Метрология Вар.№11

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Уральский государственный университет путей сообщения

Кафедра:

Электрические машины

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

вариант № 11

по дисциплине: Метрология, стандартизация и сертификация

Проверил Выполнил

преподаватель студент гр. СО-211

Бердников И.А. № зач. кн. 11-СОт-111

Кузнецов А.И.

Екатеринбург

2013

Контрольное задание №1

Поверка амперметра и вольтметра

Амперметр магнитоэлектрической системы с пределом измерения по току и пределом сигнала измерительной информации делений, имеет оцифрованные деления от нуля до , проставленные на каждой пятой части шкалы сигнала измерительной информации. Причем стрелки обесточенных приборов занимают нулевое положение.

Поверка амперметра осуществлена образцовым амперметром той же системы и таким же пределом измерения. При поверке установлены абсолютные погрешности для каждого из пяти оцифрованных значений измеряемой величины.

Значения абсолютных погрешностей и предел измерения амперметра приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1.

Абсолютная погрешность

+0,03

-0,04

+0,05

-0,06

+0,07

Примечание: абсолютная погрешность указана для каждого оцифрованного деления шкалы после нуля в порядке возрастания, включая предел измерения по току для амперметра.

При решении задания необходимо:

1. Указать условия поверки приборов.

2. Определить поправки измерений.

3. Построить график поправок.

4. Определить относительные погрешности.

5. Определить приведенные погрешности.

6. Указать к какому классу точности относится данный прибор.

7. Дать определения всех погрешностей, которые использованы в данном задании.

Решение:

1. Поверка - определение погрешностей средства измерений и установление его пригодности к применению.     При проведении поверки должны быть соблюдены следующие условия:

1)  Температура окружающего воздуха:

   а) (20±2) °С - для классов точности 0,05-0,5;

   б) (20±5) °С - для классов точности 1,0-5,0;

2) Относительная влажность воздуха 30-80%;

3) Атмосферное давление 84-106 кПа.

4) Показания приборов отсчитывают в направлении, перпендикулярном к шкале.

5) Приборы, отградуированные с калиброванными проводами, поверяют совместно с этими проводами. Приборы, отградуированные с соединительными проводами определенного сопротивления, поверяют совместно с эквивалентным сопротивлением, равным сопротивлению этих проводов.

6) Трехфазные приборы поверяют при симметричном напряжении и равномерной нагрузке фаз по ГОСТ 8476.

Примечание. Трехфазные многоэлементные ваттметры допускается поверять в однофазной схеме включения (при последовательно соединенных токовых цепях и параллельно соединенных цепях напряжения), если такое указание имеется в ТД на приборы конкретных типов.

7) Приборы постоянного и переменного тока поверяют следующим образом:

7.1. Приборы, используемые в качестве рабочих, поверяют на постоянном и переменном токе.

7.2. При периодической поверке рабочие электродинамические приборы частотой до 100 Гц допускается поверять только на постоянном токе.

8) На переменном токе, как правило, поверка приборов проводится методом сличения. Частота переменного тока должна соответствовать указанной на приборе. При отсутствии этого указания проверка проводится на частоте 50 Гц. Если на шкале указан диапазон частот, определять основную погрешность можно при любой частоте этого диапазона.

9) Многодиапазонные приборы допускается поверять на всех числовых отметках шкалы лишь на одном диапазоне измерений, на остальных диапазонах достаточно проводить поверку на двух отметках шкалы: на числовой отметке, соответствующей нормирующему значению шкалы, и числовой отметке, на которой получена максимальная погрешность на полностью проверяемом диапазоне измерений.

Приборы с несколькими шкалами или приборы, измеряющие несколько величин, должны быть поверены на каждой шкале и по каждой измеряемой величине отдельно.

Приборы с двусторонней шкалой поверяют на всех числовых отметках левой и правой частей шкалы.

10) Если перед началом поверки средства измерений находились в условиях, отличающихся от нормальных условий применения, то поверку следует начинать после выдержки их в нормальных условиях в течение времени, установленного в технической документации на конкретный прибор.

2. Поправки измерений:

Абсолютная погрешность, взятая с обратным знаком, называется поправкой измерительного прибора (величина, которая должна быть алгебраически прибавлена к показанию измерительного прибора или к номинальному значению меры, чтобы исключить систематические погрешности и получить значение измеряемой величины или значение меры, более близкое их истинным значениям).

Внесем в таблицу 2 поправки измерений для каждого оцифрованного деления шкалы после нуля.

Таблица 2.

Оцифрованные деления шкалы(I), А	3,0	6,0	9,0	12,0	15,0
Поправки измерений, А	-0,03	+0,04	-0,05	+0,06	-0,07

3. График поправок будет иметь вид:

Рис.1.

4. Относительную погрешность в процентах найдем из отношения , где - абсолютная погрешность измерений, - действительное, или измеренное значение величины.

5. Приведенную погрешность в процентах определим из отношения , где - абсолютная погрешность измерений, - нормируемое значение (т.к нижний предел измерения равен нулю, то принимаем равным верхнему пределу измерений).

6. Число, обозначающее класс точности (девять классов - 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0и т.д), является наибольшей приведенной погрешностью прибора на всех отметках рабочей части его шкалы.

Так как наибольшая приведенная погрешность составляет , то данный прибор относится к классу точности 10.

Полученные результаты сведем в таблицу3:

Таблица 3.

