Задача № 1
ПОВЕРКА ТЕХНИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ
И ОСНОВЫ МЕТРОЛОГИИ
Технический амперметр магнитоэлектрической системы с номинальным током 
, числом номинальных делений 
имеет оцифрованные деления от нуля до номинального значения, проставленные на каждой пятой части шкалы (стрелки обесточенных амперметров занимают нулевое положение). Поверка технического амперметра осуществлялась образцовым амперметром той же системы.
Исходные данные для выполнения задачи указаны в табл.
1. Указать условия поверки технических приборов.
2. Определить поправки измерений.
3. Построить график поправок.
4. Определить приведенную погрешность.
5. Указать, к какому ближайшему стандартному классу точности относится данный прибор.
Если прибор не соответствует установленному классу точности, указать на это особо.
6. Написать ответы на вопросы:
1) Что называется измерением?
2) Что такое мера и измерительный прибор? Как они подразделяются по назначению?
3) Что такое погрешность? Дайте определение абсолютной, относительной и приведенной погрешности.
Исходные данные
| Поверяемый амперметр | Единицы измерения | Предпоследняя цифра шифра | Последняя цифра шифра |
| 3 | |||
| Абсолютная погрешность ΔI | А | 0 | +0,02 -0,08 +0,07 -0,05 +0,04 |
| Номинальный ток Iн | А | 0 | 20 |
Поверка производится в помещении с нормальными для рабочих приборов условиями. Поверка амперметра производится путём сравнения показаний образцового амперметра. В амперметре с классом точности 1,0; 1,5; 2,5; 4,0 проверяют путём сличения их показаний, с показаниями образцов приборов класса 0,2 и 0,5.
Зная абсолютную погрешность для каждого оцифрованного деления шкалы (0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1 ). Определяем поправки измерений, учитывая, что поправкой называется абсолютная погрешность, взятая с обратным знаком.
D1 = -0,02
D2 = +0,08
D3 = -0,07
D4 = +0,05
D5 = -0,04
Для построения графика поправок проводим координатные оси: горизонтальную, на которой будет откладываться, оцифрованные значения делений шкалы и вертикальную – для откладывания поправок – вверх положительных, вниз отрицательных.
Приведенная погрешность – это отношение абсолютной погрешности к верхнему пределу измерения прибора.
Результаты расчетов заносим в обобщающую таблицу
| № п/п. | Оцифрованные деления шкалы, А | Абсолютная погрешность ΔΙ, А | Поправки измерений D, A | Приведённая погрешность γ, % |
| 1. | 0,2 | +0,02 | -0,02 | -0,1 |
| 2. | 0,4 | -0,08 | +0,08 | 0,4 |
| 3. | 0,6 | +0,07 | -0,07 | -0,35 |
| 4. | 0,8 | -0,05 | +0,05 | 0,25 |
| 5. | 1 | +0,04 | -0,04 | -0,2 |
Класс точности средства измерений – обобщённая характеристика, определяемая пределами допустимых основных и дополнительных погрешностей, а также другими свойствами, влияющими на точность, значения которых устанавливают в стандартах на отдельные виды средств измерений.
Наибольшая приведённая погрешность прибора в процентах на всех отметках рабочей части равна по модулю 0,4%, по этому значению определяем класс точности (ближайшее нормированное значение, превышающее величину приведённой погрешности) из стандартного ряда. Класс точности поверяемого амперметра равен 0,5 .
1. Что называется измерением?
Измерение есть процесс сравнения измеряемой величины с величиной того же рода, условно принятой за единицу. Результат измерения выражают числом, показывающим отношение измеряемой величины к единице измерения.
2. Что такое мера и измерительный прибор? Как они подразделяются по назначению?
Вещественное воспроизведение единицы измерения, ее дробного или кратного значения называют мерой.
Устройство, служащее для сравнения измеряемой величины с единицей измерения или мерой, называют измерительным прибором.
3. Что такое погрешность? Дайте определение абсолютной, относительной и приведенной погрешности.
Погрешность – это отклонение измеренного значения величины от его действительного значения.
Абсолютной погрешностью измерения называется разность между найденными значениями измеряемой величины и ее действительным значением.
Относительной погрешностью измерения называется выраженное в процентах отношение абсолютной погрешности измерения к действительному значению измеряемой величины.
Приведенной погрешностью измерительного прибора считают выраженное в процентах отношение абсолютной погрешности к верхнему пределу измерения прибора.
Задача №2
ПОСТОЯННОГО ТОКА
Измерительный механизм (ИМ) магнитоэлектрической системы рассчитан на ток 
и напряжение 
и имеет шкалу на 
делений.
