1.1.3. Измеряемые величины в цепях переменного тока

Сила тока и напряжение в цепях переменного тока изменяются по си-

нусоидальному закону (рис. 1.3). Например, мгновенное значение тока

Для однозначного задания синусоиды необходимо знать три параметра:

амплитудное значение, частоту и начальную фазу. Однако для измерения си-

лы тока и напряжения используется не амплитудное значение, а действующее

(среднеквадратичное). Например, для тока действующее значение :

П ричем измерительные приборы (амперметры и вольтметры) показывают

именно действующее значение.

Смещение синусоиды во времени можно осуществить, если в качестве

нагрузки использовать не только активное сопротивление (резистор) R, но и

реактивное (катушку индуктивности L или конденсатор C). Например, если

выбрать R-C нагрузку, то кривая напряжения будет отставать от кривой тока

на угол ϕ (см. рис. 1.3).

♦ Амперметр

Для измерения силы тока в цепи необходимо, чтобы весь ток прохо-

дил через амперметр, поэтому амперметр (на схемах обозначается РА)

включается в цепь последовательно с сопротивлением нагрузки

(рис. 1.4, а). При проведении измерений необходимо, чтобы измеритель-

ный прибор не вносил искажений в параметры цепи, поэтому амперметр

должен иметь нулевое внутреннее сопротивление (в идеальном случае).

♦ Вольтметр

Для измерения напряжения на нагрузке (разности потенциалов) необ-

ходимо вольтметр (на схемах обозначается РV) подключить к сопротивле-

нию нагрузки параллельно (рис. 1.4, б). При этом через вольтметр не дол-

жен проходить ток, иначе этот ток изменит параметры цепи. Поэтому

вольтметр должен иметь бесконечно большое внутреннее сопротивление (в

идеальном случае).

♦ Ваттметр

Этот прибор применяется для измерения активной мощности (на схе-

мах обозначается PW). Ваттметр имеет две измерительные цепи: токовая

(клеммы I и I*) - включается как амперметр, и напряжения (клеммы U и

U*) - включается как вольтметр рис. 1.4, в. При включении ваттметра не-

обходимо соблюдать полярность. Клеммы, обозначенные звездой (*),

должны включаться в соответствии с указаниями на схеме, иначе прибор

будет показывать отрицательное значение мощности.

♦ Проведение измерений

Поскольку все реальные измерительные приборы не имеют идеальных

характеристик, то они вносят некоторые искажения и исследуемую цепь,

то есть создают систематическую погрешность. Например, на рис. 1.4, а

амперметр РА, имея не нулевое внутреннее сопротивление, вносит по-

грешность в измерение напряжения на нагрузке. Поэтому такая схема при-

меняется в том случае, если внутреннее сопротивление амперметра значи-

тельно меньше (на несколько порядков), чем сопротивление нагрузки.

На рис. 1.4, б вольтметр PV потребляет, хоть и небольшой, ток, кото-

рый складывается с током нагрузки и тем самым вносит погрешность в из-

мерение тока. Поэтому такая схема применяется в том случае, если внут-

реннее сопротивление вольтметра значительно больше (на несколько по-

рядков), чем сопротивление нагрузки.

Лабораторная работа выполняется на стенде «РМС Электротехника»

(рабочее место студента) (рис. 1.5), который имеет две панели. Вертикаль-

ная панель 1 с измерительными приборами и горизонтальная панель 2 с

элементами электрических и электронных цепей.

Напряжения и токи измеряются с помощью электронных цифровых

вольтметров и амперметров. На приборной панели имеется по шесть

вольтметров и амперметров переменного тока, два вольтметра и три ам-

перметра постоянного тока, а также два ваттметра переменного тока.

Стенд оснащён тремя регулируемыми источниками постоянного тока

0 ... 15 В с током до 1 А и одним источником трёхфазного синусоидального

напряжения с линейным напряжением 36 В. Источники оборудованы за-

щитой от перегрузок и коротких замыканий. Питание к источникам пода-

ётся с помощью специального ключа только преподавателем или лаборан-

том.

В качестве нагрузок используются резисторы, конденсаторы и катуш-

ки индуктивности, расположенные на панели 2 элементов стенда.

► Интегральная и дифференциальная нелинейности АЦП – не более

±1 емр (единиц младшего разряда).

► Основная погрешность измерения напряжения с любого канала –

не хуже 10 емр.

1.3. Порядок выполнения работы

1.3.1. Проверка вольтметра

Соберите цепь постоянного тока по рис. 1.6. В качестве источника по-

стоянного напряжения используйте любой из трёх источников. В качестве

вольтметра PV1 используйте любой вольтметр постоянного напряжения на

приборной панели. В качестве вольтметра PV2 используйте стрелочный

вольтметр, расположенный на панели источника питания (подключён по-

стоянно). Собранную цепь покажите преподавателю или лаборанту. Пре-

подаватель должен включить стенд.

U2, B	5	10	15
U1, B