Реферат: Методические указания по выполнению контрольных работ для студентов заочного отделения специальности 230106 Техническое обслуживание средств вычислительной техники и компьютерных сетей (базовый уровень)

Государственное образовательное учреждение

среднего профессионального образования

«Пермский промышленно-коммерческий колледж»


Дисциплина

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ

Методические указания по выполнению контрольных работ для студентов заочного отделения специальности 230106 Техническое обслуживание средств вычислительной техники и компьютерных сетей

(базовый уровень)


2011


Пояснительная записка

Учебная дисциплина «Электрические измерения » является специальной, формирующей профессиональные знания для практической деятельности.

В соответствии с государственными требованиями после изучения дисциплины студент должен:

иметь представление:

о роли и месте знаний по учебной дисциплине «Электрические измерения» при освоении смежных дисциплин по выбранной специальности и в сфере профессиональной деятельности;

знать:

характеристики различных электрических сигналов;

принципы действия, достоинства и недостатки аналоговых электромеханических и электроизмерительных приборов;

правила включения и снятие показаний с приборов при измерении основных электрических величин;

принципы действия, подготовку и правила пользования радиоизмерительными приборами: электронными вольтметрами, измерительными генераторами, электронными осциллографами, измерителями нелинейных искажений;

методики измерения параметров и режимов работы в аудио-видеоаппаратуре.

Уметь:

составлять измерительные схемы;

выбирать средства измерений в зависимости от условий измерений и необходимой точности;

измерять с заданной точностью различные электротехнические величины путём расчёта погрешности измерений;

определять значение измеряемой величины и показатели точности измерений.

Программой предусматривается выполнение лабораторных и практических работ, цель которых закрепление теоретических знаний, получение практических умений и навыков.


Оформление контрольной работы.

Титульный лист контрольной работы оформляется по установленному образцу. Работа оформляется на листах форматом А-4, объёмом 11-12 страниц печатного текста ( размер шрифта 14, интервал 1,5). Обязательны поля. Листы должны быть сброшюрованы и пронумерованы.

Главы и параграфы в работе должны быть относительно равномерны по объёму. Материал должен излагаться логично, последовательно и соответствовать плану работы. Не допускается дословного механического переписывания текста из использованной литературы, за исключением цитат, которые должны сопровождаться ссылкой на источник. В тексте недопустимо сокращение слов, терминологических оборотов, наименований органов и организаций, если такие сокращения не являются общепринятыми.

Ссылка оформляется в конце страницы, на которой находится цитата. В ссылке указывается имя и фамилия автора, название статьи или монографии ( для монографии - место и год издания, для периодических изданий – название журнала, год выпуска и номер), также указывается страница, на которой находится цитата, или цифровые данные. Все графики и рисунки сопровождаются номером, названием и ссылкой на источник. Все чертежи, графики необходимо выполнять простым карандашом, а когда это необходимо – цветным. Схемы должны выполняться с помощью чертежных принадлежностей, элементы должны иметь размеры согласно стандартам ЕСКД. Если графический материал выполнен на отдельном листе, то надо вклеить его в тетрадь.

Работа должна содержать: план, вводную часть, список использованной литературы. Вводная часть отражает значение и актуальность темы, а также цели и задачи работы. В основной части излагаются и последовательно анализируются рассматриваемые проблемы, даётся аргументация научных точек зрения, задачи выполняются с кратким пояснением.

В заключении приводятся собственные выводы автора по итогам работы, а также её практическая значимость. В список использованной литературы могут быть включены учебники, монографии и статьи.

Контрольная работа, соответствующая всем предъявляемым требованиям, может быть оценена положительно и зачтена. Если работа не зачтена, она с учётом сделанных замечаний в рецензии должна быть переработана и вместе с первым отзывом представлена на повторное рецензирование.

Выполнение контрольной работы и обоснование полученных результатов, является обязательным условием для допуска студента к учебному зачету или экзамену.

Контрольные работы предъявляются на проверку не позднее, чем за две недели до начала сессии.


Контрольная работа

Вариант№1.

1. (1.2) По характеру зависимости измеряе-мой величины от времени измерения разделяют...

