Общие указания к выполнению лабораторных работ
Министерство сельского хозяйства РФ
Департамент кадровой политики и образования
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
Высшего профессионального образования
Волгоградский государственный аграрный университет
Кафедра: "Электроснабжение сельского хозяйства и ТОЭ"
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
для выполнения лабораторных работ по дисциплине:
«Метрология, стандартизация и сертификация»
Волгоград, 2012
УДК 006
ББК 30.10
М-54
Методические указания по выполнению лабораторных работ по дисциплине «Метрология, стандартизация и сертификация» студентов специальности 140211 «Электроснабжение» и 110302 «Электрификация и автоматизация с.х.», направления подготовки бакалавров 110300 «Агроинженерия» и 140400 «Электроэнергетика и электротехника»/ О.В. Калашникова, М.А. Васильева – Волгоград: ФГБОУ ВПО Волгоградский ГАУ, 2012. -30 с.
Изложены основные указания и рекомендации по выполнению лабораторных работ по дисциплине «Метрология, стандартизация и сертификация».
Для студентов очной и заочной форм обучения по специальностям 140211 «Электроснабжение» и 110302 «Электрификация и автоматизация с.х.», направления подготовки бакалавров 110300 «Агроинженерия» и 140400 «Электроэнергетика и электротехника».
Одобрено и рекомендовано к печати кафедрой «Электроснабжение сельского хозяйства и ТОЭ» и методической комиссией факультета электрификации с.х. ВолГАУ.
Общие указания к выполнению лабораторных работ
Лабораторные работы являются одним из основных учебных занятий по курсу "Метрология, стандартизация и сертификация".
Цель лабораторного практикума:
1) Подтвердить опытом положения теории;
2) Ознакомить студентов с приборами и оборудованием электротехнической лаборатории;
3) Приобретение навыков по применению средств измерений на практике;
4) Научить обрабатывать, анализировать и обобщать результаты экспериментов.
Студент должен ясно представлять себе смысл, программу и ожидаемые результаты по работе. Студент выполняет работу самостоятельно. К лабораторной работе допускаются только подготовленные студенты, имеющие при себе бланк отчёта с выполненными, при необходимости, предварительными расчётами.
Основными этапами лабораторного практикума являются:
1) предварительная подготовка к работе;
2) допуск к работе;
3) выполнение работы в лаборатории;
4) обработка результатов, составление отчета и его защита.
При подготовке к выполнению каждой работы студент должен:
· повторить (или изучить) соответствующие теоретические разделы курса «Метрология, стандартизация и сертификация», которые предусматриваются в данной лабораторной работе;
· ознакомиться с методикой выполнения данной лабораторной работы;
· изучить схему лабораторной установки и применяемые приборы;
· составить таблицы для записей результатов;
· изучить правила техники безопасности при работе с приборами и устройствами.
Все студенты перед началом работы в электротехнической лаборатории должны получить инструктаж по технике безопасности на рабочем месте и расписаться в соответствующем журнале. Выполнение лабораторных работ без инструктажа по технике безопасности строго запрещается.
Готовность студента к выполнению каждой работы проводится преподавателем после проверки его знаний по данной лабораторной работе путем просмотра заготовленного бланка и опроса на тему предстоящей работы.
Студенты, показавшие неудовлетворительные знания, к работе не допускаются, оставляются в аудитории для проработки соответствующего материала. Повторная отработка лабораторных работ проводится по расписанию кафедры.
Перед началом выполнения работы необходимо:
· удостовериться, что лабораторная установка отключена от сети электропитания;
· проверить шины заземления и их подключение к лабораторному стенду;
· посмотреть, нет ли наружных повреждений кабелей электропроводов и соединительных проводов.
Перед сборкой схемы студент должен ознакомиться с расположенными на стенде приборами и оборудованием, получить указания от преподавателя по сборке схемы и отобрать всё необходимое для выполнения эксперимента, записать технические данные приборов и оборудования. Выбрав аппаратуру, необходимо продумать оптимальное размещение элементов схемы на лабораторном стенде, чтобы электрическая цепь получилась простой, наглядной и удобной в работе. Сборку электрических цепей надо начинать с токовых цепей. Провода от ваттметров и обмоток напряжения ваттметров присоединяются во вторую очередь. Источники питания подключаются к схеме в последнюю очередь. Все регулируемые элементы устанавливаются в положение, обеспечивающее минимальные значения напряжения и тока в схеме. Включение лабораторного стенда производится только после его проверки преподавателем.
При проведении лабораторных работ студент должен:
· собрать схему, предъявить ее преподавателю или лаборанту и только после их разрешения производить включение стенда;
· проверить работоспособность системы отключения питания;
· включить лабораторный стенд и произвести необходимые работы согласно методическим указаниям.
