Тема 3. Методи вимірювань електричних величин

Вступ

Програма дисципліни "Основи метрології та електровимірювальна техніка" затверджена в політехнічному університеті в 1999 р. для бакалаврів за напрямком "Електротехніка" спеціальності "Електротехнічні системи електропостачання".

Контрольне завдання складено із восьми задач, більшість яких мають по 100 варіантів. Перелік задач контрольної роботи встановлюється викладачем та доводиться до відома студентів на установчій сесії напередодні семестру вивчення дисципліни .

Варіант визначається однією або двома останніми цифрами шифру студента (номером залікової книжки).

Остання цифра шифру - це перша цифра варіанта, а передостання цифра шифру - це друга цифра варіанта. Умови використання першої або обох цифр шифру вказані в задачі.

При вивченні дисципліни рекомендується використовувати підручник, посилки на який є в тексті програми. Додаткові підручники та посібники вказані в списку літератури. При виконанні контрольної роботи доцільно використовувати [1, 6, 7, 8].

Основні теми лабораторних робіт [9]:

- електронно-променевий осцилограф;

- методи та засоби вимірювань частоти та куту фазового зсуву;

- вимірювання параметрів елементів кіл постійного та змінного струмів;

- вимірювання потужностей в трифазових колах;

- дослідження індукційних лічильників енергії.

Перелік лабораторних робіт встановлюється викладачем та доводиться до відома студентів на установчій сесії.

До виконання робіт допускаються студенти, які опрацювали відповідні теми курсу та виконали контрольне домашнє завдання.

Консультації по всіх видах занять проводяться викладачем в останню суботу кожного місяця, а також в рамках розкладу щотижневих консультацій викладача цієї дисципліни.

Програма дисципліни

Тема 1. Загальні положення метрології

1.1 Визначення терміну "метрологія". Місце метрології в науці та промисловості. Основні наукові та практичні розділи метрології [1, с. 35-44].

1.2. Поняття: фізична величина, розмір та розмірність фізичної величини, одиниці величин, значення величин [1, с. 10-12].

1.3. Засоби вимірювань: міри, вимірювальні перетворювачі та прилади, установки та інформаційно-вимірювальні системи [1, с. 44-47].

1.4. Визначення метрологічних характеристик. Нормовані метрологічні характеристики засобів вимірювань [1, с. 51-53].

1.5. Похибки вимірювальних приладів: абсолютна, відносна, зведена; основна та додаткова; систематична та випадкова; статична та динамічна [1,с. 53-57].

1.6. Клас точності засобу вимірювань: визначення, форми представлення та вигляд позначення [1, с. 57-61].

Тема 2. Засоби вимірювань

2.1. Вимірювальні перетворювачі: шунти, додаткові резистори, подільники напруги, вимірювальні трансформатори струму та напруги. Їх призначення, метрологічні характеристики, схеми підключення з вимірювальними приладами. Розрахунки параметрів шунтів, додаткових резисторів, подільників напруги. Вибір стандартних шунтів, додаткових резисторів, вимірювальних трансформаторів [1, с. 101-109].

2.2. Електромеханічні вимірювальні прилади. Загальна структура побудови приладів. Прилади магнітоелектричної, електромагнітної, електро- та феродинамічної систем. Вольтметри електростатичної системи. Порівняння властивостей приладів перелічених систем [1,с. 116-120, 128-135, 136-140]. Логометри магнітоелектричної та електродинамічної систем [1, с. 121, 135-136].

2.3. Прилади випрямної та термоелектричної систем. Особливості градуювання та аналіз властивостей приладів [1, с. 147-152].

2.4. Електронні вольтметри: структурні схеми побудови, вплив схеми перетворювача на значення напруги, що вимірюється; особливості градуювання електронних вольтметрів змінного струму [1, с. 152-164].

2.5. Цифрові прилади: загальні принципи побудови, методи перетворення аналогового сигналу в дискретний, основні метрологічні характеристики [1, с. 212-214, 220-228].

2.6. Мостові вимірювальні кола постійного та змінного струмів: схеми, рівняння рівноваги [1, с. 186-188, 188-191]. Одинарні та подвійні мости постійного струму [1, с. 191-193]. Мости змінного струму для вимірювання ємності, індуктивності, тангенса кута втрат [1, с. 193-199].

2.7. Реєструючи засоби вимірювань. Загальний огляд методів та засобів реєстрації сигналів вимірювальної інформації [1, с. 257-258, 267-271]. Світлопроменевий осцилограф. Побудова та область використання осцилографа. Вибір осцилографічних гальванометрів для реєстрації сигналів [1, с. 261-267]. Електронно-променевий осцилограф. Структурна схема та методи вимірювання основних параметрів періодичних сигналів [1, с. 175-182, 269, 413-418].

Тема 3. Методи вимірювань електричних величин

3.1. Загальні визначення видів (прямі, непрямі) та методів (зіставлення, врівноваження, диференційного та заміщення) вимірювань [1, с. 19-23].

3.2. Вимірювання напруги та струму в колах постійного та змінного струмів. Методичні похибки методу безпосередньої оцінки при вимірюванні напруги та струму. Особливості вимірювання в колах з несінусоїдною формою кривої [1, с. 238, 391-394, 386-387, 394-400].

3.3. Вимірювання потужностей в колах постійного та змінного струмів. Похибки непрямих методів вимірювань [1, с.400-404].

3.4. Вимірювання активної та реактивної потужностей в трифазових колах (1, с. 404-411). Схеми включення в мережу багатоелементних приладів через вимірювальні трансформатори.

3.5. Аналіз методів та засобів вимірювання частоти [1, c. 411-414]. Електромеханічні, електронні та цифрові частотоміри. Особливості використання метрологічних характеристик частотомірів для оцінки їх похибок [1, с. 135, 164-165, 244].

3.6. Загальні рекомендації до вибору методів та засобів вимірювань кутів фазових зсувів [1, с. 412-413, 417-418]. Принципи побудови та особливості підключення електронних та цифрових фазометрів [1, с. 238 -240].

3.7. Методи та засоби вимірювань параметрів елементів в колах постійного та змінного струмів [1, с. 420-429].