Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Электротехника. Учебное пособие
.pdf
11
Выполнение лабораторной работы
Перед началом сборки электрической цепи студент должен
ознакомиться с используемыми приборами и оборудованием, убедиться в их исправности и проверить, что лабораторный стенд обесточен. Сборка производится строго в соответствии с заданием, следуя
определенному порядку: сначала соединяются элементы последовательно, затем — параллельно. Для наглядности и удобства можно использовать провода разного цвета, особенно при работе с параллельными участками цепи.
После окончания сборки вся электрическая цепь подлежит обязательной проверке преподавателем или лаборантом. Только после
получения разрешения можно включать цепь под напряжение. Во
время проведения измерений показания всех приборов следует записывать одновременно и быстро, чтобы минимизировать влияние
внешних факторов. Не рекомендуется делать длительные паузы между сериями измерений, а если возникают сомнения в точности полученных данных, замеры необходимо повторить несколько раз.
Результаты измерений каждый студент обязан заносить в свою
рабочую тетрадь. По завершении каждого этапа работы студент представляет преподавателю результаты опытов вместе с простыми контрольными расчетами до того, как будет разобрана электрическая
цепь. Разбирать оборудование и переходить к новому заданию разрешается только после разрешения преподавателя.
Если в процессе исследования стрелка измерительного прибора
уходит за пределы шкалы в обратном направлении, это может говорить о неправильной полярности подключения. В таком случае цепь
немедленно отключают, и провода переключают в правильном порядке. При выходе стрелки любого прибора за пределы шкалы необходимо прекратить подачу напряжения и сообщить об этом преподавателю или лаборанту. Лабораторная работа считается выполненной
12
только после утверждения результатов преподавателем и приведения
рабочего места в порядок. Во время занятия студенты обязаны находиться на своих местах, покидать помещение лаборатории можно исключительно с разрешения преподавателя.
Обработка результатов и оформление отчета
Завершающим этапом лабораторной работы является составление отчета, который отражает все этапы исследования и позволяет
систематизировать полученные знания. Отчет оформляется в соответствии с установленными стандартами, включая ГОСТ 7.32-2017,
ГОСТ 2.105-2019 и внутренним стандартом университета. Он должен
содержать информацию о цели и задачах работы, описание проведенного эксперимента, результаты измерений, графики и выводы.
На титульном листе указываются данные об учебном заведении,
кафедре, номер и название работы, Ф.И.О. студента, группа и дата
выполнения. Цель работы формулируется четко и лаконично, отражая теоретические и практические задачи исследования. Расчетное
задание, выполненное заранее, служит основой для сравнения с экспериментальными данными и является частью допуска к работе.
В экспериментальной части приводятся электрические схемы, таблицы измерений и описание этапов работы.
Обработка результатов включает в себя расчеты по экспериментальным данным, построение графиков и диаграмм, анализ полученных зависимостей. Выводы должны соответствовать цели работы и
демонстрировать уровень усвоения материала. При необходимости
даются ответы на контрольные вопросы, предусмотренные методическими указаниями.
Графическая часть отчета выполняется аккуратно, желательно
карандашом или с использованием специализированного программного обеспечения. Электрические схемы чертятся в соответствии с
13
требованиями ГОСТ, с обязательным обозначением точек соединения
элементов. Векторные диаграммы строятся в масштабе с учетом угловых соотношений. Графики выполняются таким образом, чтобы
начало шкалы начиналось с нуля, а деления были равномерными и
удобными для восприятия. При наличии нескольких функций в одних
координатных осях используются дополнительные шкалы вне основного поля графика.
Независимая переменная откладывается по оси абсцисс, ее обозначение указывается под осью, а единицы измерения — после символа величины. По оси ординат указываются значения измеряемой
величины, ее обозначение и единицы измерения располагаются слева
от оси. Учитывая, что любое измерение имеет погрешность, кривые
строятся так, чтобы они проходили через область вокруг экспериментальных точек, а не точно через них.
Соблюдение правил подготовки, выполнения и оформления лабораторных работ способствует не только безопасному и эффективному проведению экспериментов, но и формированию у студентов
навыков научного мышления, аналитической работы и технического
документирования. Это позволяет глубже понять изучаемые процессы в области электротехники и электроники и применять полученные
знания в дальнейшей учебной и профессиональной деятельности.
