ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.

Отёска стен и прирубка косяков - Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) - В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

Технические характеристики ОМЭС

Лабораторная работа №7

На тему:

«Измерение параметров электрических цепей компенсатором переменного тока»

Выполнил:

студент 3–го курса

ФАКС, гр. ВА-01

Заниздра Андрей

Проверил:

Бурченков Г. К.

Киев

Цель работы: приобрести навыки измерения сопротивления резистора c

использованием компенсатора переменного тока, исследовать влияние рабочего тока на результаты измерения, оценить погрешность результатов измерения

1 Порядок выполнения работы

1.1 Изучить материал лекций4-11.

1.2 Ответить на контрольные вопросы.

1.3 Ознакомиться с описанием и техническими характеристиками СИ, которые

используются в лабораторной работе.

1.4 Выполнить задания лабораторной работы:

1.5 Опыт 1. Измерение сопротивления с использованием однозначной

безреактивной меры сопротивления.

1.5.1 Запустите программу. Для запуска программы следует нажать кнопку ;

1.5.2 Откройте закладку «Варианты» и выберите Ваш вариант;

1.5.3 Запишите исходные данные опытов в табл. 1.1;

1.5.4 Выберите закладку “Опыт 1”;

1.5.5 Включите питание компенсатора;

1.5.6 По амперметру А1 установите рабочий ток компенсатора, равный 0,5 А;

1.5.7 По амперметру А2 установите ток цепи, равный 1А;

1.5.8 Переключатель входов переведите в положение “Х1”.

1.5.9 Измерение напряжения на зажимах “Х1”. В этом положении

переключателя измеряется падение напряжения на измерительной

катушке R0;

1.5.9.1 Установитепереключатели в положения, которые будем называть исходными:

· Переключатель предела в положение 1,5 (в этом положении делитель не используется);

· Декады напряжений по осям Х и Y в нулевое положение;

· Переключатели множителей по осям Х и Y в положение Х10;

· Переключатели полярности по осям Х и Y в положение “0”.

1.5.9.2 Установите переключатель полярности по оси Х в положение “плюс”:

1.5.9.3 Установите такую чувствительность нульиндикатора, чтобы можно

было наблюдать максимальное отклонение указателя в пределах

шкалы;

1.5.9.4 Увеличивайте значение первой декады оси Х, наблюдая за изменением показаний нульиндикатора. Если при увеличении показаний первой декады показания нульиндикатора:

· увеличиваются, необходимо изменить полярность компенсирующего напряжения;

· сначала уменьшаются, а затем увеличиваются (т.е. наблюдается минимум показаний), то результат достигнут, установите значение старшей декады на единицу меньше значения, соответствующего минимуму показаний нульиндикатора;

· уменьшаются не достигнув минимума до показания первой декада “15”, переведите переключатель множителя в положение “X100” и повторите поиск минимального показания нульиндикатора. Если и в этом случае не удается найти минимум, переключите множитель в положение “X10”, повысьте предел измерения и продолжите поиск показания первой декады. Возможно придется повысить предел измерения не один раз.

1.5.9.5 Установите переключатель полярности по оси Y в положение “плюс”. Увеличивая значение первой декады оси Y, определите полярность и значение множителя, при которых наблюдается минимум показаний нульиндикатора.

1.5.9.6 Увеличивая чувствительность нульиндикатора и изменяя показания младших декад по осям Х и Y, получите нулевое показание нульиндикатора. На этом процесс измерения напряжения на зажимах X1 завершен. Запишите результат измерения в табл. 1.2.

1.5.10 Измерение напряжения на зажимах “Х2”. В этом положении переключателя

измеряется падение напряжения на измеряемом сопротивлении;

1.5.10.1 Установите минимальную чувствительность нульиндикатора;

1.5.10.2 Установите перключатели в исходное положение;

1.5.10.3 По приведенной методике измерьте падение напряжения на исследуемом сопротивлении. результат измерения запишите в табл. 1.3.

1.5.11 Измерение напряжений на зажимах “X1” и “X2” при рабочем токе, равном 0,3

А.

1.5.11.1 Установите минимальную чувствительность нульиндикатора;

1.5.11.2 Установите перключатели в исходное положение;

1.5.11.3 По амперметру А2 установите рабочий ток компенсатора, равный 0,3 А.

1.5.11.4 Измерьте падения напряжений на исследуемом сопротивлении и на

измерительной катушке. Результаты измерений запишите в таблицы 1.2

и 1.3.

Таблица 1.1 – Опыт 1. Исходные данные.

Прказания частотомера f, Hz	Ток из-го сопротивления А	Сопротивление из-й катушки R₀,
49,9

Таблица 1.2 – Опыт 1. Результаты измерений напряжения на измерительной катушке.

Рабочий ток, А	Положение переключателя «Делитель»	Ось Х	Ось У
Множитель	Показания декад по ось Х, mV	Множитель	Показания декад по ось У, mV
0,5	7,5	х100	15,56	х100	-12,56
0,3		х100	12,96	х100	-10,46

Таблица 1.3 – Опыт 1. Результаты измерений напряжения на измеряемом сопротивлении.

