Контрольные вопросы

1.Определить сопротивление измерительного шунта для заданных условий.

2. Рассчитать параметры измерительного трансорматора тока.

3. Привести схемы расширения пределов измерения амперметра.

4.Для чего необходимо расширение преледов измерения измерительных механизмов?

Лабораторная работа 5 измерение напряжения. Поверка вольтметров

Цель: исследование общих свойств вольтметров и влияния, которое они оказывают на измеряемую схему, овладеть методами поверки вольтметра

Основные сведения

Приборы, применяемые для измерения напряжений характеризуются родом тока, частотой, формой кривой, требуемой точностью. Наибольшее распространение для измерения напряжения получили методы непосредственной оценки и сравнения.

Для непосредственной оценки используются вольтметры – показывающие приборы со стрелочным или цифровым отсчетом. В цепях постоянного тока измерение напряжения производится приборами магнитоэлектрической, электромагнитной, электродинамической, электростатической систем, компенсатора­ми, цифровыми и аналоговыми приборами. В цепях переменного тока чаще всего используют приборы электромагнитной и электродинамических си­стем, выпрямительные вольтметры. В диапазоне звуковых радиочастот в основном используют электростатические, выпрямительные, термоэлек­трические, цифровые и аналоговые электронные вольтметры. Вольтметры, в зависимости от системы, режима работы преобразователя измеряют амплитудное, среднее или действующее значения напряжения

Среднеквадратическое значение напряжения – это среднеквадратическое из мгновенных значений напряжения за время измерения или за период:

. (5.1)

Среднее значение – его среднее арифметическое, из абсолютных

мгновенных значений за время измерения иди за период:

. (5.2)

Средневыпрямленное значение – его среднее арифметическое

из абсолютных мгновенных значений за время измерения или за период:

. (5.3)

Амплитудное значение:

, (5.4)

где U(t) - мгновенное значение напряжения.

Форма кривой напряжения характеризуется:

а) коэффициентом формы:

;

б) коэффициентом амплитуды:

;

в) коэффициентом усреднения:

= ; ; .

Электромеханические вольтметры систем измеряют среднеквадратические значения напряжений, так как у них угол отклонения подвижной части пропорционален квадрату тока или напряжения. В электронных приборах имеется только один тип измерительного преобразователя (обычно средневыпрямленного или амплитудного значения), а на практике поч­ти всегда необходимо измерять среднеквадратичное значение напряжения.

При измерении такими приборами напряжения в цепях, где форма кривой отличается от синусоидальной, возникают погрешности, зависящие от степени искажения синусоиды. Поэтому всегда нужно четко знать, какие значения напряжения измеряет прибор, и в каких значениях он проградуирован. Учитывая это, можно существенно уменьшить методическую погрешность измерения, а зная коэффициенты формы и амплитуды – расчетным путем ее устранить.

В общем, виде при подключении измерительного прибора к объекту измерения в измерительной цепи из-за потребления вольтметром мощности изменяется ее режим.

При измерении напряжения на нагрузке R (рис. 5.1) в цепи с источником энергии, ЭДС которого Е и внутреннее сопротивление R_0E, вольтметром с внутренним сопротивлением R_B имеет место относитель­ная методическая погрешность:

, (5.6)

где U – действующее значение на нагрузке до включения вольтметра;

U _x – измеренное вольтметром напряжение на нагрузке R.

Из выражения (5.6),следует, что с увеличением внутреннего сопро­тивления вольтметра методическая погрешность измерения напряжения уменьшается. Это особенно важно учитывать в маломощных измерительных цепях, где должно быть оценено потребление мощности вольтметром. Вход­ное сопротивление вольтметра может быть определено по паспортным дан­ным на его шкале или по величине падения напряжения на его обмотке (показание самого вольтметра) и по проходящему через прибор току (рис. 5.2).

Рисунок 5.1 – Схема измерения Рисунок 5.2 – Схема для определения

напряжения на нагрузке вольтметра внутреннего сопротивления

Задание

1. Ознакомится с конструкцией приборов различных систем, предназначенных для измерения напряжения, и электрической схемой стенда.

2. Произвести замер различных значений напряжений цифровыми приборами, приборами электромагнитной, магнитоэлектрической и других систем.

3. Оценить погрешность измерения и факторы, влияющие на ее величину – обработать и записать результаты измерений.

4. Провести поверку вольтметра в соотвествии с методикой, изложенной в лабораторной работе 3.

Порядок выполнения работы

1. Собрать электрическую схему, состоящую из источника тока, нагрузки амперметра, образцового и исследуемого вольтметров (рис. 5.3).

Рисунок 5.3 – Схема поверки вольтметра

2. Изменяя величину измеряемого напряжения с помощью регулируемого источника тока, зафиксировать показания образцового и исследуемого вольтметра. Оценить абсолютную и относительную погрешность измерения напряжения. Результаты измерений и расчетов занести в таблицу 5.1.

Таблиця 5.1 – Результаты измерений напряжения

Показания поверяемого вольтметра Un, A	Показания образцового вольтметра,А			Абсолютные погрешности			Относитель-ные погрешности,%			При-веден-ная пог-реш-ность ,%	Вари-ация пока-заний b,%		Поп-равка θ ,А
	Uов	Uоу		Δв	Δу		в	у
1	2		3	4		5	6		7	8		9	10

3.Построить на одном чертеже зависимость  = ƒ(U) для образцового PVо и поверяемого РVп приборов.

4. Измерить на разных пределах приборов электромагнитной системы одно и тоже значение тока.

5. В отчете привести электрические схемы и данные поверки (табл.5.1), графики зависимости  = ƒ(U), сделать выводы по результатам поверки вольтметра, погрешностям измерения.