Файл: Методические указания по лаборатоным работам иркутск 2008г. Лаборатоная работа и1.doc

Порядок выполнения работы





П о в е р к а а м п е р м е т р а.

1. 
   Собрать схему (рис. ).
   
2. 
   Установить ЛАТРом стрелку амперметра на первую оцифрованную отметку шкалы, добиваясь точного совпадения деления шкалы, стрелки и ее изображения (расхождение не более 1/5 деления), причем в процессе измерения необходим постоянный контроль установки показаний поверяемого прибора.
   
3. 
   Установить на потенциометре движком “НЭ” значение 1,0187 В, что соответствует ЭДС нормального элемента при t = 20С.
   
4. 
   На потенциометре переключатель поставить в положение “НЭ”. Нажать кнопку “50000”. Ручками “РАБОЧИЙ ТОК” установить указатель гальванометра на ноль. Отпустить кнопку “50000” и, нажав – 0, точно установить указатель гальванометра на ноль.
   
5. 
   Поставить переключатель потенциометра в положение “Х”.
   
6. 
   Установить движками “ВОЛЬТЫ” потенциометра при нажатой кнопке “50000” указатель гальванометра на ноль.
   
7. 
   Произвести проверку для всех числовых отметок шкалы до Imax. При поверке стрелку поверяемого прибора последовательно устанавливать на все оцифрованные отметки шкалы, вначале при возрастании измеряемой величины от нуля до номинального значения и затем при убывании ее до нуля. При этом надо следить, чтобы стрелка подходила к отметке плавно и только с одной стороны, при возрастании измеряемой величины – слева направо, и при убывании – справа налево.
   
8. 
   Результаты измерений и вычислений свести в табл. 1.
   

Таблица 1

I,А	Uном, В		Iд, А		Погрешности поверяемого амперметра						Вариация,А
	Пря-мой ход	Обра-тный ход	Пря-мой ход	Обра-тный ход	Основная
					Прямой ход			Обратный ход
					I ,А	,%	Ɣ,%	I,А	,%	Ɣ,%

Примечание.

I – показания поверяемого амперметра;

---

Uном – отчет по потенциометру;

Iд = Uном / Rобр – действительное значение тока;

Rобр – сопротивление образцовой катушки.


П о в е р к а в о л ь т м е т р а.

1. 
   Собрать схему (рис. ).
   
2. 
   Установить ЛАТРом стрелку вольтметра на первую оцифрованную отметку шкалы и выполнить пункты 3-7 поверки амперметра, изменяя показания вольтметра до Umax.
   
3. 
   Результаты измерений и вычислений занести в табл. 2.
   

Таблица 2.

U,В	Uном, В		Uд, А		Погрешности поверяемого вольтметра						Вариация,В
	Пря-мой ход	Обра-тный ход	Пря-мой ход	Обра-тный ход	Основная
					Прямой ход			Обратный ход
					U ,В	,%	Ɣ,%	U,В	,%	Ɣ,%

Примечания.

U – показания поверяемого вольтметра;

Uд – действительное значение напряжения, Uд = nUном;

N – множитель делителя напряжения ДН.

По результатам измерений и вычислений сделать требуемые программой работы выводы.
Контрольные вопросы:

1. 
   Из каких операций состоит поверка средств измерений?
   
2. 
   Дать определение класса точности измерительного прибора и объяснить, как он определяется.
   
3. 
   Как по результатам исследований определяется вариации показаний измерительного прибора и каковы допустимые значения вариации?
   
4. 
   Объяснить назначение и принцип действия потенциометра.
   
5. 
   Какие параметры определяют точность компенсационного метода?
   
6. 
   Объяснить роль и особенности образцового сопротивления.
   
7. 
   Каково назначение делителя напряжения?
   
8. 
   Основные преимущества компенсационного метода.
   
9. 
   Что является мерой ЭДС? Как она устроена?
   
10. 
    Мера сопротивления, и ее устройство.
    
11. 
    Как определить погрешность измерения напряжения потенциометром? Найдите относительную погрешность измерения потенциометром одного из измеренных напряжений из табл.1 или 2.
    

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА И – 4

---

ПРОВЕРКА ОДНОФАЗНОГО СЧЕТЧИКА АКТИВНОЙ ЭНЕРГИИ

Цель работы – исследование принципа действия, устройства и характеристик индукционных счетчиков электрической энергии; изучение методов поверки счетчиков электрической энергии.

Приборы и принадлежности : счетчик электрической энергии, амперметры, вольтметр, ваттметр, секундомер, регулировочный автотрансформатор, нагрузочные реостаты.

Основные понятия

Электрическая энергия, поглощенная нагрузкой, определяется выражением:

W = ₀^t Рdt,

Где Р – активная мощность, потребляемая нагрузкой.

Для учета активной энергии переменного тока применяются индукционные счетчики, представляющие собой интегрирующие приборы.

Устройство однофазного индукционного счетчика и схема его включения в электрическую цепь представлены на рис.



Основными элементами измерительного механизма счетчика являются электромагниты А и Б, алюминиевый диск Д, укрепленный на оси, постоянный магнит М.

Обмотка электромагнита А, имеющая небольшое число витков из толстого провода, включается последовательно с нагрузкой.

При включении счетчика в цепь переменного тока по его последовательной обмотке будет проходить ток потребителей энергии I, вследствие чего в последовательном электромагните возникает магнитный поток Фi, который проходит через сердечник электромагнита Б и дважды пересекает диск Д.

