Файл: LR3_[5405].doc

1 - ручки декад магазину опорів. Спад напруги на кожній ступені декад відповідно дорівнює: на 1 декаді 11·0.16; на 2 декаді 9·0.16; на 3 декаді 9·0.016; на 4 декаді 9·0.00016; на 5 декаді 10·0.000016; 2 - затискач для підключення зовнішньої батареї та нормального елементу; 3 - кнопка “50000”. При нажатій кнопці послідовно з гальванометром включається опір 50000 Ом, що захищає гальванометр від великих струмів при розбалансі, тобто здійснюється груба компенсація; 4 - кнопка "0". При нажатій кнопці гальванометр підключається безпосередньо в схему. При цьому здійснюється точна компенсація; 5 - кнопка "КЗ" накоротко перемикає рамку гальванометра і служить для швидкого заспокоєння стрілки; 6 - перемикач "П" має три положення - "НЕ", "Х" та середнє (нейтральне); 7 - ручка зміни опору R_t; 8 - ручки зміни опору R_pс для встановлення робочого струму. 9 – затискачі для підключення гальванометру та напруги, що вимірюється.

На рис. 6. наведено схему лабораторного макету, який використовується у лабораторній роботі. На елементах Т, VD, C побудовано джерело постійної напруги. Воно навантажене на послідовно ввімкнені опори R_P1, R_P2, R_N та опір R_X (при вимірюванні опору). Опір R_N є зразковим з номіналом 10 Ом. Коли необхідно провести повірку міліамперметру, до затискачів 1 та 2 під’єднується міліамперметр, при вимірюванні опору до цих затискачів замість міліамперметру під’єднується невідомий опір R_X, який необхідно виміряти.

Рис. 6. Структурна схема лабораторного стенду

В макет також вбудовано зовнішню батарею (ЗВ), яка використовується в компенсаторі. Макет з’єднується з компенсатором за допомогою з’єднувальних провідників. Затискачі зовнішньої батареї та невідомої напруги під’єднується до відповідних затискачів компенсатору.

ХІД РОБОТИ

1.1. Вимірювання напруги та опору. Алгоритм вимірювання опору складається з вимірювання падіння напруги на зразковому та невідомому опорі, які ввімкнені послідовно, і подальшому розрахунку невідомого опору. За допомогою компенсатора вимірюють спад напруг на невідомому та зразковому опорах U_x та U_N :

U_x=I_p·R_x , (4)

U_N=I_P·R_{N .} (5)

Якщо розділити перше рівняння на друге, то одержимо

, (6)

звідки отримуємо співідношення для знаходження невідомого опору:

. (7)

1.1.1. Взяти у викладача резистор з невідомим опором R_x. Під’єднати його до затискачів 1 та 2 лабораторного макету замість міліамперметру, як показано на рис. 4.

1.1.2. Ввімкнути живлення макету. Перемикач П лабораторного макету встановити в положення 1. В цьому положенні перемикача на вхід компенсатора подається падіння напруги на зразковому опорі R_N. Ручки змінних резисторів R_P1, R_P2 встановити в середнє положення.

1.1.3. Виміряти спад напруги на зразковому опорі R_N. Для цього ввести поправку на відхилення температури від нормальної - виміряти температуру НЕ і, якщо вона відмінна від 20^о С, то розраховують ЕРС для даної температури E_t за виразом (1) і ручкою 7 компенсатора встановлюють розраховану поправку; Далі встановлюється робочий струм. Перемикач 6 компенсатора встановлюється в положення “НЕ”. При нажатій кнопці “50000” ручками “Робочий струм” (8) спочатку грубо, а потім точно встановлюють стрілку гальванометра на нульову відмітку. Кінцеву компенсацію здійснюють при нажатій кнопці "0" (4); Після цього вимірюється напруга U_N. Перемикач П компенсатора виставляють в положення “X” і стрілку гальванометра встановлюють на нуль ручками 1 магазину опорів R. Відлік напруги здійснюють по показам магазину опорів, ручки якого відградуйовано в вольтах.

---

1.1.4. Перемикач П лабораторного макету встановити в положення 2. В цьому положенні перемикача на вхід компенсатора подається падіння напруги на невідомому опорі R_X. Виміряти падіння напруги U_x на опорі R_X аналогічно пункту 1.1.3.

Примітка: Робочий струм повторно встановлювати не треба.

1.1.5. Розрахувати невідомий опір за формулою (7).

1.2. Здійснити повірку міліамперметра Э513 в оцифрованих точках в діапазоні 0-10 мА. і зробити висновок про відповідність засобу вимірювання встановленому заводом класу точності.

1.2.1. Встановити перемикач П лабораторного макету в положення 1. В затискачі 1 і 2 лабораторного макету ввімкнути міліамперметр (резистор R_X треба зняти).

1.2.2. Реостатами R_p1 (грубо) і R_p2 (точно) встановити послідовно значення струму від 1 мА до 10 мА з кроком 1 мА (в оцифрованних точках шкали) спочатку з мінімального значення до максимального (зростання струму), а потім навпаки (спадання струму). Відлік здійснювати по міліамперметру.

1.2.3. За допомогою компенсатора, аналогічно п. 1.1.3., виміряти падіння напруги U_З і U_С (відповідно напруга при зростанні струму і спадання струму) на зразковому резисторі R_N=10 Ом для кожної оцифрованої відмітки шкали .