1. Составить схему включения измерительного механизма с шунтом и дать вывод формулы 
.
2. Определить постоянную измерительного механизма по току 
, величину сопротивления шунта и постоянную амперметра 
, если этим прибором нужно измерять ток .
3. Определить мощность, потребляемую амперметром при номинальном значении тока .
4. Составить схему включения измерительного механизма с добавочным сопротивлением и дать вывод формулы 
.
5. Определить постоянную измерительного механизма по напряжению 
, величину добавочного сопротивления и постоянную вольтметра 
, если этим прибором нужно измерять напряжение .
6. Определить мощность, потребляемую вольтметром при номинальном значении
напряжения .
Исходные данные
| Наименование величин | Единицы измерения | Предпоследняя цифра шифра | Последняя цифра шифра |
| 3 | |||
| Напряжение ИМ Uн | мВ | 0 | 100 |
| Ток ИМ Iи | мА | 0 | 10 |
| Число делений αн | дел | 0 | 50 |
| Напряжение UН | В | 0 | 200 |
| Ток Iн | А | 0 | 10 |
В амперметрах и миллиамперметрах для расширения предела измерения применяется шунт. Он представляет собой сопротивление, включаемое в цепь измеряемого тока; параллельно шунту включается измерительный механизм (рис.1).
Обозначив IН – измеряемый ток, IШ и RШ – ток и сопротивление шунта, IИ и RИ – ток и сопротивление измерительного механизма, можно записать:
,
где 
- шунтирующий множитель, показывающий, во сколько раз измеряемый ток больше тока измерительного механизма или во сколько раз расширяется предел измерения тока.
Постоянная измерительного механизма по току определяется по формуле
Постоянная амперметра по току 
при измерении этим прибором тока Iн = 10 А равна
Мощность, потребляемая амперметром при номинальном значении тока Iн = 10 А равна
В магнитоэлектрических вольтметрах применяется тот же измеритель, что и в амперметрах, но на меньший номинальный ток. Для измерения напряжения механизм применяется в сочетании с добавочным сопротивлением. Добавочное сопротивление включается последовательно с измерительным механизмом (рис. 2). Оно необходимо, чтобы сопротивление вольтметра RV при изменении температуры оставалось неизменным.
Ток в цепи прибора
Если напряжение U = pUи, то добавочное сопротивление 
можно определить из условия
Откуда
Множитель р показывает, во сколько раз измеряемое напряжение больше напряжения на измерительном механизме или, иначе, во сколько раз увеличивается предел измерения напряжения прибора при применении добавочного сопротивления.
Определим сначала
Постоянная вольтметра
Постоянная измерительного механизма по напряжения связана с постоянной вольтметра соотношением
Собственное потребление мощности вольтметра
Задача № 3
ИЗМЕРЕНИЙ
Для измерения сопротивления косвенным методом использовались два прибора: амперметр и вольтметр магнитоэлектрической системы.
Измерение сопротивления производилось при температуре t приборами группы А, Б или В. Данные приборов, их показания, а также группа приборов и температура окружающего воздуха, при которой производилось измерение сопротивления, приведены в табл.
Определить:
1. величину сопротивления 
по показаниям приборов и начертить схему;
2. величину сопротивления 
с учетом схемы включения приборов;
3. наибольшие возможные (относительную 
и абсолютную 
) погрешности результата измерения этого сопротивления;
4. в каких пределах находятся действительные значения измеряемого сопротивления.
Исходные данные
| Наименование величин | Единицы измерения | Предпоследняя цифра шифра | Последняя цифра шифра | |
| 3 | ||||
| Данные вольтметра | Предел измерения Uн | В | 0 | 75 |
| Ток полного отклонения стрелки прибора при Uн | мА | 0 | 1 | |
| Класс точности γд | 0 | 0,2 | ||
| Показание вольтметра U | В | 0 | 60 | |
| Данные амперметра | Предел измерения Iн | А | 0 | 7,5 |
| Падение напряжения на зажимах прибора при Iн | мВ | 0 | 140 | |
| Класс точности γд | 0 | 0,5 | ||
| Показание амперметра I | А | 0 | 5 | |
| Группа приборов | - | 0 | А | |
| Температура t | °С | 0 | 30 | |
Величина сопротивления 
определяется с учетом внутреннего сопротивления приборов 
или 
в зависимости от принятой схемы.
Для выбора схемы сравним 
= 
Так как 
, то схема включения:
В схеме напряжение на вольтметре и измеряемом сопротивлении совпадают, но ток через амперметр отличается от тока, протекающего через измеряемое сопротивление на значение тока через вольтметр.
