Контрольная работа

Контрольная работа Средства электрических измерений

Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-25

Поможем написать учебную работу

Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.

Предоплата всего

от 25%

Подписываем

договор

Выберите тип работы:

Скидка 25% при заказе до 14.11.2024


Вопрос №1 Опишите устройство и работу измерительного механизма электродинамической системы, выражение величины угла отклонения подвижной части, достоинства и недостатки, область применения приборов электродинамической системы.

В измерительных механизмах электродинамической системы перемещение подвижной части происходит вследствие электродинамического взаимодействия между токами , проходящими по неподвижной и подвижной катушкам.

Рис. 1

Измерительный механизм (Рис.1) этой системы состоит из неподвижной (1) и подвижной (2) катушек. На оси, кроме катушки, крепятся указательная стрелка, крыло воздушного успокоителя и концы двух спиральных пружин для подвода тока к катушке.

В магнитном поле двух катушек с постоянными токами I1 и I2, как известно, запасается энергия:

,

где L1 и L2 – индуктивности катушек, М12их взаимная индуктивность.

Взаимодействие этих токов вызывает вращающий момент, стремящийся повернуть подвижную катушку в положение, при котором энергия магнитного поля катушек будет наибольшей.

Этот момент:

,

где dα – приращение угла, при котором энергия поля получает приращение dWM .

Так как индуктивности катушек L1 и L2 неизменны, то dL1 = dL2 = 0 и вращающий момент:

Отсюда следует, что вращающий момент зависит от токов I1 и I2 и от положения подвижной катушки относительно неподвижной. Зависимость скорости изменения взаимной индуктивности от угла поворота подвижной катушки dM12/dα = f(α) определяется формой катушек и их взаимным расположением.

Приняв в первом приближении отношение dM12/dα = k1 постоянным, получим выражение вращающего момента

M = k1I1I2,

вызывающего поворот подвижной части на угол, при котором он уравновесится моментом пружин, т.е.

M=Mпр или k1I1I2 = Dα,

откуда

.

Таким образом, вращающий момент и угол поворота подвижной части пропорциональны произведению токов в катушках.

Отсутствие стальных деталей в измерительном механизме, а следовательно, отсутствие погрешности от гистерезиса и вихревых токов делает возможным изготовлять механизмы этой системы, обеспечивающие высокую точность измерений. Слабое магнитное поле электродинамических механизмов обеспечивает получение только небольших вращающих моментов, что требует уменьшения трения в опорах и погрешности от трения. Последнее достигается возможным уменьшением массы подвижной части, тщательным подбором материалов для опор и осей и соответствующей их обработкой. Все это с одной стороны, повышает стоимость прибора, с другой, приводит к повышенной чувствительности механизма к перегрузкам и механическим воздействиям. Следовательно, эти механизмы требуют особого ухода и обслуживания.

Электродинамические измерительные механизмы применяются для измерения токов (амперметры), напряжения (вольтметры), мощности (ваттметры), а также для измерения энергии на постоянном токе (счетчики энергии постоянного тока).

Основными достоинствами электродинамических амперметров и вольтметров следует считать возможность измерения с высокой точностью как на постоянном так и на переменном токе; независимость показаний от формы кривой измеряемого тока или напряжения; высокую стабильность свойств.

Однако электродинамические приборы имеют низкую чувствительность (по сравнению с магнитоэлектрическими приборами), поскольку собственное магнитное поле не велико. Вследствие этого они обладают большим собственным потреблением мощности от объекта измерения, их характеризуют сильная подверженность внешних магнитных полей, а также малая перегрузочная способность по току.

Вопрос №2 Каково значение, конструктивное исполнение, схемы включения и формулы определения шунтов и добавочных резисторов.

Шунт применяется для расширения предела измерения тока измерительного механизма. Он представляет собой измерительный преобразователь, состоящий из резистора, включаемого в цепь измеряемого тока, параллельно которому присоединяется измерительный механизм.

Для устранения влияния сопротивлений контактных соединений шунты снабжаются токовыми и потенциальными зажимами.

Измеряемый ток цепи I и ток измерительного механизма IИ одной из параллельных ветвей связаны соотношением

или ,

где р=rИ/rШ+1=I/IИ - шунтирующий множитель, показывающий, во сколько раз измеряемый ток I больше тока IИ или во сколько раз расширяется предел измерения тока.