1.однократные и многократные

2.статические и динамические

3. абсолютные и относительные

4. прямые, косвенные, совокупные, со-вместные


2. (1.54) Давление определятся по уравне-нию . Размерность давления будет иметь вид… (ответ обосновать)

1. MT2

2. L-1MT-2

3. L3MT-2

4. LMT-2


3. (1.58) Основными единицами системы физических величин являются…

1. секунда

2. ом

3. Генри

4. Вольт


4.(2.12) За результат многократных равноточных измерений принимают…

1. среднее арифметическое значение результатов отдельных измерений

2. среднее квадратическое отклонение результата отдельного измерения

3. среднее квадратическое отклонение результата измерения

4. плотность вероятности случайной погрешно-сти отдельного измерения


5. (3.14) Выберите обозначение класса точ-ности, соответствующее аналоговому вольтметру

1. 1,5

2. 0,05/0,02

3.

4.


6. (3.23) Выберите запись результата измерения напряжения 53,86 В, если абсолютная погрешность равна 0,074 В

(ответ обосновать)

1. 53,86 В

2. 53,860 В

3 53,9 В

4. 53,86 В


7. (5.1.) Если коэффициент отклоне-ния осциллографа равен 1 В/дел, то амплитуда однополярного сиг-нала равна

1. 4 В

2. 3 В

3. 5 В

4. 1 В



Вапиант№2.

1. (1.4.) По числу проведенных испытаний измерения разделяют...

1.однократные и многократные

2.статические и динамические

3. абсолютные и относительные

4. прямые, косвенные, совокупные, со-вместные


2. (1.28.) По международной системе единиц физических величин сила тока измеряет-ся…

1. Вебер

2. Генри

3. Кулон

4. Ампер


3. (1.55.) Кинетическая энергия тела массой т, движущегося со скоростью v, равна Скорость тела равна , где l – пройденный путь, а t – время. Размер-ность этой величины …? (ответ обосновать)


1. L2MT-2T

2. L2MT2

3. L-2MT2

4. L2MT-2

4. (3.21.) Выберите обозначение класса точности, соответствующее аналоговому вольтметру

1. 3,3

2. 1,7

3. 4,0

4. 3,9


5. (3.23.) Выберите запись результата измерения напряжения 53,86 В, если абсолютная погрешность равна 0,074 В

(ответ обосновать)

1. 53,86 В

2. 53,860 В

3 53,9 В

4. 53,86 В


6. (3.74.) Счетчик электрической энергии класса точности показывает 500 квт-час. Предел допускаемой абсолютной погрешности прибора равен…


1. 2,5 квт-час

2. 5 квт-час

3. 10 квт-час

4. 2 квт-час

7. (5.8.) Если коэффициент отклонения осциллографа равен 2 В/дел, то амплитуда однополярного сигнала равна (ответ обосновать)

1. 20 В

2. 2 В

3. 5 В

4. 10 В



Вариант №3.

1.(1.8.) Если измеряемую величину определяют непосредственно из опытных данных, то измерения называются..


1.динамическими

2.совокупными

3.косвенными

4. прямые


2. (1.28.) По международной системе единиц физических величин сила тока измеряется…

1. Вебер

2. Генри

3. Кулон

4. Ампер


3. (1.56.) Работа определяется по уравнению A=F*l, где сила , m – масса, a – ускорение, l-длина перемещения. Укажите размерность работы А. (ответ обосновать)










1. L2M

2. L2MT-2

3.L3MT-2

4. MT-2

4. (2.8.) Интервальными оценками случайной погрешности называют…

1. среднее арифметическое значение

2. результат отдельного измерения

3. доверительный интервал

4. среднее квадратическое отклонении результата отдельного измерения


5. (2.14.) В соответствии с критерием ничтожных погрешностей частную погрешность отбрасывают, если она составляет… от результирующей

1.50%

2. 70%

3. 20%

4. 60%


6. (3.21.) Выберите обозначение класса точности, соответствующее аналоговому вольтметру

1. 3,3

2. 1,7

3. 4,0

4. 3,9


7. (5.9.) Если коэффициент отклонения осциллографа равен 10 В/дел, то амплитуда двухполярного сигнала равна (ответ обосновать)

1. 40 В

2. 80 В

3. 25 В

4. 10 В



Вариант №4.

