Методические указания по работе на рабочем месте

На рабочем месте с использованием учебной литературы и имеющегося на нём инструмента, изучить устройство вольтметра, порядок работы с ним при измерениях. Особое внимание обратить на порядок работы при измерениях.

При проведении различного рода измерений для получения правильных результатов необходимо учитывать специфические свойства приборов. Предположим, имеется электрическая цепь, в которой установились определённые токи и напряжения. Включим в нужных нам местах цепи электроизмерительные приборы. Теперь процессы, происходящие в цепи, будут отличаться от тех, которые были до подключения приборов. Объясняется это тем, что приборы потребляют определённую энергию из цепи измерения.

При подключении приборов в цепь процессы могут изменяться не только количественно, но и качественно.

При выборе приборов следует помнить, что качественные измерения в цепи недоступны, а количественные должны быть сведены к минимуму. Чем меньше мощность потребляется прибором, тем меньшие изменения произойдут в схеме после его включения.

Меры техники безопасности:

а) К обслуживанию приборов должны допускаться лица, ознакомленные с их назначением, схемой и устройством.

б) При работе с прибором необходимо соблюдать общие правила безопасности труда, распространяющиеся на приборы, измеряющие напряжение.

в) Не допускается эксплуатация приборов в системах, напряжение в которых превышает верхнее значение диапазона.

г) Не допускается производить какие-либо работы по монтажу при включенном электрическом приводе.

д) На корпусе прибора должен быть заземляющий зажим, отмеченный знаком заземления по ГОСТу 12.2.007.0-75.

з) По способу защиты человека от поражения электрическим током, прибор должен соответствовать классу по ГОСТу 12.2.007.0-75.

к) Эксплуатация изделия разрешается только при наличии инструкции по безопасности.

Пример расчёта погрешностей при выполнении отчёта

Различают измерения с однократными и многократными наблюдениями. Наиболее распространены измерения с однократными наблюдениями. Измерения с числом наблюдений n менее 4-х относятся к однократным.

Доверительная граница погрешности результата измерения с однократным наблюдением не превышает допускаемую погрешность измерения.

Как правило, для повышения точности таких измерений делают 2 или 3 наблюдения, и за результат измерения принимают среднее арифметическое значение результатов этих наблюдений.

За результат измерения принимают результат однократного наблюдения (с введением поправки), используя предварительно полученные данные о источниках, составляющих погрешность.

Для работы с вольтметром нужны следующие приборы и оборудование:

а) переносной потенциометр типа ПП или другого типа;

б) источник регулируемого напряжения ИРН;

в) магазин сопротивлений;

г) соединительные медные провода;

д) стандартные градуировочные таблицы термопар;

е) термостат для воспроизведения условий градуировки термопар по таблицам.

Стрелку поверяемого прибора корректором устанавливают на нуль. В вольтметрах, не имеющих устройства для компенсации отклонений температуры свободных концов термопары, стрелку устанавливают на отметку, соответствующую окружающей температуре.

На магазине сопротивлений устанавливают величину R_вн, равную указанному на циферблате сопротивлению внешней цепи. При поверке вольтовой шкалы сопротивление R_вн не включают.

После установки стрелки вольтметра на нуль и проверки схемы включают источник регулируемого напряжения (ИРН) (устанавливают переключатель ИРН в положение включено).

Включают потенциометр на измерение. Плавным вращением рукоятки реостата ИРН увеличивают подаваемое напряжение на зажимы вольтметра и устанавливают стрелку на первой поверяемой отметке шкалы. Производят отсчёт и запись показаний потенциометра и поверяемого вольтметра.

Аналогично устанавливают стрелку прибора на второй оцифрованной отметке шкалы, затем на третьей и т. д. до конца шкалы. При этом производят отсчёт и запись показаний. Затем отсчёты производят при установке стрелки на те же отметки шкалы при движении её справа налево, т. е. обратным ходом.

Полученные результаты заносят в протокол работы.

Погрешность поверяемого прибора не должна превышать γ (формула 36.5):

(36.5)

где a - Э. Д. С. для верхнего предела шкалы поверяемого прибора;

b - класс точности поверяемого прибора.

Переменные напряжения свыше киловольта измеряют с помощью наружных измерительных трансформаторов напряжения электромагнитными, выпрямительными и электродинамическими приборами. Наиболее точные измерения действующих значений синусоидальных напряжений можно осуществить электродинамическими и цифровыми приборами и компенсаторами переменного тока.

Пример отчета по лабораторной работе

Цель работы: Ознакомиться с вольтметром. Узнать основные понятия об измерениях, методах и средствах их проведения.

Согласно нормативно - технической документации задано измерить175 ± 0,1В.

В данной лабораторной работе предполагается использование вольтметра первого класса точности, т.е. погрешность показаний прибора составляет 1 %.

Рисунок 36.6 - Схема измерительного механизма магнитоэлектрического вольтметра

Механизм состоит из рамки 2, вращающейся в кольцевом зазоре между полюсными наконечниками постоянного магнита NS и цилиндрическим сердечником 1 из мягкой стали. Рамка 2 вместе со стрелкой 7 для отсчета показаний по шкале 6 прибора закреплены на кернах 5, опирающихся на подпятники 3. Установленные на кернах спиральные пружинки 4, создающие противодействующий повороту рамки момент, крепятся одним концом к оси 5, адругим - к неподвижной части прибора. Рамка представляет собой прямоугольник длиной l и шириной 2г и состоит из п витков тонкой медной проволоки, скрепленных между собой лаком.

Рисунок 36.7 - Схема цепи включения вольтметра

Вычислим неисключённую систематическую погрешность:

Θ(Р)=Δ _С+Δ_ОП+Δ_УСЛ, (36.6)

Пусть класс точности прибора равен 1.

А_НТД =148 ± 0,1 В

Х_N = 150 В; Δ _С = В,

Δ_ОП = В. Составляющих НСП только два - Δ _С и Δ_ОП

при N ≤ 3 составляющих НСП; Θ(Р) =1,5+0,075 =1,575 В > 0,1 В;

Исходя из требований НД о точности измерения (± 0,1 В), данный прибор с классом точности 1,0 не подходит для измерения, так как достижение необходимой точности не обеспечивается. Воспользуемся новым вольтметром с классом точности, равным 0,02.

Пусть класс точности прибора равен 0,02.

Δ _С = В, Δ_ОП = В.

Θ(Р)=0,03 + 0,0015 = 0,0315 В < 0,1В - прибор подходит.

Коэффициент точности К_т = 0,2/0,0315 = 6,349, что вполне достаточно.

В результате проведения измерений получили результаты наблюдений:

х₁ = 148,02 В;

х₂ = 148,01 В;

х₃ = 148,02 В;

Определим среднее значение :

В; (36.7)

Определяем среднее квадратическое отклонение:

S(х) = = 0,015 В;

Определяем отношение Θ(Р)/ S(х):

Θ(Р)/S(х) = 0,0315/0,015 = 2,1

Так как 0,8 < 2,1 < 8,0 то:

, (36.8)

, (36.9)

, К_р= = 0,71,

, (36.10)

где Z_р/2 - Коэффициент Лапласса, определяемый по таблице.

В;

ΔР = 0,71 [0,0315 + 0,021] = 0,0373 = 0,037 В ;

Результат измерений теперь можно записать следующим образом:

А = 148 ± 0,037 В