Погрешность измерений
Основная погрешность 
определяется классом точности прибора. В данной задаче для вольтметра 
.Дополнительная погрешность, вызванная отклонением температуры окружающего воздуха от нормальной (+10 °С) для прибора группы А класса точности 0,2 при изменении температуры на 10 °С, будет равна ±0,2. Таким образом
= 
Относительная погрешность при косвенном методе измерения сопротивления определяется по формуле
где γU и γI – относительные погрешности измерений напряжения и тока.
Относительная погрешность при измерении напряжения будет
= 
Погрешность измерений амперметра
= 
Относительная погрешность при измерении тока будет
= 
Относительная погрешность при косвенном методе измерения сопротивления
Абсолютная погрешность при косвенном методе измерения сопротивления
= 
= 
0.228 Ом
Действительные значения измеряемого сопротивления находятся в пределах
Задача № 4
ТРЕХФАЗНОГО ТОКА
Для измерения активной мощности трехпроводной цепи трехфазного тока с симметричной активно-индуктивной нагрузкой, соединенной звездой или треугольником, необходимо выбрать два одинаковых ваттметра с номинальным током 
номинальным напряжением 
и числом делений шкалы 
.
Исходные данные для решения задачи приведены в таблице.
1. По данным варианта для нормального режима работы цепи:
а) начертить схему включения ваттметров в цепь;
б) доказать, что активную мощность трехпроводной цепи трехфазного тока можно представить в виде суммы двух слагаемых;
в) построить в масштабе векторную диаграмму, выделив на ней векторы напряжений и токов, под действием которых находятся параллельные и последовательные обмотки ваттметров;
г) определить мощности 
и 
, измеряемые каждым из ваттметров;
д) определить число делений шкалы 
и 
, на которые отклоняются стрелки ваттметров.
2. По данным варианта при обрыве одной фазы приемника энергии:
а) начертить схему включения ваттметров в цепь;
б) построить в масштабе векторную диаграмму, выделив на ней векторы напряжений и токов, под действием которых находятся параллельные и последовательные обмотки ваттметров;
в) определить мощности и , измеряемые каждый из ваттметров;
г) определить число делений шкалы и , на которые отклоняются стрелки ваттметров.
Исходные данные
| Наименование величин | Единицы измерения | Предпоследняя цифра шифра | Последняя цифра шифра |
| 3 | |||
| Мощность цепи S | кВА | 0 | 5,0 |
| Коэффициент мощности cosφ | - | 0 | 0,72 |
| Фазное напряжение Uф | В | 0 | 220 |
| Схема соединения | - | 0 | 
|
| Последовательные обмотки ваттметров включены в провода | - | 0 | А и В |
| Обрывы фазы | - | 0 | С |
Так как приемники энергии соединены по схеме звезды, то мгновенную мощность трехфазной цепи следует представить как 
, где 
‒ мгновенные значения фазных напряжений, 
‒ мгновенные значения фазных токов.
Для нулевой точки приемников энергии, соединенных звездой, по первому закону Кирхгофа
,
откуда каждый из линейных токов можно выразить через два других:
; 
Подставив одно из этих выражений, например для тока 
, получим:
= 
= 
Следовательно, мощность трехфазной цепи можно представить суммой двух слагаемых, первое из которых 
и второе 
.
Первое слагаемое можно измерить одним ваттметром, а второе - вторым, если ваттметры соединены следующим образом: токовая цепь первого ваттметра в соответствии с индексом А у тока IA включается в рассечку провода А, и т.к. ток положителен, то генераторный зажим ее соединяется с источником питания (рис.1). Генераторный зажим параллельной цепи в соответствии с первой частью индекса А у напряжения UAB соединен с проводом А, а не генераторный зажим той же цепи в соответствии со второй частью индекса B присоединен к проводу B. Аналогично включается второй ваттметр. Активная мощность трехфазной цепи равна алгебраической сумме показаний двух ваттметров.
Линейное напряжение для «звезды» определяется по формуле 
В
Линейный ток определяется по формуле 
Угол отставания фазного тока от фазного напряжения 
Суммарная активная мощность системы определяется
Вт
Мощности, измеряемые ваттметрами
Вт
Вт
Определив токи и напряжения, под действием которых находятся последовательные и параллельные обмотки ваттметров, необходимо выбрать два одинаковых ваттметра с номинальным током 
А, номинальным напряжением 
В и числом делений шкалы 
.
Постоянная ваттметра определяется по формуле 
.
2. При обрыве фазы C.