1. (1.9.) Если определяются характеристики случайных процессов, то измерения на-зываются …

1. совокупными

2. динамическими

3. статистическими

4. косвенными


2. (1.30.) Метод непосредственной оценки заключается…

1. в сравнении измеряемой величины с величиной, воспроизводимой мерой

2. в том, что измеряемая и воспроизво-димая величина одновременно воздей-ствуют на прибор сравнения

3. в определении значения физической величины по отсчетному устройству измерительного прибора прямого дей-ствия

4. в доведении до нуля результирующего эффекта воздействия обеих величин на прибор сравнения


3. (1.77.) Заряженный конденсатор обладает энергией W= CU2⁄2, зная, что размерность напряжения U равна L2MT-3I-1,а размерность емкости С равна

L-2M-1T4I2, определить размерность W? (ответ обосновать)

1. L2MТ-2

2. TI

3. L2MT4I2

4. L-2M-1T4I2




4. (3.23.) Выберите запись результата измерения напряжения 53,86 В, если абсолютная погрешность равна 0,074 В (ответ обосновать)

1. 53,86 +/- 0.074В

2. 53,860 +/- 0.075В

3 53,9 В +/- 0.01В

4. 53,86+/- 0.07В



5. (3.36.) Если пределы допускаемой основной погрешности выражены в форме абсолютной погрешности средств измерений, то класс точности обозначается…

1. римскими цифрами

2.малыми буквами римского алфавита

3. буквами арабского алфавита

4. буквами греческого алфавита



6. (3.39.) Омметр класса точности 1/0,5 на диапазоне до 20 кОм при измерении сопротивления показывает 10 кОм.


Предел допускаемой относительной погрешности прибора равен… (ответ обосновать)

1. 2%

2. 1,5%

3. 3%

4. 3,5%

7. (5.14.) Если коэффициент развертки осциллографа равен 1мс/дел, то период сигнала равен (ответ обосновать)

1. 2 мс

2. 8 мс

3. 1 мс

4. 4 мс



Вариант №5.

1. (1.24.) Упорядоченная последовательность значений физической величины, принятая по соглашению на основании результатов точных измерений - … физической величины

1. шкала

2. ряд

3. строй

4. перечень



2. (1.46.) Основной единицей системы SI не является…

1. секунда

2. Вольт

3. метр

4. кандела


3. (1.79.) При определении силы инерции по зависимости , m – масса, a – ускорение, получены по два показания: весов – 100 и 98 кг, акселерометра- 2,1 1,9 м/с2. Значение измеряемой силы будет (ответ обосновать)


1. 205,8 Н

2. 190 Н

3. 210 Н

4. 198 Н

4. (2.7.) При измерении физической величины прибором погрешность, возникающую при отклонении температуры среды от нормальной, следует рассматривать как…


1. относительную

2. методическую

3. субъективную

4. инструментальную

5. (3.26.) Выберите запись результата измерения напряжения 0,375 В, если абсолютная погрешность равна 412 мкВ

(ответ обосновать)

1. 375,0 +/- 0.4мВ

2. 375,0+/- 0.41мВ

3. 375,0 +/- 0.412мВ

4. 375 +/- 0.4мВ



6. (3.38.) Мультиметр класса точности 2/1 на диапазоне до 2 мкФ показывает при измерении электрической емкости 0,8 мкФ. Предел допускаемой относительной погрешности прибора равен… (ответ обосновать)

1. 3,0%

2. 1,0%

3. 3,5%

4. 2,0%

7. (3.44.) При выборе средства измерений целесообразно обеспечить соотношение предела допускаемой Δр и реальной Δ погрешностей измерения:

1. Δр =Δ

2. Δр ≤Δ

3. Δр ››Δ

4. Δр ≥Δ



Вариант№6.

1. (3.41.) Диапазон измерения средств измерения выбирается в зависимости от…

1. наибольшего и наименьшего воз-можных значений измеряемой величины

2. необходимого быстродействия проведения измерения

3. его стоимости

4. предела допускаемой погрешности измерения



2. (3.46.) Приведенной погрешностью средств измерений (СИ) при указании классов точности является:

1. отношение предела допускаемой по-грешности СИ к значению измеряемой величины в %

2. отношение предельной погрешности СИ к нормирующему значению в %

3. отношение погрешности средства поверки к погрешности данного СИ

4. абсолютное значение предела допускаемой погрешности



3. (3.53.) Отличительной особенностью цифровых измерительных приборов от аналоговых является…