Таким образом, измеряемый ток находится умножением постоянной измерительного механизма по току СI , шунтирующего множителя р и угла поворота α подвижной части измерительного механизма.

Шунтирующий множитель является неизменным при постоянных значениях

rШ и rИ.

Из при веденного выражения шунтирующего множителя следует, что

rШ = rИ/(р – 1),

т.е. для расширения предела измерения в р раз необходим шунт с сопротивлением в (р – 1) раз меньшим сопротивления измерительного механизма.

Переносные приборы часто снабжаются много предельными шунтами. Такой шунт состоит из нескольких резисторов, переключаемых в зависимости от предела измерения штепселем, рычажным переключателем или переносом провода с одного зажима на другой.

На рисунках 1 – 3 изображены схемы шунтов.

Рис. 1

Рис. 2

Многопредельный шунт со штепсельным переключателем.

Рис. 3

Многопредельный шунт с отдельными выводами.

Многопредельный шунт с рычажным переключателем.

Шунты изготавливаются из манганина и других материалов и снабжаются двумя парами зажимов: токовыми для включения в цепь и потенциальными для присоединения измерительного механизма. Такое включение устраняет погрешности от контактных сопротивлений.

Добавочный резистор, представляет собой измерительный преобразователь, применяется для расширения предела измерения напряжения и для исключения влияния температуры на сопротивление вольтметра rV . Добавочный резистор изготовляется из манганина и включается последовательно с измерительным механизмом.

Рис. 4

Если предел измерения напряжения измерительного механизма необходимо расширить в р раз, то используя обозначения на рис. 4, запишем:

U = UИр= UИ + UД = IИ (rИ+rД),

откуда сопротивление добавочного резистора

rД = (UИр - IИ rИ)/IИ = (IИ rИ р - IИ rИ) /IИ

или

rД = rИ(р – 1),

т.е. оно должно быть в (р – 1) раз больше сопротивления измерительного механизма

Если сопротивление измерительного механизма и добавочного резистора известны, то множитель добавочного сопротивления

Вопрос№3 Опишите методы амперметра и вольтметра, ваттметра и баллистического гальванометра при измерении емкости

Схема для измерения емкости амперметром и вольтметром

Пренебрегая потерями в диэлектрике конденсатора, емкость его можно определить методом амперметра и вольтметра.

Измерив ток и напряжение и зная частоту переменного тока, емкость можно определить по формуле

С = I / (ωU)

При измерении емкости этим методом напряжение должно быть синусоидальным, так как в противном случае за счет высших гармоник может произойти значительное искажение кривой тока, что может привести к большим погрешностям измерения.

Схема для измерения емкости амперметром, вольтметром и ваттметром

Определив по показанию приборов ток, напряжение и мощность, можно вычислить сначала активное сопротивление r = P/I2 , полное сопротивление цепи

z = U/I =

а затем и искомую емкость:

С = 1/(ω)

Точность измерений при этом методе такая же или несколько выше, чем у предыдущего.

Схема для измерения емкости баллистическим гальванометром

Если переключатель П1 и П2 установить в положение 1, то образцовый конденсатор С0 получит заряд Q0 = U1C0, где U1 – показания вольтметра.

Если перевести переключатель П2 в положение 2, то конденсатор С0 разрядится и через баллистический гальванометр пройдет заряд

Q0 = U1C0 = Сqα1,

где α1 – угол отклонения подвижной части гальванометра.

Баллистическая постоянная гальванометра

Сq = U1C0/ α1.

Если при положении 1 переключателя П2 в положении 2 переключателя П1 поднять напряжение до значения U2, то испытуемый конденсатор получит заряд

Q = U2CX.

Перебросив нож переключателя П2 из положения 1 в положение 2, конденсатор разрядится через гальванометр, т.е. через него пройдет заряд

Q = U2CX. = Сqα2

и подвижная часть его будет отброшена на угол α2. Измеряемую емкость находят по формуле

CX = .

При измерении этим методом возможны значительные погрешности вследствие остаточного заряда (неполный разряд конденсатора).

Задача 1. Для термопары ХА (хромель – алюмель) определить показания прибора и термо – ЭДС при измерении температуры 400º С, если свободные концы термопары находятся в помещении, имеющем температуру 20ºС.