При обрыве фазы С ток в ней равен нулю. Две другие фазы соединены последовательно и включены на линейное напряжение UАВ. Сопротивление фазы В при нормальном режиме работы
Для симметричной трехфазной системы ток в последовательно соединенных фазах определяется как
А
Мощности, измеряемые ваттметрами
Вт
Результаты расчетов.
| Наименование величин | Единица измерения | Результаты расчёта | |
| Определить по п.1 | Мощность цепи P | Вт | 3600 |
Линейное напряжение 
| В | 380 | |
Линейный ток 
| А | 7,57 | |
Номинальное напряжение ваттметра 
| В | 600 | |
Номинальный ток ваттметра 
| А | 10 | |
Постоянная ваттметра 
| 
| 40 | |
Мощность, измеряемая первым ваттметром 
| Вт | 2796 | |
Мощность, измеряемая первым ваттметром 
| Вт | 804 | |
Число делений шкалы 
| дел | 69,9 | |
Число делений шкалы 
| дел | 20,1 | |
| Определить по п.2 | Мощность, измеряемая первым ваттметром 
| Вт | 1792 |
Мощность, измеряемая первым ваттметром 
| Вт | 1792 | |
| Число делений шкалы
| дел | 44,8 | |
| Число делений шкалы
| дел | 44,8 |
Задача № 5
ТРЕХФАЗНОГО ТОКА
Симметричный трехфазный приемник электрической энергии соединен по схеме звезда или по схеме треугольник.
Напряжение на фазе приемника 
.
Активное и индуктивное сопротивление фаз приемника соответственно равны 
и 
.
В цепь приемника включен одноэлементный счетчик активной энергии для измерения реактивной энергии. Последовательная обмотка счетчика включена в один из проводов трехфазной цепи, как указано в табл. 9.
Приемник электрической энергии работает непрерывное время t.
1. Начертить схему включения счетчика в соответствии с данными вариантами, сделать разметку генераторных зажимов его обмоток.
2. Определить линейное напряжение 
, линейный ток 
, коэффициент мощности 
и угол φ.
3. Для заданной цепи построить в масштабе векторную диаграмму, выделить в ней векторы напряжения и тока, под действием которых находятся параллельная и последовательная обмотки счетчика.
4. Пользуясь векторной диаграммой, доказать, что счетчик, включенный по такой схеме, измеряет реактивную энергию.
Определить расход реактивной энергии, учитываемой счетчиком за время t.
5. Подсчитать за время t реактивную энергию всего приемника.
6. Найти численное соотношение между энергией, учитываемой счетчиком, и энергией приемника.
Исходные данные
| Наименование величин | Единицы измерения | Предпоследняя цифра шифра | Последняя цифра шифра |
| 3 | |||
| Схема соединения | - | 0 | 
|
| Последовательная обмотка счетчика включена в провод | - | 0 | С |
| Время t | - | 0 | 20 |
| Фазное напряжение Uф | В | 0 | 220 |
| Активное сопротивление фазы Rф | Ом | 0 | 16 |
| Индуктивное сопротивление фазы Xф | Ом | 0 | 24 |
Рассчитаем линейное напряжение 
, линейный ток 
, коэффициент мощности 
и угол φ .
Линейное напряжение для «звезды» определяется по формуле 
В
Сопротивление Z для схемы треугольника
Линейный ток через сопротивление симметричного треугольника определяется по формуле 
Коэффициент мощности определяем по формуле
Угол отставания фазного тока от фазного напряжения 
Показания счетчика 
Реактивная энергия счетчика 
Расход реактивной энергии , учитываемой счетчиком за время t
Реактивная энергия всего приемника за время t
Численное соотношение между энергией, учитываемой счетчиком 
и
энергией приемника A
2,1
Задача № 6
Параметры обмоток приборов
| Тип прибора | Номинальные величины | Класс точности | Номинальная область частот, Гц | Номинальное сопротивление обмоток, Ом | ||
| Ток, А | Напряжение, В | последовательной | параллельной | |||
| Амперметр Э514/3 | 5,0 | - | 0,5 | 40-100 | 0,008 | - |
| Вольтметр Э515/3 | - | 150 | 0,5 | 40-100 | - | 20000 |
| Счетчик однофазный СО-2М2 | 5,0 | 127 | 2,5 | 50 | 0,08 | 32000 |
| Фазометр трехфазного тока Д120 | 5 | 220 | 1,5 | 50 | 0,12 | 7500 |
| Сопротивление обмоток | 0,2 | 4660 | ||||
| Сопротивление проводов | 0,206 | |||||
| Итоговое сопротивление | 0,406<0,6 | |||||
Ток в обмотке трансформатора
Мощность при номинальном напряжении
Задача № 1
ПОВЕРКА ТЕХНИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ
И ОСНОВЫ МЕТРОЛОГИИ
Технический амперметр магнитоэлектрической системы с номинальным током , числом номинальных делений имеет оцифрованные деления от нуля до номинального значения, проставленные на каждой пятой части шкалы (стрелки обесточенных амперметров занимают нулевое положение). Поверка технического амперметра осуществлялась образцовым амперметром той же системы.