1. обеспечение длительного монотон-ного сигнала

2. квантование измеряемой величины по уровню;

дискретизация измеряемой величины по времени

3. преобразование дискретного сигнала в непрерывный

4. чувствительность к влияющим величинам



4. (3.65.) При измерении индуктивности катушки L получено значение 30 мГн с по-грешностью 0,01 мГн при доверительной вероятности Р=0,95. Результат измерения (ответ обосновать)

1. L=30,01 мГн

2. L=30,000±0,010 мГн; Р=0,95

3. L=30 мГн; Р=0,95

4. L=29,99 мГн



5. (3.69.) При многократном измерении емкости конденсаторов получены отклонения от номинального размера С в мкФ: 0,+1,+2,+3,+1,-1. При вероятности Р=0,982 коэффициент Стъюдента tр=3,465. Результат измерения следует записать… (ответ обосновать)

1. -4мкФ ≤ С ≤ +6 мкФ, Р=0,982

2. -2мкФ ≤ С ≤ +3 мкФ, Р=0,982

3. -1мкФ ≤ С ≤ +3 мкФ, tр=3,465

4. -1мкФ ≤ С ≤ +3 мкФ, Р=0,982



6. (3.80.) К измерительным преобразователям генераторного типа относится…

1.магнитоупругий

2.емкостной

3.индукционный

4.активного сопротивления



7. (5.25) Если коэффициент развертки осциллографа равен 50 мкс/дел, то частота сигнала равна (ответ обосновать)

1. 1 кГц

2. 2,5 кГц

3. 5 кГц

4. 1,25 кГц



^ Вариант №7.



1. (6.1.) На структурной схеме цифрового частотомера отсутствующий блок представляет…

1. дешифратор

2. АЦП

3. детектор

4. усилитель




2. (7.5.) Если средство измерения позволяет измерять несколько физических величин, представлять их в цифровом виде, дополнительно выполнять только функции накопления результатов и определения статистических характеристик, то он относится к классу…

1. компьютерно-измерительных систем

2. микропроцессорных приборов

3. информационно-вычислительных систем

4. информационно-измерительных систем



3. (5.36.) Если коэффициент развертки осциллографа равен 1 мс, то частота сигнала равна… (ответ обосновать)

1. 312,5 кГц

2. 178,5 МГц

3. 3,2 кГц

4. 178,5 кГц



4. (4.22.) Универсальный вольтметр градуируется в ... значениях напряжения

1. амплитудное

2. средневыпрямленное

3. среднеквадратическое

4. среднее



5. (4.2.) Переменное напряжение характеризуется параметрами…

1. мгновенного значения

2. полярностью

3. трафиком

4. шумов




6. (3.82.) К измерительным преобразователям генераторного типа относится…

1. реостатный

2. емкостной

3. гальванический

4.активного сопротивления



7. (3.76.) При измерении напряжения в сети получены 3 показания вольтметра в В: 228, 230, 235 . Значением измеряемой ве-личины будет… (ответ обосновать)

1. 235 В

2. 228 В

3. 231 В

4. 230 В

Краткий курс теории, основные положения:

Измерением называется нахождение значений физической величины опытным путём с помощью специальных технических средств.

Измерения должны выполняться в общепринятых единицах.

^ Средствами электрических измерений называются технические средства, использующиеся при электрических измерениях.

Различают следующие виды средств электрических измерений:

– Меры;

– Электроизмерительные приборы;

– Измерительные преобразователи;

– Электроизмерительные установки;

– Измерительные информационные системы.

Мерой называется средство измерений, предназначенное для воспроизведения физической величины заданного размера.

Электроизмерительным прибором называется средство электрических измерений, предназначенное для выработки сигналов измерительной информации в форме доступной непосредственного восприятия наблюдателя.

Измерительным преобразователем называется средство электрических измерений, предназначенное для выработки сигналов измерительной информации в форме удобной для передачи, дальнейшего преобразования, хранения, но не поддающейся непосредственному восприятию.

Электроизмерительная установка состоит из ряда средств измерений и вспомогательных устройств. С её помощью можно производить более точные и сложные измерения, поверку и градуировку приборов и т.д.

