МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ВОЛОГОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра электрооборудования
МЕТРОЛОГИЯ
Методические указания к выполнению контрольной работы

Институт машиностроения, энергетики и транспорта

Направление 13.03.02 – Электроэнергетика и электротехника

Вологда

2018
УДК 621.317.08.(075.8)

Метрология: Методические указания к контрольной работе. – Вологда: ВоГУ, 2018. – 25 с.

Утверждено редакционно – издательским советом ВоГУ.


Составитель: Вяткина О.С., канд. техн. наук, доцент.
Рецензент: Давыдова Е.Н., канд. техн. наук, доцент кафедры автоматики и вычислительной техники
ВВЕДЕНИЕ
Основной целью дисциплины является формирование у студентов знаний о методах измерения электрических величин, принципах функционирования измерительных приборов и построения измерительных информационных систем. Представленные методические указания подходят для изучения дисциплины «Метрология» профилей «Электроснабжение» и «Электрооборудование и электрохозяйство предприятий, организаций и учреждений».

ЗАДАНИЯ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ
Контрольные задания служат для прочного закрепления учебного материала по данному курсу. Задания оформляются в виде записки, выполненной в соответствии с требованиями стандартов ВоГУ, на листах формата А4 с указанием института, кафедры, дисциплины, фамилии и инициалов студента и проверяющего преподавателя, шифра, и номера варианта.

Каждое контрольное задание по курсу состоит из трех задач по различным разделам дисциплины. Варианты задач выбираются по последней цифре шифра студента и первой букве его фамилии следующим образом: если фамилия начинается с буквы от А до К, то вариант соответствует последней цифре шифра; если фамилия начинается с буквы от Л до Х, то вариант соответствует последней цифре шифра +10; если фамилия начинается с буквы от Ц до Я, то вариант соответствует последней цифре шифра +20.
Задачи 1

0. Имеется стрелочный вольтметр с U_НОМ=10 В и R_ВН=1 кОм. Можно ли на его основе создать амперметр с I_НОМ=10 А? Если можно – привести схему и рассчитать параметры элементов.

1. 
   Можно ли на основе аналогового амперметра с I_НОМ=1 А и R_ВН=1 Ом создать двухпредельный вольтметр с U_НОМ=100 В и U_НОМ=200 В? Если можно – привести схему и рассчитать параметры ее элементов.
   
2. 
   Как на основе стрелочного миллиамперметра с I_НОМ=100 мА, R_ВН=0,5 Ом и числом делений N=100 создать вольтметр с U_НОМ=10 В? Привести схему, рассчитать ее параметры. Определить чувствительность нового прибора.
   
3. 
   Как на основе однопредельного стрелочного вольтметра с U_НОМ=10 В и R_ВН=10 кОм создать двухпредельный вольтметр с U_НОМ1=100 В и U_НОМ2=400В? Привести схему и рассчитать ее параметры.
   
4. 
   На основе электромагнитного измерительного механизма со следующими известными параметрами: U_ПО=100 мВ; I_ПО=10 мА требуется создать двухпредельный амперметр с I_НОМ1=100 мА, I_НОМ2=1 А. Как это сделать (привести схему и рассчитать ее параметры)?
   
5. 
   Рассчитать и изобразить схему миллиамперметра с универсальным шунтом на три предела измерений: 0,2; 2 и 20 мА. Измеритель прибора – микроамперметр имеет данные: I_ПО = 150 мкА; R_ВН = 850 Ом. Определить допустимую мощность рассеивания для выбранных резисторов.
   
6. 
   При измерении напряжения двумя параллельно включенными вольтметрами их показания были: U₁= 29,2 В; U₂= 30 В. Показания какого прибора точнее, если классы точности приборов: К₁= 2,5 и К₂= 1,0, а пределы измерения соответственно равны 30 В и 150 В.
   
7. 
   Магнитоэлектрический прибор со шкалой на 100 делений имеет сопротивление катушки 25 Ом. Чувствительность по току прибора составляет 4 дел/мА. Определить предел измерения по напряжению и цену деления прибора в вольтах.
   
