Указания к выполнению работы
1. Запустите программу лабораторной работы № 3.2 «Измерение мощности постоянного электрического тока». На экране компьютера появится модель лабораторного стенда (рис. 4.4.). Изучите расположение частей стенда.
2. Рассчитайте сопротивление Rн, при котором напряжению 15 В на выходе УИП будет соответствовать сила тока 3 А в цепи (рис. 4.1). При расчете учтите внутреннее сопротивление. Установите сопротивление магазина равным рассчитанному значению Rн.
Включите УИП тумблером «СЕТЬ», переключатель диапазонов установите в положение «0-15 В», ручку плавной регулировки выходного напряжения – в крайнее левое положение.
3. Измерение электрической мощности при Rн = 4,9 Ом.
3.1. Переведите переключатель КУ в положение 1, что соответствует схеме включения приборов согласно рис. 4.1а. Установите на вольтамперметрах пределы, на которых обеспечивается наиболее высокая точность измерений силы тока и напряжения при токе нагрузки 3 А. Рекомендуется, чтобы показания приборов были как можно ближе к установленному пределу шкалы.
Плавно поверните ручку УИП в крайнее правое положение, соответствующее выходному напряжению 15 В. Запишите показания вольтметра и амперметра, пределы измерений приборов, значение Rн.
3.2. Не меняя других настроек, переведите переключатель КУ в положение 2, что соответствует схеме согласно рис. 4.1б. Запишите показания вольтметра и амперметра, пределы измерений приборов, сопротивление магазина.
4. Измерение электрической мощности при Rн = 100 Ом.
4.1. Не меняя напряжение на выходе УИП, увеличьте сопротивление магазина до 100 Ом. Рассчитайте значение силы тока в цепи при U = 15 В, Rн = 10 кОм. Установите пределы вольтметра и амперметра, на которых обеспечивается наиболее высокая точность измерений. Запишите показания вольтметра и амперметра, пределы измерений приборов, значение Rн.
4.2. Не меняя других настроек, переведите переключатель КУ в положение 2, что соответствует схеме, показанной на рис. 4.1б. Запишите показания вольтметра и амперметра, пределы измерений приборов, сопротивление магазина.
5. Измерение электрической мощности при Rн = 10 кОм.
Выполните действия, описанные в п. 4, при Rн = 10 кОм.
Закройте приложение Lab VIEW.
6. Рассчитайте относительные погрешности косвенных измерений мощности, используя формулы (1)-(8).
Содержание отчета
Отчет должен содержать:
- сведения о цели и порядке выполнения работы;
- сведения о характеристиках использованных средств измерений;
- электрические схемы;
- экспериментальные данные и расчеты;
- заполненные таблицы отчета (табл. 3.1) и расчеты погрешностей;
- графики зависимости мощности и погрешности измерения мощности от Rн при различных схемах включения;
- вывод об особенностях и областях применения исследованных схем измерения мощности.
Таблица 3.1.
| Измерение мощности постоянного тока методом амперметра и вольтметра Магнитоэлектрический амперметр: класс точности _____; предел шкалы _______; Магнитоэлектрический вольтметр: класс точности ______; предел шкалы _______ Схема № _______ | ||||||
| Величина | Rн = 4,9 Ом | Rн = 100 Ом | Rн = 10 кОм | |||
| I | U | U | I | U | I | |
| Действительное значение, Uнд, Iнд | ||||||
| Измеренное значение, Uн, Iн | ||||||
| Методическая погрешность, δмU, δмI | ||||||
| Инструментальная погрешность, δинсU, δинсI | ||||||
| Результирующая погрешность, δU, δI | ||||||
| Погрешность измерения мощности, δР | ||||||
| Результат измерения мощности |
Контрольные вопросы
1. Чем можно измерить мощность постоянного тока около 1 Вт (10 Вт, 100 Вт, 1 кВт) с относительной погрешностью не более 0,5 %?
2. Какие электромеханические механизмы используются в ваттметрах постоянного тока?
3. Для какого диапазона мощностей постоянного тока применяются электромеханические и электронные ваттметры?
4. В каких случаях предпочтительно применять электромеханические, а в каком электронные ваттметры постоянного тока? Какова примерная погрешность измерений в этих случаях?
5. Назовите основные источники погрешности при косвенном измерении мощности постоянного тока.
6. Исправный электродинамический ваттметр имеет класс точности 0,5 и шкалу от 0 до 100 Вт. Какова максимально возможная относительная погрешность измерения мощности, если прибор показывает 50 Вт?
7. В каком диапазоне частот можно использовать электродинамический ваттметр?
8. Сравните метрологические характеристики электродинамических и ферродинамических ваттметров.
9. Каковы достоинства ферродинамических ваттметров?