Включив схему под напряжение, рекомендуется проверить возможность получения нужных диапазонов регулируемых величин (ток, напряжение, мощность и т.п.).
Лабораторную работу нужно выполнять в порядке, предусмотренном программой. Каждое измерение делать не менее трех раз. Числовые значения измеряемых величин отсчитывать с максимальной точностью и выражать в единицах измеряемой величины. После выполнения каждого пункта программы рекомендуется делать ориентировочные расчеты и построения, чтобы удостовериться в правильности полученных результатов.
До оформления отчета желательно сделать все необходимые расчеты по работе. По полученным данным опыта и расчета построить требуемые графики и диаграммы.
Отчет по лабораторной работе должен быть составлен на основе протокола опытных данных и отражать все пункты, предусмотренные программой работы. При выборе масштаба следует руководствоваться размерами бланка отчета и наибольшей наглядностью кривых и диаграмм. Под каждой и диаграммой обязательно писать их наименование. На графиках и диаграммах нужно помечать точки, полученные экспериментально и расчетным путем; на координатных осях ставить соответствующие обозначения. В конце каждого отсчета обязательно давать анализ полученных данных результатов и сформулированные выводы по выполненной лабораторной работе. Выводы должны базироваться на результатах, полученных экспериментально и расчетным путем.
Маркировка электроизмерительных приборов
и вспомогательных частей
Маркировка электроизмерительных приборов и вспомогательных частей, выпускаемых отечественной промышленностью устанавливается ГОСТ 23217-78 «Приборы электроизмерительные аналоговые с непосредственным отсчётом. Наносимые условные обозначения».
Для единообразия обозначения отдельных типов электроизмерительных приборов и вспомогательных частей наши заводы присваивают им шифры, состоящие из букв и цифр (например, М82, Э59).
Буквами обозначаются системы:
М - магнитоэлектрическая; Э - электромагнитная; Ф - электронная;
Д - электродинамическая; С - электростатическая; Ц- выпрямительная;
Т - термоэлектрическая
Самопишущие приборы независимо от системы, обозначаются буквой Н, приборы сопротивления, мосты, потенциометр, добавочные сопротивления, шунты, магазины сопротивления, делители напряжения и т.д. обозначаются буквой Р.
Цифры после букв представляют собой заводской шифр. Кроме перечисленных выше обозначений на приборах, ранее выпущенных промышленностью, могут быть и другие обозначения, например АТС - астатический прибор электромагнитной системы, ЛМ - лабораторный магнитоэлектрический прибор и т.д.
Маркировка, наносимая на шкалы приборов
1. Каждый прибор должен иметь следующие обозначения:
- наименование прибора или сокращенное обозначение измеряемой
величины;
- обозначение класса точности прибора. Комбинированные
многопредельные приборы, имеющие различные классы точности на
различных пределах измерения, должны иметь соответствующие
обозначения классов;
- номер стандарта, по которому прибор изготовляется;
- условное обозначение рода тока и числа фаз. На многофазных приборах дополнительно указывается количество элементов измерительного механизма и характер нагрузки;
условное обозначение системы прибора и степени защищенности от магнитных и электрических влияний;
условное обозначения рабочего положения прибора, если это положение имеет значение;
- условное обозначение испытательного напряжения изоляции измерительной цепи по отношению к корпусу;
- знак завода-изготовителя и заводское обозначение прибора;
- год выпуска и заводской номер.
На приборах классов 2,5; 4,0 и на миниатюрных малогабаритных
приборах класса 1,5 вместо заводского, номера может наноситься месяц
выпуска прибора.
2. Кроме перечисленных выше, приборы и вспомогательные части должны иметь обозначения:
- номинальной частоты, если она отличается от 50 Гц или номинальной области частот;
- номинальной температуры, если она отличается от 20 "С, или номинальной области температур;
- сопротивление соединительных проводов, если оно отличается от 0,035;.. Ом на приборах, при градуировке которых учитывается сопротивление проводов. Приборы предназначенные для включения с калиброванными проводами, должны, быть снабжены обозначениями «КП».
3. Приборы, включаемые через измерительные трансформаторы тока или напряжения, должны иметь обозначения коэффициента трансформации в виде надписей: «ТТ 
» иди «ТН 
»». В числителе указывается значение первичного тока 
в амперах или напряжение 
в вольтах; в знаменателе - значение вторичного тока 
или напряжения V2.
4. Приборы, включаемые через наружный калиброванный шунт, должны иметь надпись: «HШ...mV».
5. Приборы, предназначенные для включения через калиброванное
добавочное сопротивление, должны иметь надпись «ДС...кΩ...mА».
6.Маркировка зажимов и переключателей.