Измерительные информационные системы представляют собой совокупность средств измерений и вспомогательных устройств. Предназначены для автоматического получения измерительной информации от ряда её источников, для её передачи и обработки.

^ Классификация измерений:

а). В зависимости от способа получения результата прямые и косвенные:

Прямыми называются измерения, результат которых получается непосредственно из опытных данных (измерение тока амперметром).

Косвенные называются измерения, при которых искомая величина непосредственно не измеряется, а находится в результате расчёта по известным формулам. Например: P=U·I, где U и I измерены приборами.

б). ^ В зависимости от совокупности приёмов использования принципов и средств измерений все методы делятся на методы непосредственной оценки и методы сравнения.

^ Метод непосредственной оценки – измеряемая величина определяется непосредственно по отсчётному устройству измерительного прибора прямого действия (измерение тока амперметром). Этот метод прост, но отличается низкой точностью.

^ Метод сравнения – измеряемая величина сравнивается с известной (например: измерение сопротивления путём сравнения его с мерой сопротивления – образцовой катушкой сопротивления). Метод сравнения подразделяют на нулевой, дифференциальный и замещения.

Нулевой – измеряемая и известная величина одновременно воздействуют на прибор сравнения, доводя его показания до нуля (например: измерение электрического сопротивления уравновешенным мостом).

Дифференциальный – прибор сравнения измеряет разность между измеряемой и известной величиной.

^ Метод замещения – измеряемая величина заменяется в измерительной установке известной величиной.

Этот метод наиболее точен.

Погрешности измерений

Результаты измерения физической величины дают лишь приближённое её значение вследствие целого ряда причин. Отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины называется погрешностью измерения.

Различают абсолютную и относительную погрешность.

Абсолютная погрешность измерения равна разности между результатом измерения Аи и истинным значением измеряемой величины А:

ДА=Аи А

Поправка: дА=А–Аи

Таким образом, Истинное значение величины равно: А=Аи+дА.

О погрешности можно узнать, сравнивая показания прибора с показаниями образцового прибора.

^ Относительная погрешность измерения гА представляет собой отношение абсолютной погрешности измерения к истинному значению измеряемой величины, выраженное в %:


%


Пример: Прибор показывает U=9,7 В. Действительное значение U=10 В определить ДU и гU:

ДU=9,7–10=–0,3 В гU=%=3%.

Погрешности измерений имеют систематическую и случайную составляющие. Первые остаются постоянными при повторных измерениях, они определяются, и влияние её на результат измерения устраняется введением поправки. Вторые изменяются случайным образом, и их нельзя определить или устранить.

В практике электроизмерений чаще всего пользуются понятием приведённой погрешности гп:

Это отношение абсолютной погрешности к номинальному значению измеряемой величины или к последней цифре по шкале прибора:


%


Пример: ДU=0,3 В. Вольтметр рассчитан на 100 В. гп=?

гп=0,3/100·100%=0,3%

^ Погрешности в измерениях могут быть в следствии:

а). Неправильной установки прибора (горизонтальная, вместо вертикальной);

б). Неправильного учёта среды (внешней влажности, tє).

в). Влияние внешних электромагнитных полей.

г). Неточный отсчёт показаний и т.д.

При изготовлении электроизмерительных приборов применены те или иные технические средства, обеспечивающие тот или иной уровень точности.

Погрешность, обусловленная качеством изготовления прибора, называется – основной погрешностью.

В соответствии с качеством изготовления все приборы подразделяются на классы точности: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0.

Класс точности указывается на шкалах измерительных приборов. Он обозначает Основную наибольшую допустимую приведённую погрешность прибора:


гД=%.

Исходя из класса точности при поверке прибора, определяют, пригоден ли он к дальнейшей эксплуатации, т.е. соответствует ли своему классу точности.

Сравнение точности прибора с образцовым – называется поверкой.

Для поверки применяют образцовые приборы на 2 класса точности выше поверяемого. Так для поверки прибора класса точности ^ 0,5 пригодны приборы класса точности 0,1; 0,05.

Перед поверкой вычисляют наибольшую допустимую погрешность ДА наиб для поверяемого прибора, или определяют его истинный класс точности.

^ Меры основных электрических величин

В зависимости от степени точности и области применения меры подразделяются на эталоны, образцовые и рабочие меры.

Эталоны – средство измерения, обеспечивающее воспроизведение и хранение единицы физической величины для передачи её размера другим средствам измерений.