Решение:

Переход t° холодного и горячего спаев термопары составляет

400 – 20 = 380°

По таблице №16.1 (литература №3) термо ЭДС термопары (хромель – алюмель) 4,1 мВ на 100°С

Определим термо ЭДС при измерении температуры 400º С

Е = В

Ответ

Е = 15,58 В

Задача 2. Для измерения активной мощности, равной 6 кВт, трехфазной симметричной трехпроводной цепи, соединенной звездой, с фазным напряжением 127 В и cosφ = 0,8 использованы два одинаковых ваттметра электродинамической системы со шкалами на 150 делений. Составить схему измерения, используя при необходимости измерительные трансформаторы тока. Подобрать ваттметры по току и напряжению, определить показания каждого ваттметра, начертить в масштабе векторную диаграмму токов и напряжений для выбранной схемы ваттметров.

Решение

При соединении звездой и симметричной нагрузке активная мощность цепи будет равна

где IФфазный ток; UФфазное напряжение

Определим фазный ток

А

показания ваттметров будут:

где IЛлинейный ток; UЛлинейное напряжение

Определим и

Определим IЛ · UЛ из выражения

В·А

Определим показания ваттметров:

= Вт ≈ 4,3 кВт

Вт ≈1,7 кВт

Ваттметры выбираем с номинальными значениями

U = 250 В

I = 20 А

Схема измерения

Ответ

4,3 кВт

1,7 кВт

Ваттметры с номинальными значениями U = 250 В; I = 20 А

Для построения векторной диаграммы зададимся масштабами токов и напряжений

МU = 50 В/см

МI = 5 А/см

Рис. 1 Векторная диаграмма токов и напряжений

Задача 3. Какую из схем измерения сопротивления на следует предпочесть, если измеряемое сопротивление мало? Велико? Ответ пояснить.

При измерении сопротивления применяют две схемы включения амперметра и вольтметра как показано на рисунках а) и б).

В случае а) измеряемое сопротивление

где UV – показание вольтметра; UА– напряжение на зажимах амперметра; IA – показание амперметра; rA – сопротивление амперметра

т.е. появляется погрешность измерения, равная rA , по этому данную схему применяют для измерений сопротивлений, больших по сравнению с сопротивлением амперметра в 100 раз и более.

В случае б) показание амперметра IА равно сумме токов в сопротивлении и вольтметре а измеряемое сопротивление

где UV – показание вольтметра; IA – показание амперметра; IVток в вольтметре;

rV – сопротивление вольтметра

эту схему применяют для измерения сопротивлений, меньших по сравнению с сопротивлением вольтметра в 100 раз и более. В этом случае током в вольтметре можно пренебречь, т.е. zX = UV/IA/

Задача 4. Определить наибольшую вероятную относительную и наибольшую абсолютную погрешности при измерении тока амперметром класса точности 1,5 если номинальный ток амперметра 50 А, а показание – 20А

Решение

наибольшая абсолютная погрешность

где γд – относительная погрешность прибора, в нашем случае для класса точности 1,5 γд = 1,5% ; Iнноминальный ток амперметра; I – показание амперметранаибольшая абсолютная погрешность

А

Ответ

А

Литература

  1. «Электрические измерения» В.С. Попов (М. 1974г.)

  2. «Электротехника и электроника» под ред. проф. Б.И.Петленко М.2003 г.

  3. «Электрические измерения» под редакцией Малиновского 1983 г.

  4. «Метрология, Стандартизация, сертификация и электроизмерительная техника под редакцией К.К.Кима 2006 г.


1. Реферат на тему Бухгалтерський облiк основних засобiв
2. Курсовая на тему Коммерческие банки Российской Федерации
3. Реферат Проблемы андеррайтинга в ипотечном кредитовании
4. Реферат Гипотезы возникновения жизни на Земле
5. Реферат на тему El Salvador Essay Research Paper About the
6. Реферат на тему The Catcher In The Rye An Innocence
7. Курсовая на тему Ефективність контролю в організації поняття основні параметри система показників проблеми
8. Контрольная работа Организация занятий физическими упражнениями, спортом для самовоспитания и самосовершенствования
9. Реферат Налоговый кредит
10. Доклад Роль общения в жизни человека 2