№ п.п	Оцифрованные деления шкалы	Погрешности			Класс точности
		абсолютная	относительная	приведенная
	А	А	%	%	%
1	3	+0,03	+1,01	+3	10
2	6	-0,04	-0,66	-4
3	9	+0,05	+0,56	+5
4	12	-0,06	-0,5	-6
5	15	+0,07	+0,47	+7

7. Погрешность измерения – отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины. (Погрешность измерения характеризует точность измерения).

- Разница между результатами измерения и истинным значением измеряемой величины называется абсолютной погрешностью измерения.

Абсолютная погрешность показывает, на сколько мы ошибаемся при измерении некоторой величины .

- Относительная погрешность измерения- отношение абсолютной погрешности к истинному значению измеряемой величины .

- Относительная погрешность показывает, на какую долю от истинного значения величины мы ошибаемся.

- Приведенная погрешность  измерения - отношение абсолютной погрешности средства измерения к условно принятому значению величины, постоянному во всем диапазоне измерений или в части диапазона.

если шкала прибора односторонняя, то есть нижний предел измерений равен нулю, то определяется равным верхнему пределу измерений;

если шкала прибора двухсторонняя, то нормирующее значение равно ширине диапазона измерений прибора.

Контрольное задание №2

Расширение пределов измерения по току и напряжению магнитоэлектрических преобразователей

Магнитоэлектрический преобразователь ИП рассчитан на ток , напряжение и имеет предел сигнала измерительной информации . Числовые данные приведены в таблице 4.

Таблица 4.

Наименование величин	Напряжение ИП	Ток ИП	Предел сигнала измерительной информации	Напряжение	Ток
Единицы измерения	мВ	мА	дел.	В	А
			75	150	1,5

При решении задания необходимо:

1. Определить постоянные по току и напряжению заданного магнитоэлектрического преобразователя ИП до изменения пределов измерения.

2. Привести схемы включения измерительного преобразователя ИП с масштабными преобразователями для расширения пределов измерений по напряжению и току.

3. Вывести формулы для расчета сопротивления шунта и добавочного сопротивления .

4. Рассчитать величины сопротивления шунта и добавочного сопротивления .

5. Определить постоянные по току и напряжению, при условии, что заданными приборами необходимо измерить ток и напряжение .

6. Определить мощности, потребляемые этими приборами после изменения пределов измерения по току и напряжению.

Решение:

1. Определим постоянную измерительного преобразователя по току :

Определим постоянную измерительного преобразователя по напряжению :

2. Схема включения масштабного измерительного преобразователя по току имеет вид:

Рис.2.

Схема включения масштабного измерительного преобразователя по напряжению имеет вид:

Рис.3.

3. Вывод формулы расчета сопротивления шунта :

По I закону Кирхгофа: алгебраическая сумма токов в каждом узле любой цепи равна нулю. То есть:

По II закону Кирхгофа: алгебраическая сумма напряжений на элементах контура электрической цепи равна нулю. То есть:

Так как ,то , отсюда

;

разделив обе части уравнения на , получим:

;

- коэффициент деления тока. Следовательно:

Вывод формулы расчета добавочного сопротивления :

На участке ab:

На участке aс:

, отсюда

Так как -коэффициент деления напряжения, то

4. Произведем расчет величин сопротивления шунта и добавочного сопротивления :

; ;

5. Определим постоянную амперметра , если этим прибором нужно измерять ток :

Определим постоянную вольтметра , если этим прибором нужно измерять напряжение :

6. Рассчитаем мощности, потребляемые этими приборами после изменения пределов измерения по току и напряжению:

Контрольное задание №3

Косвенные методы измерения сопротивления постоянному току.

Для измерения косвенным методом сопротивления постоянному току использованы два прибора магнитоэлектрической системы: амперметр и вольтметр.

Измерения проводили по схеме включения приборов обеспечивающей минимальную систематическую погрешность, при температуре окружающего воздуха .

При решении задания необходимо:

1. Рассчитать величину сопротивления по показаниям приборов.

2. Определить и начертить примененную схему включения приборов.

3. Рассчитать величину сопротивления с учетом выбранной схемы включения приборов.

4. Найти наибольшие погрешности (относительную и абсолютную ) результата измерения заданного сопротивления.

5. Определить, в каких пределах находится действительное значение измеренного сопротивления.

Исходные данные и характеристики приборов приведены в таблице 5.

Таблица 5.

Прибор	Наименование величин	Единицы измерения	Значение
Вольтметр	Предел измерения	В	150
	Ток полного отклонения при ,	мА
	Класс точности	%	0,5
	Напряжение вольтметра	В	130
Амперметр	Предел измерения	А	3
	Падение напряжения на зажимах прибора при ,	мВ
	Класс точности	%	1
	Показание амперметра	А	0,5
Группа приборов		-	А
Температура			20

Решение:

1.Определим величину сопротивления по показаниям приборов:

Приближенное значение измеряемого сопротивления, в соответствии с законом Ома определится как

2. При измерении сопротивления методом двух приборов - амперметра и вольтметра, применяются две схемы (рис.4 и рис.5).

Рис.4

Данная схема используется тогда, когда измеряемое сопротивление мало по сравнению с сопротивлением вольтметра .

Рис.5

Данная схема используется в тех случаях, когда измеряемое сопротивление велико по сравнению с сопротивлением амперметра .

3. Рассчитаем величину сопротивления и определим схему включения приборов:

Правильный выбор схемы зависит от соотношений измеряемого сопротивления с сопротивлением приборов:

Если , то используется схема рис.4

Если , то используется схема рис.5

Так как в данном случае

,

то выбираем схему включения приборов на рис.4

С учетом выбранной схемы включения определим величину сопротивления :

, так как , то