Исходные данные для выполнения задачи указаны в табл.
1. Указать условия поверки технических приборов.
2. Определить поправки измерений.
3. Построить график поправок.
4. Определить приведенную погрешность.
5. Указать, к какому ближайшему стандартному классу точности относится данный прибор.
Если прибор не соответствует установленному классу точности, указать на это особо.
6. Написать ответы на вопросы:
1) Что называется измерением?
2) Что такое мера и измерительный прибор? Как они подразделяются по назначению?
3) Что такое погрешность? Дайте определение абсолютной, относительной и приведенной погрешности.
Исходные данные
| Поверяемый амперметр | Единицы измерения | Предпоследняя цифра шифра | Последняя цифра шифра |
| 3 | |||
| Абсолютная погрешность ΔI | А | 0 | +0,02 -0,08 +0,07 -0,05 +0,04 |
| Номинальный ток Iн | А | 0 | 20 |
Поверка производится в помещении с нормальными для рабочих приборов условиями. Поверка амперметра производится путём сравнения показаний образцового амперметра. В амперметре с классом точности 1,0; 1,5; 2,5; 4,0 проверяют путём сличения их показаний, с показаниями образцов приборов класса 0,2 и 0,5.
Зная абсолютную погрешность для каждого оцифрованного деления шкалы (0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1 ). Определяем поправки измерений, учитывая, что поправкой называется абсолютная погрешность, взятая с обратным знаком.
D1 = -0,02
D2 = +0,08
D3 = -0,07
D4 = +0,05
D5 = -0,04
Для построения графика поправок проводим координатные оси: горизонтальную, на которой будет откладываться, оцифрованные значения делений шкалы и вертикальную – для откладывания поправок – вверх положительных, вниз отрицательных.
Приведенная погрешность – это отношение абсолютной погрешности к верхнему пределу измерения прибора.
Результаты расчетов заносим в обобщающую таблицу
| № п/п. | Оцифрованные деления шкалы, А | Абсолютная погрешность ΔΙ, А | Поправки измерений D, A | Приведённая погрешность γ, % |
| 1. | 0,2 | +0,02 | -0,02 | -0,1 |
| 2. | 0,4 | -0,08 | +0,08 | 0,4 |
| 3. | 0,6 | +0,07 | -0,07 | -0,35 |
| 4. | 0,8 | -0,05 | +0,05 | 0,25 |
| 5. | 1 | +0,04 | -0,04 | -0,2 |
Класс точности средства измерений – обобщённая характеристика, определяемая пределами допустимых основных и дополнительных погрешностей, а также другими свойствами, влияющими на точность, значения которых устанавливают в стандартах на отдельные виды средств измерений.
Наибольшая приведённая погрешность прибора в процентах на всех отметках рабочей части равна по модулю 0,4%, по этому значению определяем класс точности (ближайшее нормированное значение, превышающее величину приведённой погрешности) из стандартного ряда. Класс точности поверяемого амперметра равен 0,5 .
1. Что называется измерением?
Измерение есть процесс сравнения измеряемой величины с величиной того же рода, условно принятой за единицу. Результат измерения выражают числом, показывающим отношение измеряемой величины к единице измерения.
2. Что такое мера и измерительный прибор? Как они подразделяются по назначению?
Вещественное воспроизведение единицы измерения, ее дробного или кратного значения называют мерой.
Устройство, служащее для сравнения измеряемой величины с единицей измерения или мерой, называют измерительным прибором.
3. Что такое погрешность? Дайте определение абсолютной, относительной и приведенной погрешности.
Погрешность – это отклонение измеренного значения величины от его действительного значения.
Абсолютной погрешностью измерения называется разность между найденными значениями измеряемой величины и ее действительным значением.
Относительной погрешностью измерения называется выраженное в процентах отношение абсолютной погрешности измерения к действительному значению измеряемой величины.
Приведенной погрешностью измерительного прибора считают выраженное в процентах отношение абсолютной погрешности к верхнему пределу измерения прибора.
Задача №2
Дата: 2019-12-22, просмотров: 1115.