У приборов постоянного тока отрицательный зажим должен иметь обозначение «-» (минус). У приборов переменного тока, направление отклонения подвижной части которых зависит от направления тока, генераторные зажимы должны иметь обозначения «*» (звёздочка).
У многопредельных и комбинированных приборов постоянного тока общий зажим должен иметь обозначение «-» (минус). Остальные зажимы должны иметь. обозначения соответствующих пределов измерения или обозначения рода измеряемых величин.
У многопредельных приборов переменного тока с числом зажимов более двух общий зажим должен иметь обозначения «*» (звёздочка).
Остальные зажимы должны иметь: обозначения соответствующих пределов измерения или обозначения рола измеряемых величин.
У комбинированных приборов постоянного и переменного тока
общий зажим должен быть обозначен знаком «*», зажимы только для
постоянного тока - знаком «+» или «-» в зависимости от полярности,
зажимы только для переменного тока - знаком «~» (синусоида).
Зажимы трёхфазных приборов должны иметь обозначения,
соответствующие порядку следования фаз («А», «В», «С»). Зажим,
предназначенный для присоединения к нулевому проводу трёхфазной
системы, должен иметь обозначение «О» (нуль).
7. Условные обозначения, наносимые на электроизмерительные
приборы и вспомогательные части, приведены в таблице 1.
Таблица 1
Условные обозначения, наносимые на электроизмерительные приборы
| Наименование | Обозначение |
| I Примеры обозначения единиц измерения | |
| 1. Килоамперметр | кА |
| 2. Амперметр | А |
| 3. Миллиамперметр | mА |
| 4. Микроамперметр | µА |
| 5. Киловольтметр | кV |
| 6. Вольтметр | V |
| 7. Милливольтметр | mА |
| 8. Мегаватт | MW |
| 9. Киловатт | кW |
| 10. Ваттметр | W |
| 11. Мегавар | Mvar |
| 12. Киловар | кvar |
| 13. Вар | var |
| 14. Мегагерц | МНz |
| 15. Килогерц | кНz |
| 16. Герц | Нz |
| 17. Градусы угла сдвига фаз | φ |
| 18. Коэффициент мощности | сosφ |
| 19. Мегаом | МΩ |
| 20. Килоом | кΩ |
| 21. Ом | Ω |
| 22. Микрофарада | µF |
| 23. Пикофарада | рF |
| 24. Генри | Н |
| 25. Миллигенри | mН |
| 26. Микрогенри | µН |
| 27. Градус стоградусовой температурной шкалы | С |
| II. Обозначение принципа действия прибора | |
| 1. Магнитоэлектрический прибор с подвижной рамкой |  |
| 2. Магнитоэлектрический прибор с подвижным магнитом |  |
| 3. Магнитоэлектрический логометр с подвижным магнитом |  |
| 4. Магнитоэлектрический логометр с подвижной рамкой |  |
| 5. Электромагнитный прибор |  |
| 6. Электромагнитный логометр |  |
| 7. Электродинамический прибор |  |
| 8. Электродинамический логометр |  |
| 9. Ферродинамический прибор |  |
| 10. Ферродинамический логометр |  |
| 11. Индукционный прибор |  |
| 12. Электростатический прибор |  |
| 13. Тепловой прибор |  |
| Дополнительные обозначения по виду преобразователя | |
| 14. Термопреобразователь изолированный |  |
| 15. Термопреобразователь неизолированный |  |
| 16. Выпрямитель полупроводниковый |  |
| 17. Электронный преобразователь |  |
| 18. Компенсационный преобразователь |  |
| Дополнительные обозначения по защите от магнитных и электрических полей | |
| 19. Защита от внешних магнитных полей (1категории защищенности) |  |
| 20. Защита от внешних электрических полей |  |
| 21. Значение частоты fk до которой напряженность испытательного напряжения поля равна 400 АВ/м, например fk=600 Гц | 600 Hz |
| III. Обозначение рода тока | |
| 22. Постоянный ток |  |
| 23. Переменный (однофазный) ток |  |
| 24. Постоянный и переменный ток |  |
| 25. Трехфазный ток (общее обозначение) |  |
| 26. Трехфазный ток при неравномерной нагрузке фаз |  |
| IV. Обозначение класса точности, положения прибора, прочности изоляции | |
| 27. Класс точности при нормировании погрешности в процентах от диапазона измерения, например 1,5 | 1,5 |
| 28. То же при нормировании погрешности в процентах от длины шкалы, например 1,5 |  |
| 29. Горизонтальное расположение шкалы |  |
| 30. Вертикальное положение шкалы |  |
| 31. Наклонное положение шкалы под определенным углом к горизонту, например 600 |  |
| 32. Измерительная цепь изолирована от корпуса и испытана напряжением, например 2кВ |  |
| 33. Прибор испытанию прочности изоляции не подлежит |  |
| 34. ОСТОРОЖНО! Прочность изоляции измерительной цепи по отношению к корпусу не соответствует норма (знак выполняется красного цвета) |  |
| 35. ВНИМАНИЕ!Смотри дополнительные указания в паспорте и инструкции по эксплуатации |  |
| Обозначение зажимов, корректора и арретира | |
| 36. Отрицательный зажим |  |
| 37. Положительный зажим |  |
| 38. Общий зажим (для многопредельных приборов переменного тока и комбинированных приборов) |  |
| 39. Зажим постоянного тока (в комбинированных приборах) в зависимости от полярности |  |
| 40. Зажим переменного тока (в комбинированных приборах) |  |
| 41. Генераторный зажим (для ваттметров, варметров и фазометров) |  |
| 42. Зажим, соединенный с подвижностью частью (рамкой) прибора |  |
| 43. Зажим, соединенный с экраном |  |
| 44. Зажим, соединенный с корпусом |  |
| 45. Зажим (винт, шпилька) для заземления |  |
| 46. Корректор |  |
| 47. Арретир |  |
| 48. Направление арретирования |  |
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 1
Определение погрешностей амперметров и вольтметров электромеханической группы
Цель работы: Определить в процессе поверки погрешности амперметров и вольтметров электромеханической.