8. 
   Рассчитать вольтметр со ступенчатым включением добавочных резисторов на три предела измерений: 10, 100 и 1000 В. Измерителем вольтметра служит микроамперметр с параметрами: I_ПО = 200 мкА, R_ВН = 900 Ом. Определить допустимую мощность рассеивания для выбранных резисторов.
   
9. 
   При поверке амперметр с конечным значением шкалы 10 А, показал ток 7 А, а образцовый амперметр – 7,12 А. Найти поправку к показаниям прибора, абсолютную, относительную и приведенную погрешности.
   
10. 
    Во сколько раз чувствительность по напряжению у вольтметра с верхним пределом измерения 250 В и шкалой, имеющей 100 делений, отличается от чувствительности милливольтметра с верхним пределом 150 мВ и шкалой, имеющей 75 делений?
    
11. 
    Определить чувствительность по току и напряжению для прибора с напряжением полного отклонения стрелки 150 мВ, сопротивлением катушки 10 Ом и шкалой на 1000 делений.
    
12. 
    Рассчитать вольтметр с раздельными добавочными сопротивлениями на четыре предела измерений: 3, 10, 30, 100 В. В качестве измерителя применить микроамперметр с параметрами: I_ПО= 500 мкА, R_ВН= 150 Ом.
    
13. 
    В цепь однофазного тока через измерительный трансформатор напряжения k_V = 6000/100 класса точности 0,5 включен вольтметр с номинальным напряжением 100 В класса точности 1,5. Определить величину напряжения сети и наибольшую возможную погрешность измерения, если вольтметр показал 20 В.
    
14. 
    Определить значение переменного тока в однофазной цепи и наибольшую возможную погрешность измерения, если для измерения использован амперметр класса точности 0,5 с верхним пределом измерения 5 А, который включен через трансформатор тока k_Т = 100/5 класса точности 0,2.
    
15. 
    Определить активное сопротивление электрической нагрузки методом амперметра и вольтметра, если амперметр показывает ток в нагрузке 5 А и имеет сопротивление 2 Ом, а вольтметр показывает падение напряжения на нагрузке 50 В. Амперметр включен последовательно с нагрузкой. Определить относительную погрешность.
    
16. 
    Определить сопротивление методом амперметра и вольтметра, если вольтметр показывает 200 В, амперметр – 1 А, сопротивление вольтметра 3000 Ом и он включен параллельно измеряемому сопротивлению. Вычислить относительную погрешность.
    
17. 
    Определить значения индуктивности L_X, сопротивления R_X, добротности Q_X в цепи уравновешенного моста (рис.1), если частота питающего моста напряжения f = 1000 Гц, R₃= 1000 Ом, С₃ = 1 мкФ, R₂= R₄= 100 Ом.
    
18. 
    Найти входное сопротивление R_ВХ уравновешенного моста (рис.1) со стороны зажимов диагонали индикатора равновесия (ИР), если R₁= 10 Ом, L₁ = 0,01 Гн, R₂ = 100 Ом, R₃ = 1000 Ом, С₃ = 1 мкФ, R₄ = 100 Ом, частота питающего моста напряжения f =100 Гц.
    
19. 
    В схеме моста (рис.2) измерение тангенса угла потерь катушки индуктивности осуществляется при следующих данных: С₃ = 0,1мкФ, R₃ = 1,6  52,2 Ом. Каково значение добротности при частоте измерения 1000Гц?
    
20. 
    Определить емкость С_X и тангенс угла потерь конденсатора, если измерение выполнялось по схеме моста (рис.3) на частоте 1000 Гц; плечо множителя R₂ = 1000 Ом; плечо отсчета R₃ = 500 Ом; регулируемое сопротивление R₄ = 10 Ом, емкость образцового конденсатора С₄ = 0,1 мкФ.
    
21. 
    В каких пределах может быть измерена добротность Q_X катушки, если в схеме моста (рис.1) сопротивление плеча сравнения R₃ представляет собой переменный резистор значением 49 кОм; С₃ = 1 мкФ; f = 100 Гц?
    
22. 
    Рассчитать и изобразить схему амперметра постоянного тока с универсальным шунтом на пределы измерений: 0,15; 0,75; 1,5; 30 А. Измеритель прибора – микроамперметр имеет данные: I_ПО = 100 мкА; R_ВН = 1000 Ом. Рассчитать сопротивление шунтов и мощность рассеяния.
    

