Вимірювання параметрів елементів електричних кіл постійного струму

МЕТА РОБОТИ – вивчити основні засоби та методи вимірювань параметрів

електричних кіл постійного струму.

Внаслідок виконання лабораторної роботи студент повинен

– знати: принцип дії однорамочних та логометричних омметрів магнітоелектричної

системи, вимірювальних мостів постійного струму, а також методи вимірювань

параметрів елементів електричних кіл та рекомендовані області їх

використання;

– вміти:застосовувати методи прямих та непрямих вимірювань параметрів елементів

електричних кіл та оцінювати похибки результатів вимірювань.

ОСНОВНІ ПОЛОЖЕННЯ

Вимірювання опору R постійному струму здійснюється як прямим вимірюванням (омметром та мостом постійного струму), так і непрямим вимірюванням амперметром та вольтметром.

Непрямі вимірювання виконуються за схемами рис. 4,1, а, б.

Рис. 4.1. Схеми підключення приладів при непрямому вимірюванні опору

Необхідно пам'ятати, що виникаюча при цьому методична похибка δ_МТ повинна бути оцінена і виключена із результатів вимірювань, якщо |δ_МТ|≥015∙|δ_ОСН|.

Для знаходження поправки (абсолютної похибки, взятої з протилежним знаком) необхідно скласти схеми заміщення кіл, відповідно схемам 4.1 (а, б), з урахуванням внутрішнього опору приладів R_V та R_A і розрахувати виправлені значення результатів вимірювань.

Для точних вимірювань опору постійному струму використовуються методи порівнянь, що реалізуються на базі одинарних та подвійних мостів постійного струму.

Схема вимірювань подвійним мостом Р329 зображена на рис. 4.2. Вимірювальний опір знаходимо за формулою

R_X = R_N∙R₁/R₂.

Зразковий опір R_N повинен бути майже одного порядку з вимірюваним.

Міст Р329 укомплектовано двома зразковими резисторами з опорами – R_N = 1 Ω або R_N = 0.001 Ω.

Вибір значення зразкового опору здійснюється встановленням штекерів у відповідні гнізда R_N (див. рис. 4.2).

Результати вимірювань повинні мати стільки значущих цифр, скільки декад включає в себе магазин зразкових опорів плеча врівноваження R₁. Одинарно-подвійний міст постійного струму Р329 має в якості плеча R₁ п’ятидекадний магазин: 10²; 10¹; 10⁰; 10^-1; 10^-2.

Рисунок 4.2 - Схема вимірювання опору подвійним мостом постійного струму

Знаючи порядок вимірюваного опору R_Х, легко знайти опір другого плеча R₂,

кратний 10

R₂=R_N∙R₁/R_X .

Наприклад. Нехай вимірюваний опір має нульовий порядок R_X=0.2 Ω, тоді опір п'яти декад плеча R₁ буде дорівнювати R₁=200,00 Ω, а опір плеча R₂ при R_N=1 буде

.

Враховуючи високу чутливість нуль-індикатора G, процес врівноваження мосту слід проводити в два етапи: спочатку при натиснутій кнопці "Грубо", а потім – "Точно". Підбір опору R₁ слід починати з декадного перемикача нижнього розряду.

Лицьова панель стенда приведена на рис. 4.3.

Рисунок 4.3 - Панель стенда лабораторної роботи № 4

На стенді розміщені:

– об'єкт вимірювання – двообмотковий трансформатор Т_Р;

– амперметр та вольтметр типу М330 класу точності 1.5 та амперметр і вольтметр електромагнітної системи типу Э377 класу точності 1.5;

– омметр типу М371 або М471 класу точності 1.5;

- одинарно-подвійний міст постійного струму типу Р329 (метрологічні характеристики приведені в табл. 4.1).

Плечі R₂ і R₃ ідентичні і складаються з опорів 10; 100; 1000; 10000 Ω. Вибір опору плеч R₂, R₃ відбувається встановленням штекерів у вхідні гнізда (див. рис. 4.2).

ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ

1. Вивчити інформацію про вибір засобів та методів вимірювань параметрів елементів електричних кіл, приведених в /І, с. 420-425/.

2. Підготувати в звіті по роботі методики проведення вимірювань згідно лабораторним завданням 2-4.

Таблиця 4.1 – Характеристики моста Р329

	RX, Ω	Клас точності
ПОДВІЙНИЙ МІСТ	10-6...10-5	1.5
10-5+0.000001...10-4	0.5
10-4+0.00001...10-3	0.1
10-3+0.0001...100	0.05
ОДИНАРНИЙ МІСТ	50...105	0.05
100010...107	0.5

ЛАБОРАТОРНЕ ЗАВДАННЯ

1. Ознайомитись зі стендом. Скласти таблицю метрологічних характеристик приладів, що використовуються в роботі.

2. Виміряти опір постійного струму первинної R_1X та вторинної R_2X обмоток трансформатора непрямим методом за допомогою вольтметра та амперметра, використовуючи обидві схеми (див. рис. 4.1).

3. Розрахувати невиправлені R_1X і R_2X, а також виправленні R_1X і R_2X результати вимірювань.

4. Виміряти опори R_1X і R_2X омметром та подвійним мостом постійного струму. Виключити систематичну складову похибки, що виникає в результаті полярності джерела напруги мосту. Результати вимірювань та розрахунків по пп. 2-4 занести в табл. 4.3.

5. Розрахувати відносні похибки вимірювань опорів R_1X та R_2X різними методами і засобами, прийнявши за дійсне значення цих опорів результати вимірювань, отримані за допомогою моста постійного струму.

6. У виводах до лабораторної роботи проаналізувати похибки вимірювань параметрів обмоток трансформатора всіма використаними методами і засобами вимірювань.

Таблиця 4.3 - Експериментальні та розрахункові дані по вимірюванням опорів постійного струму

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ

1. Приведіть схему та рівняння рівноваги одинарного моста постійного струму.

2. Чому вимірювання опору подвійним мостом потрібно виконувати двічі, змінюючи полярність джерела напруги?

3. Як виправити результати вимірювань опору, отриманих методом амперметра – вольтметра?