^ Образцовые меры – предназначены для поверки и градуировки рабочих мер измерительных приборов. Они могут непосредственно использоваться для точных измерений.

^ Рабочие меры– изготовляются для широкого диапазона номинальных значений величин и используются для поверки измерительных приборов и для измерений на предприятиях.

Для изготовления приборов в целях обеспечения высокой точности измерений применяют меры электрических величин: мера ЭДС; I; R; L; взаимной индуктивности; С.

а). Мера ЭДС– в качестве мер ЭДС, как образцовых так и рабочих, применяют нормальные элементы различных классов точности.

^ 2. Преобразователи токов и напряжений


2.1 Шунты


Является простейшим измерительным преобразователем тока в напряжение. Применяется для расширения предела измерения тока измерительным механизмом. 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.





Iи=I·

Rш

;

Rш=

Rш




Rш+Rи

p 1

где

р=

I

Шунтирующий множитель

Iи















Шунты изготавливают из манганина. Шунты на токи до 30 А обычно встраивают в корпус прибора на большие токи делают наружные шунты.

Наружные шунты обычно выпускаются калиброванными, т.е. рассчитываются на определённые токи и падения напряжения 10; 15; 30; 50; 60; 75; 100; 150; 300 мВ.





Для переносных приборов часто используются многопредельные шунты. Такой шунт состоит из нескольких резисторов, переключаемых в зависимости от предела измерения, рычажным переключателем или переносом проводов с одного зажима на другой. Сечение шунта должно быть достаточно большим, с тем чтобы не было нагревания шунта током и связанной с ним температурной погрешности.

По точности шунты делятся на классы: 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0. Число класса точности обозначает допустимое отклонение сопротивления в процентах его номинального значения.

Шунты широко применяются с измерительным механизмами магнитоэлектрической системы, которые могут изготовляться на малые номинальные напряжения 45–150 мВ.

Многопредельный с рычажным переключателем.



Многопредельный с отдельными выводами.



^ 2.2 Добавочные резисторы


Добавочный резистор, представляющий собой измерительный преобразователь, применяется для расширения предела измерения напряжения и для исключения влияния температуры на сопротивление вольтметра RV.





Добавочный резистор изготавливается из манганина и включается последовательно с измерительным механизмом.



Если предел измерения напряжения измерительного механизма необходимо расширить в р раз, то, U=Uи·p=Uи+Uд=Iи·(rи+rд) откуда сопротивление добавочного резистора rд=(Uи·P–Iи·rи)/I=(Iи·rи·p–Iи·rи)/Iи;

Или Rд=rи·(p 1),

Оно должно быть в (з 1) раз больше сопротивления измерительного механизма.

Если сопротивление измерительного механизма и добавочного резистора известны, то множитель добавочного сопротивления р=rд/rи+1.

Добавочные резисторы для постоянного тока наматываются обычно, а для переменного тока – бифилярно для получения безреактивного резистора. Намотка производится изолированным проводом на пластины или каркасы из пластмассы.





В переносных приборах часто применяют добавочные резисторы, состоящие из нескольких частей, что позволяет иметь вольтметры на несколько пределов измерения.

Применяются внутренние и наружные добавочные резисторы.



Последние выполняют в виде самостоятельных устройств и подразделяют на индивидуальные и калиброванные. Индивидуальные резисторы применяют только с тем прибором, который градуировался с ним. Калиброванный резистор может применяться с любым прибором, номинальный ток которого равен номинальному току добавочного резистора.

Калиброванные добавочные резисторы, так же как и шунты, делят на классы точности 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0. Они изготавливаются на номинальные токи 0,5; 1; 3; 5; 7,5; 15 и 30 мА.

Добавочные резисторы применяются для преобразования напряжения до 30 кВ.


Пример 1:

I=10A; Iп=100; Rи=10Ом; Rш– ?



Rш=

Rи




Р=

I

=

10

=100

Rш=

10

=0,1 Ом

р 1

Iи

0.1

100–1



Пример 2:

U=30; Uи=5; Rи=5; Rд– ?



p=

U

=

30

=6

Rд=Rи·(p 1)=5·(6–1)=25 кОм

Uи

5

^ 2.3 Измерительные трансформаторы тока


Трансформаторы тока предназначены для преобразования измеряемых переменных токов в относительно малые токи. Во вторичную цепь трансформатора тока включают амперметры, последовательные обмотки ваттметров, счётчиков и других приборов.