---

Рис.1 Рис.2



Рис.3 Рис.4



Рис.5 Рис.6



Рис.7

23. 
    Рассчитать и изобразить схему миллиамперметра постоянного тока с постоянным шунтом на пределы измерений: 0,3; 1; 3; 10; 30; 1000 А. Измеритель прибора – микроамперметр имеет данные: I_ПО = 150 мкА; R_ВН = 800 Ом. Рассчитать сопротивление шунтов и мощность рассеивания.
    
24. 
    Рассчитать вольтметр с раздельным добавочным сопротивлением на пределы измерений: 1,5; 7,5; 15; 75; 150; 750 В. В качестве измерителя применить микроамперметр с параметрами: I_ПО = 500 мкА; R_ВН= 150 Ом. Определить допустимую мощность рассеивания для выбранных резисторов.
    
25. 
    Через измерительный трансформатор напряжения k_V = 1000/100 класса точности 0,5 включен вольтметр с номинальным напряжением 300 В класса точности 1,5. Определить напряжение сети и наибольшую возможную погрешность измерения, если вольтметр показал 63 В.
    
26. 
    Определить величину переменного тока и наибольшую возможную погрешность измерения, если для измерения использован амперметр класса точности 0,5 с верхним пределом измерения 5 А, который включен через трансформатор тока ТК – 20, имеющий k_Т= 1000/5 и класс точности 2,5.
    
27. 
    Определить активное и реактивное сопротивления и индуктивность методом амперметра, вольтметра, фазометра, если амперметр показывает 1 А, вольтметр – 200 В, фазометр – cos= 0,5 отстающий, а частота сети равна 50 Гц.
    
28. 
    Определить активное и реактивное сопротивления и емкость конденсатора методом амперметра, вольтметра, фазометра, если амперметр показывает 1А, вольтметр – 200 В, фазометр – cos  опережающий, а частота сети равна 50Гц. Изобразить схему опыта.
    
29. 
    Определить характер и величины сопротивлений, измеренных методом амперметра, вольтметра, фазометра, если амперметр показывает 2А, вольтметр – 220 В, а фазометр – сos  = 0,707 отстающий. Частота сети равна 50 Гц. Изобразить схему опыта.
    

---

Задачи 2
0. Изобразить схему для включения трехфазного электрического счетчика реактивной энергии для учета последней в четырехпроводной сети напряжением 0,4 кВ и током нагрузки 80 А. Выбрать необходимые трансформаторы.

1. 
   Во вторичные обмотки трансформаторов тока k_Т = 300/5 и напряжения k_V = 10000/100 включены амперметр, вольтметр и ваттметр. Определить мощность, потребляемую цепью, и показания ваттметра в делениях, если показания приборов равны: I_A = 4 A, U_V = 100 B, угол сдвига фаз между током и напряжением в цепи составляет 30. Ваттметр имеет верхние пределы измерения: I_Н= 5 А, U_Н = 150 В; число делений шкалы – 150. Представить схему измерения. Погрешностью пренебречь.
   
2. 
   Для измерения активной мощности трехфазной симметричной цепи с линейным напряжением 380 В и соs  = 0,5 использованы два одинаковых электродинамических ваттметра со шкалами на 150 делений. Известно, что активная мощность цепи равна 15 кВт. Определить линейный ток, подобрать ваттметры, определить показания каждого ваттметра в делениях, привести схему включения.
   
3. 
   Для поверки счетчика индукционной системы класса 2 в цепь включен электродинамический ваттметр класса 0,5. На щитке счетчика написано:
   1 кВтч – 3600 оборотов диска. Диск счетчика сделал 60 оборотов за 2 минуты. При этом ваттметр показывал неизменную мощность 480 Вт. Определить погрешность счетчика. Соответствует ли поверенный счетчик классу точности?
   
4. 
   Активная мощность трехфазной цепи измерена методом двух ваттметров. Линейное напряжение равно 660 В, линейный ток – 20 А. Определить реактивную мощность сети, если показания ваттметров равны n₁= 60 делений, n₂= 60 делений.
   
