Поверка технического амперметра магнитоэлектрической системы

      На токи  до 30...50 А применяют внутренние  шунты, помещаемые в корпусе  прибора. На большие токи шунты  делаются наружными- для исключения нагревания прибора выделяемой в шунте мощностью. Наружные шунты изготовляются на токи до 10000 А и имеют массивные наконечники из красной меди для включения в цепь тока. Между наконечниками впаяны манганиновые пластины или круглые стержни для улучшения охлаждения шунта. Эти шунты делаются взаимозаменяемыми, т.е. на фиксированные  Uш (60, 75, 100, 150, и 300 мВ) и потенциальные зажимы шунта соединяют с измерительным механизмом калиброванными проводами, сопротивления которых оговорены ГОСТ 8042-68. Калиброванные шунты в зависимости от точности их подгонки подразделяют на классы 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5.

 

      5.3. Проведение опыта.

 

      5.3.1. Соберите  схему согласно рис. 5.2.

      5.3.2. Перед  включением стенда установите  переключатель ЛАТРа в начальное положение.

     5.3.3. Переменный резистор R13 установить на максимальное сопротивление.

      5.3.4. В  данной работе поверяемым является  миллиамперметр ИП с добавочным  шунтом R10 (при этом величина его  полного отклонения равна 25 мА), а контрольным А2.

      5.3.5. Включите стенд, затем тумблер включения питания ЛАТРа Т1 (S7) и наконец тумблер питания цепей постоянного тока (S6).

      5.3.6. Изменяйте  переключателем ЛАТРа величину  напряжения (V2) до получения измеряемого  тока, дальнейшее увеличение тока  осуществляется плавно с помощью переменного резистора R13. Сделайте необходимое для расчетов количество замеров.

      5.3.7. По  окончании работы верните все  аппараты в исходное положение и отключите стенд.

5.3.8. Для того чтобы  определить величину сопротивления  шунта R10 измерительного прибора ИП, измерьте омметром (LCR мером)сопротивление рамки измерительного механизма.

 

 

 

Рис. 5.2.

 

5.4. Обработка  результатов опыта.

 

      5.4.1. Определите  величину сопротивления шунта  R10 измерительного прибора ИП, для чего измерьте омметром сопротивление рамки измерительного механизма.

 

      5.5. Вопросы для самопроверки.

 

5.5.1. Какой вид имеет  схема включения наружных шунтов?

      5.5.2. Определите  сопротивление шунта для измерительного  механизма с током полного отклонения 5 мА и Rим = 3 Ом, если нужно измерить ток 150А.

      5.5.3. Каким  должно быть сопротивление шунта  к миллиамперметру, рассчитанному на 75 мВ, с током полного отклонения 7,5 мА для измерения тока 7,5А?

      5.5.4. Какой  ток можно измерить прибором, рассчитанным на 10 мА (Rим. = 10 Ом), если его включить с шунтом, сопротивление которого Rш = 0,01 Ом?

 

 

 

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА N4

 

РАСШИРЕНИЕ  ПРЕДЕЛОВ ИЗМЕРЕНИЯ ВОЛЬТМЕТРОВ

 

      6.1. Цель работы.

 

      6.1.1. Изучить  методы расширения пределов измерения  вольтметров;

      6.1.2. Изучить  методы расчета сопротивления  добавочных резисторов.

 

      6.2. Основные теоретические положения.

 

      Резистор, включенный последовательно с  измерительным механизмом (ИМ), вращающий момент которого зависит от тока, и используемый для измерения напряжения, называется добавочным резистором. Его основное назначение - преобразовать напряжение в ток.

      Ток  Iо в цепи ИМ (Рис. 6.1.) определяется  уравнением преобразования:

 

                             Uх

                     Iо = --------- ,

                           Rим + Rд

 

      где  Uх - измеряемое напряжение;

           Rим - сопротивление ИМ;

           Rд - сопротивление добавочного резистора.

 

 

Рис. 6.1.

 

      Добавочные  резисторы служат также для  расширения пределов измерения по напряжению уже готовых вольтметров и других приборов, например ваттметров, фазометров, имеющих параллельные цепи, включаемые под напряжение.

      Если  вольтметр имеет номинальный  предел измерения Uн и сопротивление Rим и нужно расширить предел до U’н > Uн, то справедливо равенство:

 

                    Uн       U’н

                   ---- = ---------.

                    Rим     Rим + R’д

 

      Отсюда  сопротивление резистора:

 

                   R’д = Rим (n - 1),

 

     где n = U’н/Uн - и обычно называется множителем шкалы.