– В цепях высокого напряжения при помощи трансформаторов тока измерительные приборы изолируются от проводов высокого напряжения. Таким образом, с одной стороны, достигается возможность применения низковольтных измерительных приборов, с другой стороны, обеспечивается безопасность обслуживания измерительной установки.





Трансформатор тока состоит из стального магнитопровода и двух изолированных обмоток. Первичная обмотка Л1, Л2, имеющая меньшее число витков, включается в рассечку провода с измеряемым током. Вторичная обмотка с большим витком И1, И2 замыкается на амперметр и токовые обмотки измерительных приборов, соединённые последовательно,



Так что сопротивление вторичной внешней цепи мало и обычно не превышает 1–2 Ом.

Принцип работы трансформатора тока тот же, что и трансформатора напряжения, но в отличие от последнего он работает в условиях, близких к короткому замыканию. Кроме того, первичный ток трансформатора тока не зависит от сопротивления его вторичной цепи. При работе этот ток может изменяться от нуля до номинального, а при коротких замыканиях в цепи может превосходить номинальный в десятки раз.

Отношение действительного значения первичного тока I1 к действительному значению вторичного тока I2 называется действительным коэффициентом трансформации трансформатора тока, т.е. k=I1/I2. При известном коэффициенте k, измерив вторичный ток амперметром, определяем первичный ток: I1=k·I2.

Действительный коэффициент трансформации обычно не известен, так как он зависит от режима работы трансформатора тока, т.е. от измеряемого тока, значения и характера сопротивления вторичной внешней цепи и от частоты тока. Вследствие этого пользуются даваемым заводом на щитке трансформатора номинальным коэффициентом трансформации kН=IН1/IH2, представляющим отношение номинального первичного тока к номинальному вторичному току трансформатора. Зная kH, находим приближённое значение переменного тока: I'1=kH·I2.

Погрешность при измерении тока, вызванная применением трансформатора,



гI=

I'1–I1

·100%=

kH·I2–k2·I2

·100%=

kH–k

·100%=гK

I1

k·I2

k



где гК=г1 – погрешность в коэффициенте трансформации или погрешность по току.

Вторичный номинальный ток у большинства трансформаторов тока равен 5 А.

Один из выводов вторичной обмотки должен быть заземлён.

По точности трансформаторы тока подразделяются на десять классов: 0,01; 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 3,0; 5,0; 10.

Разновидность трансформатора тока с разъёмным магнитопроводом и вторичной обмоткой, замкнутой на амперметр, носит название измерительных клещей. Разъёмный магнитопровод даёт возможность измерять ток в проводе, не разрывая его, а только охватывая его как клещами.


^ 2.4 Измерительные трансформаторы напряжения


Представляет собой измерительный преобразователь, понижающий измеряемое напряжение в заданное число раз. Получаемое низкое напряжение, не превышающее обычно 100 В, подводится к вольтметрам, параллельным цепям ваттметров, счётчиков и других измерительных приборов.

Используя трансформаторы напряжения, с одной стороны, получаем возможность применения низковольтных приборов для измерений в цепях высокого напряжения, а с другой – обеспечиваем безопасность обслуживания высоковольтных установок.





Устройство трансформатора напряжения аналогично устройству силового трансформатора. Трансформатор напряжения состоит из замкнутого магнитопровода, набранного из листовой трансформаторной стали, и двух изолированных обмоток – первичной Л1, Л2 и вторичной И1, И2 с числами витков w1, и w2. Первичная обмотка трансформатора присоединённая к сети с измеряемым напряжением; к зажимам вторичной обмотки подключается соединённые параллельно вольтметры и параллельные цепи других приборов.



Для работы трансформатора напряжения характерно незначительное изменение первичного напряжения и большое сопротивление вторичной внешней цепи; таким образом, он работает в условиях, близких к холостому ходу.

Отношение действительного значения первичного напряжения U1 к действительному напряжению U2 называется действительным коэффициентом трансформации трансформатора напряжения k=U1/U2. зная этот коэффициент и измерив вторичное напряжение вольтметром, можно определить первичное напряжение U1=k·U2.