5. 
   Активная мощность трехфазной симметричной цепи измерена методом двух ваттметров. Линейное напряжение равно 380 В, линейный ток – 15 А. Определить реактивную мощность сети, если показания ваттметров равны
   n₁= 30 делений, n₂ = 60 делений.
   
6. 
   Активная мощность трехфазной симметричной цепи измерена методом двух ваттметров. Линейное напряжение равно 660 В, линейный ток – 10 А. Определить реактивную мощность сети, если показания ваттметров равны
   n₁= 0 делений, n₂= 80 делений.
   
7. 
   В цепи переменного тока необходимо измерить мощность с помощью трансформатора тока k_T = 1000/5, трансформатора напряжения k_V = 10000/100 и ваттметра, рассчитанного на 5 А и 150 В, со шкалой 150 делений. Чему равна потребляемая мощность, если показания ваттметра составляют 75 делений?
   
8. 
   Для поверки трехфазного счетчика воспользовались двумя одинаковыми ваттметрами, включенными по схеме двух ваттметров. В течение двух минут ваттметры давали постоянные отклонения n₁= 40 делений и n₂ = 80 делений, а диск за это время сделал 25 оборотов. Определить погрешность счетчика, если номинальные данные ваттметров: 5 А; 150 В; 150 делений, а у счетчика 1 кВтч составляет 1200 оборотов диска. Привести схему включения всех приборов.
   
9. 
   Для определения коэффициента мощности нагрузки в цепь переменного тока промышленной частоты включены амперметр класса точности 1,5 с I_Н = 5 А, вольтметр класса точности 1,5 с U_Н = 250 В и ваттметр класса точности 0,5 с U_Н = 300 В, I_Н = 5 А и шкалой на 150 делений. Показания приборов составили I_А = 4 A, U_V = 220 B, число делений по шкале ваттметр n = 60. Привести схему включения всех приборов. Определить соs  и относительную погрешность его измерения.
   
10. 
    Определить собственное потребление мощности ваттметра при номинальном напряжении U_Н = 300 В и тока I_Н = 10 А, если мощность, потребляемая токовой обмоткой, равна 3 Вт, а ток в потенциальной обмотке при номинальном напряжении равен 30 мА. Найти сопротивления обмоток ваттметра.
    
11. 
    Для измерения мощности постоянного тока использовали ваттметр с верхним пределом измерения I_Н = 5 А, U_Н = 600 В. Сопротивление токовой обмотки R_А = 0,25 Ом, потенциальной обмотки R_V = 12 кОм. По какой схеме следует включить обмотку напряжения, чтобы при токе нагрузки 3 А и напряжении нагрузки 440 В получить наименьшую относительную погрешность результата измерения мощности?
    
12. 
    Изобразите схему для включения трехфазного электрического счетчика реактивной энергии для учета последней в трехпроводной сети напряжением 10 кВ и током нагрузки 900 А. Выберите трансформаторы тока и напряжения.
    
13. 
    Изобразите схему для включения трехфазного электрического счетчика активной энергии для учета последней в трехпроводной сети напряжением 6 кВ и током нагрузки 500 А. Выберите трансформаторы тока и напряжения.
    
14. 
    Объясните, какую энергию учитывает счетчик активной энергии типа СО – И446, включенный по типовой схеме (рис.4). Для доказательства постройте векторную диаграмму токов и напряжений.
    
15. 
    Можно ли определить реактивную мощность трехфазной сети по показаниям двух ваттметров, включенных в сети для измерения активной мощности (схема Арона)? Привести схему и вывод формулы для определения реактивной мощности.
    
16. 
    Каким образом можно определить коэффициент мощности трехфазной сети по показаниям двух ваттметров, включенных в сети для измерения активной мощности (схема Арона)?
    
17. 
    Доказать, что методом двух ваттметров можно измерить активную мощность в трехфазной трехпроводной цепи. Привести схему, вывод формул.
    
