Контрольні питання

1. Поясніть принцип дії електромеханічного частотоміра, побудованого на базі електродинамічного логометра.

2. Чому середнє значення струму у вимірювальному механізмі електронного конденсаторного частотоміра пропорційно частоті, що вимірюється?

3. Чому похибка вимірювання цифровим частотоміром частоти і періоду залежить від їх значення?

4. Чому на високих частотах точність вище при вимірюванні частоти, а на низьких – при вимірюванні періоду? Як можна підвищити точність вимірювання періоду?

Лабораторна робота № 7-б вимірювання інтервалів часу і кутів фазового зсуву

МЕТА РОБОТИ - виміряти електромеханічними і електронними приладами інтервал часу і кут фазового зсуву заданих електричних сигналів в режимах, що забезпечують необхідну похибку вимірювань.

Внаслідок виконання лабораторної роботи студент повинен

– знати: будову і принцип дії аналогових і цифрових і фазометрів, що використовуються в експериментах, а також схеми їх включення із застосуванням масштабних перетворювачів;

– вміти: вибрати оптимальні умови і режим роботи вивчених приладів при вимірюванні заданих параметрів; оцінити похибку вимірювань.

Основні положення

Для вимірювання кута фазового зсуву двох сигналів як прилади безпосередньої оцінки застосовують електромеханічні /1, с. 135-136, 140/, електронні /1, с. 164-166/ і цифрові /1, с. 238-240/, фазометри, а також електронно-променеві осцилографи /1, с. 238-240/.

Електромеханічний фазометр, виконаний на базі електродинамічного логометра, застосовують в експерименті для вимірювання різниці фаз між струмом навантаження і наругою мережі 220 V. Схема включення такого фазометра подасться на рис.7.1.

Більшою чутливістю, амплітудним і частотним діапазоном володіють електронні фазометри. Електронний фазометр має великий вхідний опір, тому вимірює лише різницю фаз між напругами на його входах. Для визначення кута фазового зсуву між струмом навантаження і напругою мережі таким фазометром потрібні спеціальні схеми його включення з застосуванням масштабних перетворювачів струму в напругу.

Обладнання стенду

Лабораторний стенд укомплектований генератором сигналів спеціальної форми Г6-29, а також вимірювальними приладами:

електромеханічним щитовим частотоміром;

цифровий частотоміром Ч3-33;

електронним частотоміром Ф5043;

електромеханічним щитовим фазометром;

електронним фазометром Ф2-1;

електронно-променевим осцилографом.

Лабораторний стенд містить два незалежних електричних кола для формування і вимірювання сигналів, зсунутих на фазовий кут.

Зовнішній вигляд стенда показаний на рис. 7.1.

ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ

1. Вивчити теоретичний матеріал згідно з основними положеннями лабораторного дослідження.

2. Виконати попередні розрахунки:

Рисунок 7.1 - Лицьова панель стенда лабораторної роботи № 7

Наведіть схему включення електромеханічного та електронного фазометрів із застосуванням масштабних перетворювачів струму і напруги та розрахуйте їх параметри.

Електронний фазометр типу Ф2-1, що використовується в експерименті, вимірює різницю фаз α між двома гармонічними напругами U₁ та U₂ на його входах з номінальним значенням в діапазоні (0,5-50) V. Входи приладу мають загальний заземлений вузол. Для вимірювання кута фазового зсуву φ між струмом I і напругою мережі 220V прилади вмикають по схемі рис. 7.2,а.

Рисунок 7.2 - Схема включення злектромеханічного фазометра Рφ_І і електронного фазометра

типу Ф2-1 (а) і векторні діаграми струму кола і напруг на входах приладу (б)

У цьому випадку струм І перетворюється в напругу U_R1=I∙R₁ за дотомогою резистора R₁. Для зменшення рівня напруги мережі U до номінального значення наяруги фазометра застосовується подільник напруги R2÷R3. При такому включенні показ приладу α відповідає фазовому зсуву між напругами Ú₁=Ú_R1 i Ú₂= –Ú_R2 (див. рис. 7.2,б). Шуканий кут зсуву фаз φ між струмом Í і напругою Ú визначиться як φ=±(180°–α). Вибір знаку визначається характером реактивного навантаження.

Розрахуйте значення опору R₁, R₂ і R3, якщо струм регулюється навантаженням Z_H в діапазоні від 1,8 до 3,2А.