1.2.4. Розрахувати всі значення струму при його зростанні та спаданні I_З, I_С в оцифрованих точках шкали за формулою

I_З(С) = U_З(С) / R_N. (8)

1.2.5. Розрахувати абсолютну похибку _XЗ, _ХС при зростанні та спаданні показань, поправку _qЗ, _qС (поправкою називається значення абсолютної похибки взяте з протилежним знаком) при зростанні та спаданні показань, зведену похибка  міліамперметру. Результати вимірювання та розрахунків занести в табл. 1.

Таблиця 1

ЗРОСТАННЯ СТРУМУ
 - оцифрована відмітка шкали		UЗ, [B]		IЗ, [mA]		Х3, [mA]		q3, [mA]		, %
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
СПАДАННЯ СТРУМУ
 - оцифрована відмітка шкали		UC, [B]		IC, [mA]		ХC, [mA]		qC, [mA]		, %
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1

1.2.6. Провести повірку міліамперметру. Під час повірки засобу вимірювання визначають максимальну зведену похибку в його оцифрованих точках і порівнюють з класом точності. Абсолютна похибка приладу _XЗ(С) є різниця між його показаннями I_З(С) та дійсним значенням вимірюваної величини I, тобто _x = I_х – I_Д. Абсолютна похибка, взята з протилежним знаком, називається поправкою (_qЗ(С)). Зведена похибка  є виражене у відсотках відношення абсолютної похибки до нормуючого значення Х_н

---

. (9)

При розрахунках за дійсне значення струму прийняти значення, виміряне за допомогою компенсатора.

Для приладів з нульовою відміткою на початку шкали нормуюче значення (X_Н) дорівнює верхній межі вимірювання. Для перевіряємого приладу для діапазону 0-10 мА нормуюче значення дорівнює 10 мА.

Клас точності - це гарантована заводом максимальна зведена похибка. Для електровимірювальних приладів ДЕСТом встановлено вісім класів точності: 0.01; 0.1; 0.2; 0.5; 1.0; 1.5; 2.5; 4.0. Повіряємий міліамперметр Э513 має клас точності 0.5, тобто максимальна зведена похибка для всього діапазону вимірювання повинна не перевищувати 0.5%.

1.2.7. На основі даних повірки побудувати криву поправок, тобто залежність поправки _qЗ(С) від оцифрованого значення шкали . Результати розрахунку занести в табл. 1.

1.2.8. Визначити потужність, що споживається міліамперметром при струмах 2 і 3 (мА). Для цього, встановити необхідні значення струмів опорами R_p1 (грубо) і R_p2 (точно), використовуючи в якості відлікового пристрою міліамперметр. Після цього визначити точне значення струму використавши данні табл. 1 (увести поправку в показання міліамперметру). Перемикач П лабораторного макету встановити в положення 2 і компенсатором виміряти падіння напруги на міліамперметрі U_mA при двох значеннях струмів через міліамперметр I_mA. Потужність, що споживається міліамперметром визначити за формулою

P_mA = U_mA  I_mA. (10)

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ

1. Суть нульового методу вимірювання.

2. Суть компенсаційного методу вимірювання.

3. Наведіть схему компенсації напруги зміною робочого струму.

4. Які функції індикатора рівноваги в наведеній схемі?

5. Яким елементом змінюють величину робочого струму?

6. Шкалу якого елемента градуюють в одиницях вимірюваної величини?

7. Наведіть схему компенсації напруги зміною компенсуючого резистора.

8. Шкалу якого елемента градуюють в одиницях вимірюваної величини?

9. Переваги компенсаційного методу вимірювання.

10. Наведіть структурну схему компенсатора постійного струму.

11. Поясніть принцип дії наведеної схеми в першому режимі роботи «Підготовка до роботи».

12. Які дві напруги компенсуються в даному режимі роботи компенсатора?

13. Поясніть принцип дії компенсатора у другому режимі роботи компенсатора.

14. Які дві напруги компенсуються у цьому режимі роботи компенсатора?

15. Які чотири умови необхідно виконати, щоб компенсувати дві змінні напруги?

16. Наведіть структурну схему компенсатора змінного струму у прямокутній системі координат.

17. Покажіть, які елементи в наведеній схемі здійснюють рівність амплітуд і частот, протилежність фаз і ідентичність форми.

18. Як визначається абсолютна похибка і поправка під час повірки міліамперметра?

19. Як будується крива поправок і як вона застосовується для вилучення систематичної складової похибки міліамперметра під час виконання вимірювань?

20. Дайте поняття зведеної похибки.

21. Розкрийте суть чотирьох методів визначення нормуючого значення для оцінки зведеної похибки.

22. Яку складову похибки називають адитивною? Чому її ще називають похибкою нуля?

23. Яку складову похибки називають мультиплікативною? Чому її ще називають похибкою чутливості.

24. Для чого необхідно здійснювати повірку засобів вимірювань для зростання і спадання значень вимірюваної величини? Що таке варіація показань?

---

ЛІТЕРАТУРА

1. Электрические измерения : Учебное пособие для вузов / Под ред. В.Н. Малиновского. -М.: Энергоатомиздат, 1985 (Глава 4, с. 238-243).

2. Драхслер Р. Основы Электроизмерительной техники. -М.: Энергоатомиздат, 1982 (Глава 2, с.208-213).

3. Основы метрологии и электрические измерения : Учебник для вузов /Под ред. Е.М. Душина. -Л.: Энергоатомиздат, 1987 (Глава 7, с.199-212).

4. Электрические измерения электрических и неэлектрических величин /Под ред. Полищука -К.: Вища школа, 1984 (Глава 9, с.147-151).

5. Измерения и компьютерно-измерительная техника: Учеб. Пособие /В.А. Поджаренко, В.В. Кухарчук. -К.: УМК ВО, 1991 (Глава 14, с. 115-122).

---