 

     Добавочные  резисторы изготовляются обычно  из манганиновой проволоки, намотанной на каркас из изоляционного материала.

     У вольтметров  с верхним пределом измерения  до 300В добавочные резисторы встраивают  внутри корпуса прибора. При устройстве вольтметров с пределом измерения свыше 300В добавочные резисторы из-за их размеров и по условиям охлаждения устанавливают вне корпуса прибора.

     В зависимости  от точности подгонки добавочные  резисторы подразделяются на классы: 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0.

 

6.3. Проведение  опыта.

     6.3.1. Соберите  схему согласно рис. 6.2.

 

Рис. 6.2.

 

     6.3.2. В данной  работе в качестве поверяемого  вольтметра используется миллиамперметр ИП с Uн=100мВ и добавочным резистором R’д = R12 (при этом его максимальное отклонение соответствует 100 В), контрольным является V2; а для случая ИП с добавочным резистором R11 - максимальное отклонение соответствует 50 В.

     6.3.3. Включите стенд, затем тумблер включения питания ЛАТРа Т1 (S7) и наконец тумблер питания цепей постоянного тока (S6). Изменяйте переключателем ЛАТРа величину напряжения (V2) до получения измеряемого напряжения на приборе ИП.

     6.3.4. Сделайте  необходимое для расчетов количество  замеров.

6.3.5. По окончании работы  верните все аппараты в исходное положение и отключите стенд.

6.3.6. Для того чтобы  определить величину сопротивления  добавочного резистора измерительного прибора ИП, измерьте его внутреннее сопротивление с помощью LCR-мера.

     6.4. Обработка результатов опыта.

 

     6.4.1. Определите величину сопротивления добавочного резистора измерительного прибора ИП, для чего измерьте его внутреннее сопротивление.

 

     6.5. Вопросы для самопроверки.

 

     6.5.1. Какие  вспомогательные элементы применяются  для изменения пределов измерения магнитоэлектрических вольтметров?

     6.5.2. Какого  порядка должно быть сопротивление  добавочного резистора к измерительному механизму с Rо = 1 Ом и падением напряжения на рамке

Uо = 10 мВ, для получения  вольтметра с Uн = 10 В?

     6.5.3. До какого значения напряжения будет расширен предел измерения вольтметра с сопротивлением рамки Rо = 1 Ом и падением напряжения на ней

Uо = 10 мВ при включении  добавочного резистора Rд = 100000 Ом?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА N5

 

ИЗМЕРЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЙ  КОСВЕННЫМ МЕТОДОМ

 

      7.1. Цель работы.

 

      7.1.1. Изучить  схемы определения сопротивлений  по методу вольтметра и амперметра;

      7.1.2. Оценить  погрешность измерения при различных  способах включения вольтметра  и амперметра.

 

      7.2. Основные теоретические положения.

 

Метод вольтметра и амперметра - косвенный способ определения различных  сопротивлений, позволяющий ставить  элемент с определенным сопротивлением в рабочие условия. Этот метод основан на использовании закона Ома для участка цепи, сопротивление Rх которого определяется по известному падению напряжения Uх на нем и току Iх так:

 

                   Rх = Uх / Iх.

 

      Существуют  различные способы измерения  падения напряжения Uх и тока Iх  (Рис. 7.1.)

 

                 а)                           б)

Рис. 7.1.

 

      Измерительные  части приведенных схем не  обеспечивают одновременное измерение напряжения Uх и тока Iх. Так 1-я схема (Рис.7.1.б.) позволяет измерить с помощью вольтметра напряжение Uх, а амперметр дает возможность определить ток I, равный сумме Iх и Iв, из которых последний является током обмотки вольтметра. В этом случае определяемое сопротивление:

 

                   Uх         Uх            Uх

            Rх = ------ = --------- = -----------,

                   Iх       I - Iв          Uх

                                       I - -----

                                            Rв

 

      где Rв - сопротивление вольтметра.

 

      Во второй  схеме амперметр учитывает ток  Iх, но вольтметр показывает напряжение U, равное сумме падений напряжений Uх на сопротивлении Rх и Uа на амперметре. Поэтому определяемое сопротивление:

             Uх      U - Uа       U      Uа     U

      Rх = ------ = -------- =  ----- - ---- = ---- - Rа,

             Iх        Iх        Iх     Iх     Iх

 

      где Rа - сопротивление амперметра.

 

      Следовательно,  если при расчете определяемого  сопротивления учитывать сопротивления  приборов, то все схемы равноценны.