Напряжение U на обмотке параллельного электромагнита вызовет в ней ток Iu, создающий потоки Фu и Фi. Первый, замыкаясь через противополюс 2, пересекает диск в одном месте (в середине между полюсами электромагнита А). Поток замыкается через боковые стержни электромагнита Б, не пересекает диска, непосредственного участия в создании вращающегося момента не принимает и называется не рабочим потоком.

Магнитный поток последовательного электромагнита Фi и рабочий поток параллельного электромагнита Фi и рабочий поток параллельного электромагнита Фu, пронизывая диск Д, будут индуктировать ЭДС, отстающие по фазе от потоков Фi и Фu на угол /2. Под действием этих ЭДС в диске возникают вихревые токи. Всякий контур стоком, находящийся в магнитном поле, под влиянием электромагнитных сил стремится занять такое положение, при котором поток, пронизывающий контур, был бы положительным и наибольшим. Таким образом, благодаря взаимодействию трех несовпадающих в пространстве и сдвинутых по фазе потоков Фi, Фi, Фu и потоков, созданных вихревыми токами, возникает вращающий момент, равный:

---

М = k₁fФ_iФ_usin, (1)

где  - угол между потоками Фu и Фi; k₁ – коэффициент пропорциональности;

f – частота переменного тока.

Для того, чтобы счетчик учитывая активную энергию, необходимо иметь вращающий момент, пропорциональный активной мощности, т.е.

М_вр = k₂U_icos(Ů^İ) = k₂Р, (2)

где (Ů^İ) =  - угол сдвига фаз между напряжением и током, который соответствует одинаковым положительным направлениям Ů и İ относительно зажимов отмеченных звездочкой (генераторных зажимов).

Из элементарного анализа выражений (1) и (2) следует, что для получения вращающего момента, пропорционального мощности, необходимо иметь: магнитный поток последовательного электромагнита, пропорциональный току цепи; рабочий магнитный поток параллельного электромагнита, пропорциональный напряжению цепи; условие sin=cos.

Первое условие выполняется, если сердечник последовательного электромагнита находится в ненасыщенном состоянии. Тогда можно с достаточным приближением считать:

Ф_i = k₃I; Ф_u = k₄U/Z_u = k₄I_u.

Второе условие выполняется, если частота переменного тока неизменна. Тогда, ввиду малости активного сопротивления параллельной обмотки, по сравнению с ее индуктивным сопротивлением, можно принять:

Z_u = 2fL; Фu = k₅U/f.

Для выполнения третьего условия необходимо между потоками Фi и Фu иметь угол:

= /2 - . (3)

Выполнение условия (3) достигается в счетчике применением различных приспособлений.

Таким образом, обеспечивается получение вращающего момента, пропорционального активной мощности (2), под действием которого диск измерительного механизма придет во вращение.

Для создания тормозного момента, противодействующего вращения диска, служит постоянный магнит М. При пересечении диском потока постоянного магнита Фм в диске возникают токи Iм. От взаимодействия токов Iм с потоком Фм создается тормозной момент:

М_т = k₆(d/dt),

Где d/dt – угловая скорость диска.

Если пренебречь трением, то для установившейся скорости вращения диска выполняется условие:

М_вр = М_т, или k₂Р=k₆(d/dt).

Из выражения (4) следует, что скорость вращения диска пропорциональна активной мощности нагрузки.

---

Интегрируя выражение (4) в пределах интервала времени t = t2 – t1, получим: W = CN, (5)

где W – энергия, израсходованная в цепи за интервал времени t; N – число оборотов диска за этот же интервал времени; С – постоянная счетчика.

Отсчет энергии производится по показаниям счетного механизма. Единице электрической энергии (1 кВтч) должно соответствовать определенное число оборотов диска счетчика (его называют передаточным числом А и указывают на щитке счетчика). Величина, обратная передаточному числу, то есть энергия, приходящаяся на один оборот диска, называется номинальной постоянной счетчика и выражается в Вт с/об или Дж/об:

Сн = 1000* 3600/А,

где 1000 и 3600 служат для перевода киловатт в ватты и часов в секунды.

Значения величин А и Сн зависят только от конструкции и для данного счетчика неизменны.

Действительная постоянная в отличии от номинальной зависит от режима работы счетчика и от внешних условий. Зная значения постоянных С и Сн, можно определить относительную погрешность счетчика:

_w = (W_сч – W_д)/W_д = (С_н – С)/С, (6)

где W_сч – энергия, измеренная счетчиком (показание счетчика); W_д – действительное значение энергии, израсходованной в цепи.

Существенное значение, особенно при малых нагрузках, на правильность показаний счетчика оказывает момент трения. Для уменьшения этого влияния в счетчиках создают дополнительный момент, компенсирующий момент трения.

Если компенсационный окажется больше момента трения, то диск счетчика при наличии напряжения в параллельной цепи и отсутствии тока в цепи нагрузки может начать вращаться без остановки. Такое явление называется самоходом.

Государственным стандартом устанавливается порог чувствительности (в процентах) счетчика, определяемый выражением:

S = Iмин / Iном , (7)

где Iмин – минимальное значение тока, при котором диск счетчика начинает безостановочно вращаться; Iном – номинальное для счетчика значение нагрузочного тока.

При проведении поверки счетчиков согласно ГОСТу 8.259-77 должны выполняться следующие операции:

Внешний осмотр.

Определение систематической составляющей относительной погрешности счетчика одним из методов: методом образцовых ваттметра и секундомера; методом образцового счетчика; методом длительных испытаний.

Проверка отсутствия самохода.

---