18. 
    Во вторичные обмотки трансформаторов тока k_Т= 150/5 и напряжения k_V = 6000/100 включены амперметр, вольтметр и ваттметр. Определить мощность, потребляемую цепью, и показания ваттметра в делениях, если показания приборов равны: I_A = 3 A, U_V = 100 B, угол сдвига фаз между током и напряжением в цепи 30. Ваттметр имеет верхние пределы измерения: I_Н = 5 А, U_Н = 150 В; число делений шкалы N = 150. Погрешностями трансформаторов пренебречь. Представить схему измерения.
    
19. 
    Для измерения активной мощности трехфазной симметричной цепи, равной 10 кВт, с линейным напряжением 220 В и соs  = 0,866 использованы два одинаковых электродинамических ваттметра со шкалами на 150 делений. Определить линейный ток, подобрать ваттметры, определить показания каждого ваттметра в делениях, привести схему включения.
    
20. 
    Для поверки счетчика индукционной системы в цепь включен электродинамический ваттметр высокого класса точности. На щитке счетчика написано: 1 кВт  ч – 4500 оборотов диска. Диск счетчика сделал 50 оборотов за 2 минуты. При этом ваттметр показывал неизменную мощность 390 Вт. Определить постоянную счетчика и относительную погрешность его показаний. Являются ли его показания завышенными или заниженными?
    
21. 
    Активная мощность трехфазной цепи измерена методом двух ваттметров. Линейное напряжение равно 380 В, линейный ток – 10 А. Определить реактивную мощность сети, не меняя схемы включения ваттметров, если их показания равны n₁ = 30 делений, n₂ = 60 делений.
    
22. 
    В цепи переменного тока необходимо измерить мощность с помощью трансформатора тока (k_T = 400/5), трансформатора напряжения (k_V = 6000/100), ваттметра, рассчитанного на 5 А и 150 В, со шкалой 150 делений. Чему равна потребляемая мощность, если показания ваттметра составляют 60 делений?
    
23. 
    Для поверки трехфазного счетчика воспользовались двумя одинаковыми однофазными ваттметрами, включенными по схеме двух ваттметров. В течение одной минуты ваттметры давали постоянные отклонения n₁ = 60 делений и n₂ = 90 делений, а диск за это время сделал 9 оборотов. Определить погрешность счетчика, если номинальные данные ваттметров: 5 А, 150 В, 150 делений, а у счетчика 1 кВт  ч соответствует 750 оборотов диска. Привести схему включения всех приборов.
    
24. 
    Для определения коэффициента мощности нагрузки в цепь переменного тока промышленной частоты включены амперметр класса точности 1,5 с I_Н = 3 А, вольтметр класса точности 1,5 с U_Н = 150 В и ваттметр класса точности 0,5 с U_Н = 150 В, I_Н = 5 А со шкалой на 150 делений. Показание приборов I_А = 2,4 A, U_V = 125 B, число делений по ваттметру n = 36. Определить соs  и относительную погрешность его измерения.
    
25. 
    Для измерения мощности постоянного тока использован ваттметр с верхним пределом измерения I_Н = 2 А, U_Н = 300 В. Сопротивление токовой обмотки R_А = 0,3 Ом, обмотки напряжения R_V = 8 кОм. По какой схеме следует включить обмотку напряжения, чтобы при токе нагрузки 1 А и напряжении нагрузки 220 В получить наименьшую погрешность результата измерения мощности?
    
26. 
    Определить собственное потребление мощности ваттметра при номинальном напряжении U_Н = 250 В и тока I_Н = 5 А, если мощность, потребляемая токовой обмоткой, равна 5,5 Вт, а ток в обмотке напряжения при номинальном напряжении равен 50 мА. Найти сопротивления обмоток ваттметра.
    
27. 
    Какую мощность измеряет ваттметр в схеме, изображенной на рис.5? Ответ обоснуйте.
    
28. 
    Какую мощность измеряет ваттметр в схеме, изображенной на рис.6? Ответ обоснуйте.
    
29. 
    Каково показание ваттметра в схеме, изображенной на рис.7, если
    U_Л = 380В, R₁ = R₂ = R₃ = 20 Ом, частота f = 50 Гц? Ответ обоснуйте.
    

---

Задачи 3
Задача 3 является комплексной. Необходимо разработать систему измерения электрических величин и учета электроэнергии для участка цепи (рис.8  13).