Однако действительный коэффициент трансформации обычно не известен, так как он зависит от режима работы трансформатора, т.е. от измеряемого напряжения, от значения и характера нагрузки и от частоты переменного тока.

Вследствие этого приближённо измеряемое напряжение U’1 находят по формуле:


U’1=kH·U2


где kH=UH1/UH2 – номинальный коэффициент трансформации, равный отношению номинального первичного напряжения к номинальному вторичному напряжению, даётся заводом изготовителем на щитке трансформатора. Напряжение UH2=100 B или 100 В.

Погрешность при измерении напряжения, вызванная применением трансформатора,



гU=

U'1–U1

·100%=

kH·U2–k2·U2

·100%=

kH–k

·100%=гK

U1

k·U2

k



где гK=гU – погрешность в коэффициенте трансформации или погрешность по напряжению.

Для безопасности обслуживающего персонала один зажим вторичной цепи трансформатора и его металлический корпус всегда заземляются.

Трансформаторы напряжения по точности делятся на классы точности: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0 и 3,0.

Породу изоляции трансформаторы напряжения делят на сухие (для напряжений до 3 кВ) и трансформаторы с заливкой маслом или изолирующей массой (для напряжения 3 кВ и выше).

Отечественная промышленность, кроме различных типов промышленных трансформаторов, изготовляет лабораторные трансформаторы с несколькими номинальными первичными и вторичными напряжениями.


^ Методические указания к решению задач.

Ниже приложены необходимые табличные сведения и примеры решения задач.


Примеры решения задач по средствам измерений

и обработке результатов измерений

Задача № 3.1

Мультиметр класса точности 2/1 на диапазоне до 2 мкФ показывает при измерении электрической емкости 0,8 мкФ. Предел допускаемой относи- тельной погрешности прибора равен…

Решение

В задании класс точности выражает относительную погрешность, которая определяется по выражению



где c =2, d = 1, Хк = 2 мкФ, Х= 0,8 мкФ.

Следовательно, = 2+1(2/0,8-1) =3,5%

Задача № 3.2

При многократном измерении температуры Т в производственном поме- щении получены значения в градусах Цельсия : 20,4; 20,2; 20,0; 20,5; 19,7;

20,3; 20,4; 20,1. Укажите доверительные границы истинного значения температуры с вероятностью Р=0,95 (tр=2,365).

Решение

За результат многократного измерения принимают среднее арифметиче-

ское результатов наблюдений

=20.2

Доверительные границы случайной погрешности результата измерений

=2,365 0,09=0,220 С где ta (N)( tр=2,365)- табулированный коэффициент распределения Стьюдента при доверительной вероятности Р=0,95 и числе измерений N=8; среднее квадратическое отклонение среднего арифметического х (средняя квадратическая погрешность результата измерений)

Следовательно, Т=20,2±0,2 С, Р=0,95

Задача № 3.3

Сопротивление нагрузки определяется по закону Ома R=U/I. Показания вольтметра U=100 В, амперметра I=2А. Средние квадратические отклоне- ния показаний: вольтметра U =0,5 В, амперметра I=0,05 А. доверитель- ные границы истинного значения сопротивления с вероятностью Р=0,95(tр=1,96) равны…

Решение

При косвенных измерениях, когда известны функция и средние квадратические отклонения погрешностей измерения аргументов, используется зависимость для определения среднего квадратического отклонения по- грешности измерения искомой величины (функции). Доверительный интервал для искомой величины:

где где k - число измеряемых аргументов, - частные производные или коэффи- циенты влияния аргументов на искомую величину, σ Iсредние квадратические отклонения погрешностей измерений соответствующих аргументов, - коэффициент, определяемый по таблице распределения Лап- са в зависимости от заданной доверительной вероятности. Здесь два агрумента U и I. Значение сопротивления равно R=100/2=50 ОМ. Средне квадратическое отклонение погрешности определения сопротивления: t p Доверительные границы 1,275 =±2,499 Ом ≈2,5 Ом. 96 ,1R Следовательно, 47,5 Ом ≤ R ≤52.5 Ом, Р=0,95

Задача № 3.5

Вольтметр показывает 230 В. Среднее квадратическое отклонения показаний U =2 В. Погрешность от подключения вольтметра в цепь (изменение напряжени