3.1.Цель работы.
3.1.1. Изучить схему поверки ваттметра;
3.1.2. Определить класс точности поверяемого ваттметра;
3.1.3. Изучить методы поверки измерительных приборов.
3.2.Основные теоретические положения
(см. лабораторную работу N1)
Измерительный механизм ваттметра электродинамической системы. Внутри неподвижной катушки вращается укрепленная на оси бескаркасная рамка из изолированной проволоки; ток в нее поступает по спиральным пружинкам, так же как в приборах магнитоэлектрической системы. Взаимодействие токов подвижной обмотки и неподвижной создает необходимый вращающий момент. Механизм такого рода снабжается воздушным или магнитоиндукционным успокоителем.
Уравнение шкалы механизма электродинамической системы имеет вид:
1 d М
a = ----- I 1 I 2 -------.
W d a
Взаимная индуктивность М зависит от расположения подвижной катушки относительно неподвижной обмотки, и величина dМ/d a является некоторой функцией угла a между плоскостями, в которых расположены катушки. Учитывая это, полученное выше уравнение шкалы можно написать в таком виде:
1
a = ------ I 1 I 2 f ( a ).
W
Электродинамические приборы используют в качестве амперметров, вольтметров и ваттметров.
Если катушки измерительного механизма электродинамической системы включить в цепь, как показано на рис. 3.1., то пользуясь обозначениями на рисунке, имеем:
U
I2 = ----- ,
R в
R в = R +R д .
Тогда:
1 dМ dМ
a = ------ U I1 ----- = К Р -----,
W R в d a d a
где К = const, Р - мощность.
Чтобы шкала прибора была равномерной, необходимо иметь:
dM
---- = const
d a
Это достигается путем выбора размеров и формы катушек и их начального взаимного положения.
При включении ваттметра в цепь переменного тока уравнение шкалы прибора:
1 d М
a = ------- U I cos( j - d ) ------,
W Zв d a
где Zв - модуль полного сопротивления параллельной цепи ваттметра;
d - угол сдвига между I2 и U, возникающий вследствие реактивности параллельной цепи и являющийся угловой погрешностью ваттметра.
Для того чтобы a было пропорционально мощности переменного тока, стремятся сделать угол d возможно малым. Хотя электродинамические ваттметры применимы как на постоянном токе, так и на переменном, градуируются же и поверяются они на, как правило, на постоянном токе.
Цена деления ваттметра определяется по формуле:
Uн Iн
Ср = -------,
Ан
где Uн, Iн - установленные пределы измерения, соответственно, по напряжению и по току;
Ан - полное число делений шкалы.
Для правильного включения ваттметра, один из зажимов параллельной и последовательной цепей отмечается значком (*). Эти зажимы включаются согласованно, как показано на рис. 3.1., со стороны источника питания и называют генераторными.
 |
Рис. 3.1.
Электродинамические ваттметры выпускаются классов 0,2 и 0,5 и применяются в качестве переносных лабораторных приборов, при этом их показания остаются одинаковыми как на постоянном, так и на переменном токе.
В данной работе изучаются различные методы поверки ваттметров электродинамической системы:
1)поверка с помощью косвенного метода;
2)поверка с помощью измерителя угла рассогласования.
3.3. Проведение опыта.
3.3.1. Поверка ваттметра косвенным методом.
3.3.1.1. В данной работе поверка ваттметра осуществляется на основе вычислений, использующих результаты измерений тока и напряжения на активной нагрузке.
3.3.1.2. Соберите схему рис. 3.2. ЗАПОЛНИТЬ ТАБЛИЦУ 2.2
Рис. 3.2.
3.3.1.3. Для расчета величины активной мощности используйте формулу:
Р = U I ,
сравнив с расчетом по формуле:
Р = I 2 R
Заполнить таблицу 2.2.
3.3.2. Поверка ваттметра при помощи измерителя угла рассогласования (сдвига по фазе между током и напряжением).
3.3.2.1. В данном разделе изучается косвенный метод поверки ваттметра при помощи фазометра. Для индуктивной нагрузки с известным активным сопротивлением определяется ток, напряжение и угол рассогласования и на базе полученных данных вычисляется значение активной мощности.
3.3.2.2. Соберите схему рис. 3.3.
Перед включением стенда установите ЛАТР в начальное положение. Изменяя величину напряжения установите такую величину тока и мощности, которые можно достаточно точно измерить. Повторите опыт с различными величинами индуктивности, при чем каждый раз необходимо начинать опыт с подачи минимального напряжения.
Для вычисления используйте формулу:
Р = U I cosf ,
сравнив с результатами, полученными с помощью следующей формулы:
Р = I 2 RL
Рис. 3.3.
3.4. Обработка результатов опыта.
3.4.1. Измерьте величину напряжений, токов, углов рассогласования и мощностей при различных значениях активной и активно-индуктивной нагрузках.
3.4.2. Сделайте расчет мощности по формулам:
Р = U I, Р = I2 R, Р = U I cosf, Р = I2 RL
Заполнить таблицу 2.3
3.4.3. Сравните результаты расчета мощности с результатами измерения при помощи ваттметра.
3.4.4. Определите класс точности поверяемого ваттметра.
3.5. Вопросы для самопроверки.
3.5.1. Приведите уравнение шкалы прибора электродинамической системы для измерения мощности в цепях постоянного и переменного напряжения.
3.5.2. Укажите область применения электродинамических приборов.
3.5.3. Нарисуйте схему включения ваттметра.
3.5.4. Определите цену деления ваттметра при:
Uн = 300В, Iн = 1А, Ан = 150;
Uн = 450В, Iн = 5А, Ан = 150;
Uн = 150В, Iн = 2А, Ан = 300.
4. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА N4
Дата: 2019-03-05, просмотров: 318.