14
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1
«ИЗУЧЕНИЕ АНАЛОГОВЫХ И ЦИФРОВЫХ
ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ»
Цель работы: ознакомиться с устройством, принципом действия
и использования электроизмерительных приборов различных систем.
Теоретическая часть
Контроль функционирования электрооборудования выполняется
с применением различных электроизмерительных устройств. Наиболее часто в практической деятельности используются приборы прямого отсчета, позволяющие получать результат измерения без необходимости выполнения дополнительных вычислений. В зависимости
от типа отсчетного устройства различают аналоговые (стрелочные) и
цифровые измерительные приборы.
На шкальной панели аналоговых приборов размещены специальные условные обозначения, которые определяют принадлежность
устройства к определенной классификационной категории. Эти символы играют важную роль: они помогают грамотно подобрать прибор
под конкретные задачи и содержат полезные рекомендации по его
правильному использованию.
Среди всего многообразия электроизмерительных приборов выделяются устройства, предназначенные для измерения основных
электрических величин — таких как сила тока (амперметры), напряжение (вольтметры), электрическое сопротивление (омметры), а также мощность (ваттметры). Подобные приборы применяются как в цепях постоянного, так и переменного тока [1].
На панелях электроизмерительных приборов указываются технические характеристики:
• единицы измеряемых величин (табл. 1.1.1);
• система прибора (табл. 1.1.2);
15
• наличие защиты измерительной цепи от магнитных или элек-
трических полей и вид преобразователя (табл. 1.1.3);
• рабочее положение прибора и испытательное напряжение
изоляции измерительной цепи по отношению к корпусу (табл. 1.1.4);
• род тока и число фаз (табл. 1.1.5);
• класс точности прибора;
• устойчивость к климатическим воздействиям.
Таблица 1.1.1
Единицы измеряемых электрических величин
и их множители
Единицы физических величин
Приставки и множители
наименование
обозначение
приставка
множитель
обозначение
рус.
междунар.
рус.
междунар.
Ампер А A
пета
1015
П
P
Вольт В V
тера
1012
Т
T
Ом
Ом гига
109
Г
G
Фарад Ф F
мега
106
М
M
Генри
Гн H кило
103 к k
Ватт
Вт W гекто
102 г h
Вар
вар
var
дека
101
да
da
Коэффициент
мощности
cos
деци
10-1
д
d
Коэффициент
реактивной
мощности
sin
санти
10-2
с
c
Герц
Гц
Hz
милли
10-3
м m Тесла
Тл T микро
10-6
мк
µ
Сименс
См S нано
10-9
н n Децибел
дБ
dB
пико
10
-12
п p Вебер
Вб
Wb
фемто
10
-15
ф
f
16
Таблица 1.1.2
Системы аналоговых приборов
Система прибора
Обозначение
Система прибора
Обозначение
Магнитоэлектрическая
с подвижной рамкой
Магнитоэлектрическая
с подвижным магнитом
Электромагнитная
Электродинамическая
Ферродинамическая
Электростатическая
Вибрационная
Термопара
(термопреобразователь)
изолированная
Биметаллическая
Термопара
(термопреобразователь)
неизолированная
Таблица 1.1.3
Обозначение наличия и типа защиты измерительного прибора
Наименование
Обозначение
Выпрямитель
Электронное устройство — преобразователь
в измерительной цепи
Магнитный экран
Электрический экран
17
Таблица 1.1.4
Рабочее положение прибора и испытательное напряжение
изоляции измерительной цепи по отношению к корпусу
Наименование
Обозначение
Вертикальное положение
Горизонтальное положение
Наклонное положение (например, 60°) относительно
горизонтальной плоскости
Изоляция измерительной цепи от корпуса испытана под
напряжением 2 кВ
Изоляция измерительной цепи от корпуса испытана под
напряжением 500 В
Прибор испытанию прочности изоляции не подлежит
Осторожно! Прочность изоляции измерительной цепи
не соответствует нормам!
Внимание! Смотри дополнительные указания в паспорте
прибора
Таблица 1.1.5
Обозначение рода тока
Род тока
Обозначение
Постоянный
Переменный
Постоянный и переменный
Трехфазный переменный
Классификация электроизмерительных приборов учитывает их
устойчивость к различным климатическим условиям. В зависимости
от этого они делятся на три основные группы: А, Б и В. Приборы
группы А рассчитаны на эксплуатацию в сухих и обогреваемых помещениях; устройства группы Б — в неотапливаемых помещениях, где
18
возможны значительные колебания температуры и влажности; группа
В включает приборы, предназначенные для работы в сложных условиях открытого поля или на море, где оборудование подвергается воздействию атмосферных осадков, ветра и других внешних факторов.
