Файл: Отчет задач по дисциплине Информационноизмерительная техника и электроника.docx

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

ИРКУТСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра электроснабжения

и электротехники



Отчет задач по дисциплине

«Информационно-измерительная техника и электроника»

Выполнил студент: гр. ЭСб-22-2

хххх

Принял: преподаватель

Солонина Н.Н.


Иркутск – 2023

Содержание

Задача №2

ИЗМЕРЕНИЕ ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ В ЦЕПЯХ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Измерительный механизм (ИМ) магнитоэлектрической системы рассчитан на ток I_и = 15 мА и напряжение U_и = 75 мВ и имеет шкалу на _н = 150 делений.

При решении задания необходимо:

1. Составить схему включения измерительного механизма с шунтом и дать вывод формулы r_ш.

2. Определить постоянную измерительного механизма по току С_I, величину сопротивления шунта r_ш и постоянную амперметра С’_I, если этим прибором нужно измерять ток I_н.

3. Определить мощность, потребляемую амперметром при номинальном значении тока I_н = 3,0 А.

4. Составить схему включения измерительного механизма с добавочным сопротивлением и дать вывод формулы r_д.

5. Определить постоянную измерительного механизма по напряжению С_u, величину добавочного сопротивления r_д и постоянную вольтметра С’_u, если этим прибором нужно измерять напряжение U_н = 60 В.

6. Определить мощность, потребляемую вольтметром при номинальном значении напряжения U_н = 60 В.

Постоянная ИП по току

С_I =I_и / α_н

Постоянная ИП по напряжению:

С_u =U_и / α_н

Решение

1.



Схема включения измерительного прибора с шунтом в случае масштабирования по току

Шунт является простейшим измерительным преобразователем тока в напряжение. Он представляет собой четырёхзажимный резистор. К двум токовым зажимам подводится ток I, с двух потенциальных зажимов снимается напряжение U.

Шунты применяются для расширения пределов измерения ИМ по току, при этом большую часть измеряемого тока пропускают через шунт, а меньшую – через ИМ.

Ток I_и, протекающий через ИМ, связан с измерительным током I_н зависимостью:

;

Здесь r_и – сопротивление измерительного механизма.

Пусть необходимо измерить ток I_н в n раз больший тока измерительного механизма I_и, т. е. n = I_н / I_и . Так как соединение параллельное, то можно записать I_н = I_ш + I_и, но у нас I_н = I_и · n , тогда I_N · n = I_ш + I_и. Учитывая, что I_и = U / r_п и I_ш = U / r_ш получим:

.

Сократив на U, получим:

,

где n коэффициент шунтирования.

2. Постоянная измерительного механизма по току определяется по формуле

С_I =I_и / α_н = 15 / 150 = 0,1 ^мА/_дел

Величина сопротивления шунта определяется по формуле   , где

n = I_н / I_и­ = 3 / 0,015 = 200

r_и = U_и / I_и = 75 / 15 = 5 Ом

соответственно r_ш = 5 / 199 = 0,025 Ом

Постоянная амперметра по току С’_I при измерении этим прибором тока I_н = 3,0 А равна

С’_I =I_н / α_н = 3 / 150 = 0,02 ^А/_дел

3. Мощность, потребляемая амперметром при номинальном значении тока I_н = 3,0 А равна

P = I_и²  r_и = 0,015²  5 = 0,001 Вт

4.



Схема включения измерительного прибора с добавочным сопротивлением

в случае масштабирования по напряжению

Добавочные резисторы являются измерительными преобразователями напряжения в ток, а на значение тока непосредственно реагируют измерительные механизмы стрелочных вольтметров. Добавочные резисторы служат для расширения пределов измерения по напряжению вольтметров, ваттметров, счётчиков энергии. Добавочный резистор включается последовательно с ИП. Ток I_н в цепи состоящей из ИП с сопротивлением r_и и добавочного резистора с сопротивлением r_д составит:



где U – измеряемое напряжение.

Если вольтметр имеет предел измерения U_и и сопротивление ИМ – r_и и при помощи добавочного резистора r_д надо расширить предел измерения в n раз, то учитывая постоянство тока I_н, протекающего через вольтметр, можно написать:

 , откуда n· r_и =r_и + r_д, r_д = r_и · (n-1), n = U_н / U_и

5. Постоянная измерительного механизма по напряжению определяется по формуле

С_U =U_и / α_н = 75 / 150 = 0,5 ^мВ/_дел

величина добавочного сопротивления определяется по формуле r_д = r_и · (n-1), где

n = 60 / 0,075 = 800

r_и = U_и / I_и = 75 / 15 = 5 Ом

соответственно r_д = r_и · (n-1) = 5  799 = 3995 Ом

Постоянная амперметра по напряжению С’_U при измерении этим прибором напряжения U_н = 60 В равна

С’_U =U_н / α_н = 60 / 150 = 0,4 ^В/_дел

6. Определить мощность, потребляемую вольтметром при номинальном значении напряжения U_н = 60 В

P = I_и²  (r_и + r_н) = 0,015²  (5 + 3995) = 0,9 Вт

Задача №3

ИЗМЕРЕНИЕ ТОКА В ЦЕПЯХ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

1. В цепь несинусоидального тока включены: амперметр магнитоэлектрической системы и амперметр электродинамической системы. Амперметры имеют одинаковые номинальные токи I_н = 5А и шкал одинаковым номинальным числом делений а_н = 100 дел. Начертить схему цепи и определить, на какое число делений шкалы отклонится стрелка: а) магнитоэлектрического амперметра; б) электродинамического амперметра, если в цепи проходит ток

I= I₀+I_1m*sint+I_3m*sin(3t+₃)

Построить в масштабе в одних осях координат графики заданного тока i=f(t) за время одного периода основной гармоники тока.

2. В цепь несинусоидального тока включены: амперметр электродинамической системы и амперметр выпрямительной системы. Амперметры имеют одинаковые номинальные токи І_н = 5А и шкалы с одинаковым номинальным числом делений а_н= 100 дел.

На какое число делений шкалы отклонится стрелка: а) электродинамического амперметра; б) выпрямительного амперметра, если в цепи проходит ток

I= I_1m*sint+I_3m*sin(3t+₃)

Данные величины	Значения
I0	2,5 А
I1m	3 А
I3m	2 А
Угол 3	/2

Решение

Вычисляем постоянную измерительного механизма по току:



Схема включения в цепь электродинамического и выпрямительного приборов:



1. Электродинамический амперметр при токе I= I₀+I_1m*sint+I_3m*sin(3t+₃)





2. Выпрямительный амперметр при токе I= I₀+I_1m*sint+I_3m*sin(3t+₃)





Схема включения в цепь электродинамического и выпрямительного приборов:



1. Магнитоэлектрический амперметр при токе I= I_1m*sint+I_3m*sin(3t+₃) измеряет постоянную составляющую





2. Электродинамический амперметр при токе I= I_1m*sint+I_3m*sin(3t+₃) измеряет действующее значение

Задача №4

ИЗМЕРЕНИЕ АКТИВНОЙ МОЩНОСТИ В ЦЕПЯХ ТРЕХФАЗНОГО ТОКА

Для измерения активной мощности трехпроводной цепи трехфазного тока с симметричной активно-индуктивной нагрузкой, соединенной звездой или треугольником, необходимо выбрать два одинаковых ваттметра с номинальным током I_н, номинальным напряжением U_н и числом делений шкалы _н = 150 дел.

Дано

S=3 кВ*А

Cos =0,83

Uф=380 В

Обрыв фазы ВС