Решение задачи должно содержать следующие разделы:

– определение номинальных (максимальных) токов присоединений;

– определение величин, которые необходимо измерять на присоединениях в соответствии с требованиями ПУЭ [4];

– выбор измерительных трансформаторов тока и напряжения;

– выбор измерительных приборов;

– проверка возможности использования выбранных приборов совместно с выбранными трансформаторами тока и напряжения. При необходимости – корректировка выбора;

– полная электрическая принципиальная схема цепей измерений для всех присоединений заданного участка сети.


Рис.8 Рис.9


Рис.10 Рис.11


Рис.12 Рис.13

Таблица 1 – Исходные данные для решения задачи 3

№ вар.	Напряжение сети, кВ	Двигатель асинхронный			Генератор		Мощность конденсаторной батареи, кВАр	Мощность нагрузки, кВА	Мощность трансформаторной КТП, кВА	Рис.
		Мощность, кВт	cos	КПД	Мощность, кВт	cos
0	6	100	0,87	0,94	-	-	900	-	-	8
1	10	800	0,88	0,95	-	-	-	1600	-	9
2	6	-	-	-	1600	0,8	-	2000	-	10
3	0,4/0,23	315	0,91	0,93	-	-	-	400	2500	11
4	0,4/0,23	-	-	-	500	0,8	-	150	1000	12
5	0,4/0,23	75	0,89	0,91	-	-	150	-	400	13
6	6	500	0,88	0,95	-	-	4350	-	-	8
7	10	1000	0,89	0,955	-	-	-	2400	-	9
8	6	-	-	-	2000	0,8	-	3000	-	10
9	0,4/0,23	132	0,89	0,915	-	-	-	200	630	11
10	0,4/0,23	-	-	-	600	0,8	-	250	1000	12
11	0,4/0,23	90	0,9	0,92	-	-	250	-	630	13
12	6	630	0,88	0,95	-	-	1800	-	-	8
13	10	630	0,83	0,945	-	-	-	1800	-	9
14	6	-	-	-	2500	0,8	-	3200	-	10

---

Продолжение таблицы 1

№ вар.	Напряжение сети, кВ	Двигатель асинхронный			Генератор		Мощность конденсаторной батареи, кВАр	Мощность нагрузки, кВА	Мощность трансформаторной КТП, кВА	Рис.
		Мощность, кВт	cos	КПД	Мощность, кВт	cos
15	0,4/0,23	160	0,9	0,92	-	-	-	252	1000	11
16	0,4/0,23	-	-	-	750	0,8	-	300	1600	12
17	0,4/0,23	110	0,89	0,91	-	-	400	-	1000	13
18	10	800	0,88	0,95	-	-	1800	-	-	8
19	6	315	0,85	0,936	-	-	-	1400	-	9
20	10	-	-	-	2000	0,8	-	2500	-	10
21	0,4/0,23	200	0,9	0,925	-	-	-	300	1000	11
22	0,4/0,23	-	-	-	900	0,8	-	240	1600	12
23	0,4/0,23	55	0,92	0,91	-	-	200	-	630	13
24	10	1000	0,89	0,925	-	-	2700	-	-	8
25	6	500	0,83	0,94	-	-	-	2000	-	9
26	10	-	-	-	3200	0,8	-	3600	-	10
27	0,4/0,23	250	0,9	0,925	-	-	-	300	1600	11
28	0,4/0,23	-	-	-	1000	0,8	-	390	2500	12
29	0,4/0,23	160	0,9	0,92	-	-	450	-	1000	13

---

Смотрите также файлы

• Лабораторная работа 1 по дисциплине Информатика 1 учебное пособие Тимченко С. В. Информатика Вариант 8 студент гр озФ882П84.docx

• Практическая работа к теме Педагогические технологии в работе классного руководителя Проектирование фрагмента занятия Разговоры о важном день матери тема Материнское сердце чаще бьётся.doc

• Вписанная и описанная окружности.docx

• Тема Культурогенез в первобытную эпоху Задание 1.docx

• Условия присоединения к сетям энергосистемы Кому присваивается п квалификационная группа по тб.docx