      Если  определяемое сопротивление Rх  мало по сравнению с сопротивлением вольтметра Rв, током Iв можно пренебречь и, применяя первую схему (Рис. 7.1.а.), находить сопротивление Rх так:

 

                                   Uх

                       Rх = Rх = ------,

                                   I

 

допуская относительную  погрешность:

 

                          R’х - Rх      R’х        Rх

                    g’₀ = --------- = - ---- = - --------

                             Rх         Rв       Rх + Rв

 

      В этих  случаях, когда определяемое сопротивление  Rх сравнимо с сопротивлением  вольтметра Rв и пренебречь током  Iв нельзя, следует пользоваться второй схемой (Рис. 7.1.б.) и при расчете не учитывать падение напряжения Uа на амперметре, определяя сопротивление Rх так:

 

                      Rх = R’х = U /Iх

 

при относительной погрешности  измерения:

 

                            R’х - Rх       Rа        Rа

                     g’’₀ = --------- = -------- = ------.

                               Rх       Rх - Rа     Rх

 

      Для  выявления пределов целесообразности  использования той или другой  схемы следует приравнять относительные  погрешности и, а затем найти  значение сопротивления Rх, для  которого обе схемы равноценны:

 

                         Rх         Rа

                      --------- = ------,

                       Rх + Rв      Rх

 

      или

 

                   R²х - RаRх - RвRа = 0

 

Откуда

                   Rх @ Ö Rв Rа.

 

      Следовательно,  для сопротивлений Rх < Ö RвRа  предпочтительна схема Рис. 7.1.а., а для сопротивлений Rх > Ö Rв Rа - схема рис. 7.1.б. Первую из них называют схемой определения "малых" сопротивлений, а другая – схемой для определения "больших" сопротивлений.

      При  определении сопротивлений методом  вольтметра и амперметра следует выбирать магнитоэлектрические приборы с такими пределами измерений, чтобы показания их были близки к номинальным значениям, т.к. это обеспечивает меньшие погрешности измерения.

 

      7.3. Проведение опыта.

 

      В данной  работе необходимо косвенным методом измерить сопротивление R14 (малой величины ) и сопротивление R15 (сравнимое с сопротивлением обмотки вольтметра ).

      7.3.1. Измерение  сопротивлений малой величины.

      7.3.1.1. Соберите  схему согласно рис. 7.2 сначала с включением вольтметра V2 до амперметра А2, а затем схему с включением вольтметра V2 после амперметра А2. Включите стенд, затем тумблер включения питания ЛАТРа Т1 (S7) и наконец тумблер питания цепей постоянного тока (S6). Изменяйте переключателем ЛАТРа величину напряжения (V2) до получения измеряемого тока на приборе А2.

 

Рис. 7.2.

 

      7.3.1.2. Изменяйте  переключателем ЛАТРа величину  напряжения (V2)до получения измеряемого тока.

      7.3.1.3. Сделайте  перекоммутацию цепи таким образом,  чтобы амперметр А2 был включен после вольтметра и повторите измерения.

      7.3.2. Измерение  сопротивлений большой величины.

      В данном  опыте измеряется сопротивление  R15,вольтметром служит миллиамперметр ИП с добавочным сопротивлением R11 (предел измерения 50В и внутреннее сопротивление 10 кОм).

      7.3.2.1. Соберите  схему согласно рис. 7.3.а.

      7.3.2.2. Изменяйте  переключателем ЛАТРа величину  напряжения (в качестве вольтметра  прибор ИП на пределе 50В)  до получения измеряемого тока. По окончании опыта верните все аппараты в исходное положение и отключите стенд.

      7.3.2.3. Сделайте  перекоммутацию таким образом,  чтобы амперметр А2 был включен до вольтметра и повторите измерения (рис.7.3.б.).

7.3.4. По окончании работы  верните все аппараты в исходное  положение и отключите стенд.

7.3.5. Измерьте сопротивления R14 и  R15 с помощью омметра.

 

Рис. 7.3.а.

 

 

Рис. 7.3.б.

    

   7.4. Обработка результатов опыта.

 

      7.4.1. Рассчитать Rх по схеме рис. 7.2. в соответствии  с п.п.7.3.1.3. по формуле

                               Uх

                        Rх = ------,

                               I

      7.4.2. Измерьте сопротивление с помощью омметра. Оцените погрешность измерения, сравнив расчетное значение с измеренным.

      7.4.3. Рассчитать Rх по схеме рис. 7.3.а. и рис.7.3.б. в соответствии с п.п.7.3.2.2. и 7.3.2.3. по формуле

                               Uх

                        Rх = ------,