Порядок выполнения работы
1. Ознакомиться с приборами и аппаратурой, применяемыми в работе, записать их паспортные данные и технические характеристики.
2. Ознакомиться с методами поверки электроизмерительных приборов.
3. Собрать схему и произвести поверку амперметров.
4. Собрать схему и произвести поверку вольтметров.
5. Построить графики поправок и сделать выводы.
Выполнение работы
1. Записать в отчет паспортные данные приборов и их технические характеристики в форме таблицы, вид которой приведен в приложении 1.
2. Основные задачи поверки электроизмерительных приборов – определить их погрешности и пригодность к применению. В процессе эксплуатации, приборов их параметры изменяются, что приводит к появлению дополнительных погрешностей. Поверка позволяет установить возможность дальнейшего использования прибора.
Погрешности исследуемого прибора определяют по результатам сличений его показаний с показаниями образцового прибора. При этом образцовый прибор рекомендуется выбирать в 3-5 раз точнее поверяемого. Для определения погрешности прибора собирают цепи, схемы которых показаны на рисунках 1 и 2. После проверки схемы руководителем перед измерением прибор устанавливают в соответствующее (согласно условному обозначению на шкале) положение и корректируют его указатель. Изменением силы тока (или напряжения) указатель поверяемого прибора устанавливают на всех (начиная с нулевой) числовых отметках шкалы при возрастании и убывании нагрузки. При этом необходимо, чтобы указатель поверяемого прибора перемещался к очередной отметке шкалы с одной стороны: при возрастании нагрузки - от меньшей отметки к большей, а при убывании - наоборот. Результаты измерений записывают в таблицы 1 и 2. По результатам измерений отдельно к каждому прибору рассчитывают поправки по нижеприведенной формуле:
Их примерное графическое изображение для каждой числовой отметки шкалы показано на рисунке 3.
Полученные результаты позволяют определить классы точности поверяемых приборов. Для этого для каждой числовой отметки шкалы рассчитывают приведенную погрешность по формуле:
Наибольшее значение полученного ряда погрешностей сравнивают с рядом классов точности показывающих приборов. По результатам сравнения делают вывод о точности поверяемого прибора.
3. Поверка амперметров
Поверку амперметров проводят по схемам, представленным на рис.1.
..
а)
б)
Рис. 1.Схемы включения амперметров для определения, погрешностей в цели:
а - постоянного тока;
б - переменного тока
Результаты измерений записывают в таблицу 1.
4. Поверка вольтметров
Поверку вольтметров проводят по схемам, представленным на рисунке 2
а) 
б) 
Рис. 2. Схемы включения вольтметров для определения погрешностей в цепи:
а - постоянного тока;
б - переменного тока.
Результаты измерений записывают в таблицу 2, форма которой одинакова для отражения результатов поверки амперметров и вольтметров.
Таблица 2
| Прибор | Результаты измерений | Результаты вычислений | ||||||
| Показания прибора | Поправки к показаниям | Вариации показаний | Приведенная погрешность % | |||||
| поверяемого | образцового | |||||||
| при увели- чении | при умень-шении | при увели- чении | при умень-шении | при увели- чении | при умень-шении | |||
| Постоянн-ого тока | ||||||||
| Перемен- ного тока |
5. Построение графика поправок
График поправок строится для каждого поверяемого прибора, с нанесениемполученных значений для каждой отметки шкалы.
| -D |
| +D |
Рис.3. Примерный график поправок к показаниям шкалы.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 2