формулу для пересчета

Амперметр показал 1 А. Коэффициент формы для треугольного тока равен kф = 1,16. Вычислите:

1)погрешность измерения, обусловленную формой тока;

2)действующее значение тока треугольной формы.

Ответ. 1) –4,31 %; 2) 1,045 А.

Задача 1.24. Для поверки вольтметра класса точности 2,5 с числовыми отметками на шкале 10-20-30-40-50 В использовали эталонный вольтметр класса точности 0,2, у которого диапазон изме-

16

рения 0 – 60 В и на шкале 150 делений. На поверяемых отметках эталонный вольтметр показал соответственно 27,3, 52,8, 72,0, 98,0 и 127,7 делений. Вычислите погрешности на всех отметках поверяемого вольтметра, выразив их в делениях эталонного вольтметра.

Методические указания. Чтобы выразить погрешность поверяемого прибора в делениях эталонного, необходимо погрешность поверяемого прибора разделить на цену деления эталонного прибора.

Ответ. На отметке 10 В погрешность –2,3 деления.

2. ПОВЕРКА И КАЛИБРОВКА АНАЛОГОВЫХ ОММЕТРОВ И МЕГАОММЕТРОВ

2.1. Вычисление чувствительности

Первый способ. Чувствительность омметров и мегаомметров SR

Изменение входного сопротивления R находят по шкале поверяемого прибора как разность показаний на отметках R’ и R”, ближайших к поверяемой отметке R слева и справа (см. рис.).

R’ R R”

l

17

Второй способ. Чувствительность вычисляют по формуле

где Lш – длина шкалы поверяемого омметра, Rср – серединное сопротивление, равное показанию омметра на отметке, расположенной в геометрической середине шкалы, R – показание омметра на поверяемой отметке. Второй способ годится для омметров, имеющих нулевую отметку на краю шкалы и механический противодействующий момент.

Задача 2-1. У магнитоэлектрического омметра типа М371 класс точности К=1,5, длина шкалы Lш=82 мм, серединное сопротивление равно Rср=10 Ом, противодействующий момент механический.

Числовые отметки на шкале 0, 1, 2, 3, 4, 5, 10, 20, 30, 50, 100 Ом.

Вычислите чувствительность омметра на всех числовых отметках и постройте график изменения чувствительности вдоль шкалы.

Указания к решению. Для омметра применима формула (2-2). Задача 2-2. На рисунке показа-

на шкала мегаомметра типа М1101М. Числовая отметка R в пределах диапазона измерения, ближайшая к ней нечисловая отметка слева R’ и справа R”, расстояние между числовой отметкой и ближайшей к ней отметкой

слева l’ и справа l” приведены в таблице 1 для шкалы «Мегаомы» и в таблице 2 для шкалы «Килоомы».

18

Вычислите чувствительность на всех числовых отметках и постройте график изменения чувствительности вдоль шкалы.

Указания к решению. Воспользуйтесь формулой (2-1).

Ответ. На отметке 0,05 МОм чувствительность равна 4 10 –4 мм/Ом.

2.2. Выбор эталонного магазина сопротивления

Для определения основной погрешности аналоговых омметров и мегаомметров в качестве эталонного (образцового) средства измерения используют магазин сопротивления. Такой магазин сопротивления согласно стандарта ГОСТ 8.409-81 “Омметры. Методы и средства поверки” должен удовлетворять трем требованиям:

1)иметь свидетельство об аттестации в качестве образцового 3-му разряда;

2)иметь предел допускаемой погрешности δо не более 1/5 предела допускаемой основной погрешности поверяемого омметра δп ;

3) обеспечить соответствующую плавность регулирования сопротивления, для этого иметь младшую декаду с сопротивлением ступени Rст.мл.д не более 1/10 предела допускаемой основной погрешности поверяемого омметра п

19

Для большинства отечественных магазинов сопротивления пределы допускаемой основной погрешности задают формулой

где c и d – постоянные числа, указывающие класс точности и записанные в технической документации магазина сопротивления, Rк – конечное значение диапазона изменения сопротивления магазина, равное сумме сопротивлений всех декад, R – значение сопротивления, выставленное на магазине.

Для некоторых магазинов сопротивления, например, типа МСР60М, пределы допускаемой основной погрешности задают формулой

где a и b – постоянные числа, зависящие от класса точности, m – числа декад магазина, R – значение сопротивления, выставленное на магазине. Между формулами (2.5) и (2.6) нет принципиальной разницы, они легко преобразуются одна в другую.

Процедура выбора эталонного магазина сопротивления по по-

грешности такова.

Шаг 1. Вычисляют предел допускаемой погрешности поверяемого омметра в относительной форме для той числовой отметки шкалы, на которой она минимальна.

Шаг 2. Результат шага 1 делят на 5.

Шаг 3. Вычисляют по формуле (2-5) или (2-6) предел допускаемой погрешности магазина для того же значения сопротивления R, что и в шаге 1.

Шаг 4. Сравнивают результат шага 3 с результатом шага 2. Если неравенство (2-3) выполняется, то магазин сопротивления можно использовать в качестве эталонного.

Процедура выбора эталонного магазина сопротивления по плав-

ности регулирования такова.

Шаг 1. Вычисляют предел допускаемой погрешности поверяемого омметра в абсолютной форме для той числовой отметки шкалы, на которой она минимальна.

Шаг 2. Результат шага 1 делят на 10.

20