Согласно требованиям ГОСТ, электроизмерительные приборы
имеют дополнительные классификационные признаки:
• по расположению нулевой отметки на шкале: приборы с одно-
сторонней шкалой, двухсторонней симметричной, двухсторонней
несимметричной и безнулевой шкалой;
• по числу измерительных диапазонов: однопредельные (рабо-
тающие в одном диапазоне) и многопредельные (позволяющие переключаться между несколькими диапазонами);
• по типу отсчетного устройства: со стрелочным, световым или
вибрационным индикатором; с подвижной шкалой; с пишущим механизмом; с цифровым отображением информации;
• по характеру шкалы: с равномерным или неравномерным рас-
пределением делений (в том числе степенным или логарифмическим).
В современной практике широкое распространение получили
приборы с аналоговой стрелкой, световым указателем и цифровой
индикацией. Последние используют электронные методы измерения
и вывода данных, исключающие необходимость преобразования сигнала в механическое движение.
Стрелочный указатель представляет собой подвижную стрелку,
жестко связанную с вращающейся частью механизма. В световых
приборах на ось подвижной системы крепится маленькое зеркальце,
которое освещается специальным источником света. Отраженный луч
проецируется на шкалу и формирует видимое пятно с темной полосой по центру. Такой способ отсчета значительно повышает чувствительность устройства: во-первых, угол отклонения светового луча
вдвое превышает угол поворота самого зеркальца, а во-вторых, увеличение длины луча позволяет добиться высокой точности считывания показаний.
19
На корпусе большинства приборов размещаются вспомогательные элементы — корректор и арретир. Корректор служит для установки стрелки или другого индикатора в нулевое положение перед
началом измерений, что обеспечивает точность показаний. Арретир
же используется для фиксации подвижной части прибора при его перемещении, хранении или транспортировке, предотвращая возможные повреждения.
Абсолютная погрешность. Относительная погрешность.
Одной из ключевых характеристик любого электроизмерительного прибора является его погрешность, которая определяет степень
точности измерений. За действительное (истинное) значение измеряемой величины, как правило, принимают значение, полученное с помощью эталонного или образцового прибора, обладающего высокой
точностью.
Разницу между этим действительным значением (обозначаемым
как α₀) и показанием испытуемого прибора (α) называют абсолютной
погрешностью измерения. Формула для ее расчета выглядит следующим образом:
.
Абсолютная погрешность сама по себе не всегда удобна для
оценки точности, поскольку она зависит от величины самого измеряемого параметра. Поэтому на практике чаще используют относи-
тельную погрешность, обозначаемую как ε (или δ). Относительная
погрешность выражает отношение абсолютной погрешности к действительному значению измеряемой величины и может быть представлена в процентах или долях:
20
В большинстве случаев для характеристики электроизмеритель-
ных приборов пользуются приведенной погрешностью
. Приве-
денной погрешностью называется отношение максимальной абсолютной погрешности к предельному значению измеряемой величины:
Если прибор имеет двухстороннюю шкалу, то
определяет-
ся как , где и
— значения максимального предела
измерений слева и справа от нуля. Для приборов с безнулевой шкалой
, где
— конечное значение рабочей части шкалы.
Необходимость введения приведенной ошибки объясняется тем,
что даже при постоянстве абсолютной погрешности по всей шкале
прибора относительная погрешность не остается постоянной.
Пример. Прибор, предназначенный для измерения постоянного
тока до 200 мА. Максимальная абсолютная погрешность прибора
. Причем эта погрешность условно принимается постоян-
ной для каждой точки шкалы прибора. Относительная же погрешность прибора изменяется для различных измеренных токов.
Таким образом, измерения рекомендуется проводить во второй половине шкалы прибора, то есть там, где относительная
ошибка наименьшая.
Класс точности прибора.
Одним из основных нормируемых параметров электроизмерительных приборов является приведенная погрешность, которая лежит
в основе определения класса точности. Приведенная погрешность,
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]