Рабочий ток, А	Положение переключателя «Делитель»	Ось Х	Ось У
Множитель	Показания декад по ось Х, mV	Множитель	Показания декад по ось У, mV
0,5		х100	14,99	х10	-5,3
0,3		х100	9,99	х10	-3,54

1.6 Опыт 2. Измерение сопротивления с использованием измерительного трансформатора тока.

1.6.1 Запустите программу. Для запуска программы следует нажать кнопку ;

1.6.2 Откройте закладку «Варианты» и выберите Ваш вариант;

1.6.3 Запишите исходные данные опытов в табл. 1.4;

1.6.4 Выберите закладку “Опыт 2”;

1.6.5 Включите питание компенсатора;

1.6.6 На измерительном трансформаторе тока нажмите кнопку, соответствующую

заданному номинальному первичному току;

1.6.7 По амперметру А1 установите рабочий ток компенсатора, равный 0,5 А;

1.6.8 Установитепереключатели в исходные положения;

1.6.9 По методике опыта 1 измерьте напряжение на зажимах “Х1”, не забудьте

перевести переключатели полярности в положение + или -;

1.6.10 Запишите результаты измерений в табл. 1.5.

1.6.11 По амперметру А1 установите рабочий ток компенсатора, равный 0,3 А;

1.6.12 Измерьте напряжение на зажимах “Х1” при новом значении рабочего

тока. Результаты измерений запишите в таблицы 1.5.

Таблица 1.4 – Опыт 2. Исходные данные.

Показания частотомера, f Hz	Номинальный первычний ток I_1н . А

Таблица 1.5 – Опыт 2. Результаты измерений напряжения.

Рабочий ток, А	Положение переключателя «Делитель»	Ось Х	Ось У
Множитель	Показания декад по ось Х, mV	Множитель	Показания декад по ось У, mV
0,5		х100	12,00	х100	9,0
0,3		х100	12,00	х100	9,0

2 Обработка результатов экспериментов

2.1 Опыт 1.В таблице 1.2 приведены результаты измерения сопротивления для

первого опыта.

2.1.1 Определяем напряжения на измерительной катушке и на исследуемом

резисторе

a) при рабочем токе

	(2.1)
	(2.2)
	(2.3)
	(2.4)

b) при рабочем токе

	(2.5)
	(2.6)
	(2.7)
	(2.8)

2.1.2 Представим напряжения в комплексной форме и вычислим модули и

напряжений и .

a) при рабочем токе

	(2.9)
	(2.10)
	(2.11)
	(2.12)

b) при рабочем токе

	(2.13)
	(2.14)
	(2.15)
	(2.16)

Данные расчета приведены в табл. 2.1.

Таблица 2.1 – Опыт 1.Результаты расчета.

Рабочий ток, А
0,5
0,3

2.1.3 Определим комплексное значение исследуемого сопротивления.

a) при рабочем токе .

(2.17)

b) при рабочем токе .

(2.18)

2.1.4 Вычислим модули сопротивления . Результаты расчета запишем в

табл. 2.4.

a) при рабочем токе .

(2.19)

b) при рабочем токе .

(2.20)

2.1.5 Оценим сопротивления для различных рабочих токах

a) при рабочем токе .

(2.21)

b) при рабочем токе .

(2.22)

Результаты расчета модулей и перенесем в табл. 2.4.

2.1.6 Определим погрешность оценки модуля. Расчет выполним для результатов измерения при ⁽при ₎ . Учтем, что измерения составляющих напряжения выполнялись при , а при измерении значение , следовательно, ,
см. табл. 1.2 и 1.3.

2.1.6.1 Определим относительные погрешности результатов измерения:

a) при рабочем токе .

	(2.23)
	(2.24)
	(2.25)
	(2.26)

b) при рабочем токе .

	(2.27)
	(2.28)
	(2.29)
	(2.30)

2.1.6.2 Определим относительную погрешность оценки модуля

a) при рабочем токе .

(2.31)

b) при рабочем токе .

(2.32)

Таблица 2.2 - Относительные погрешности при рабочем токе 0,5 А.

Относительные погрешности	Относительная погрешность оценки модуля

Таблица 2.3 - Относительные погрешности при рабочем токе 0,3 А.

Относительные погрешности	Относительная погрешность оценки модуля

2.1.7 Вычислим расширенную неопределенность оценки модуля исследуемого

сопротивления

a) при рабочем токе .

(2.33)

b) при рабочем токе .

(2.34)

2.1.8 Определим оценку индуктивности сопротивления . Значения частоты и реактивного сопротивления приведены в табл. 2.1 и табл. 2.2.

a) при рабочем токе .

(2.35)

b) при рабочем токе .

(2.36)

Таблица 2.4 – Опыт 1. Результаты расчета.

Рабочий ток, А		L, mH
0,5	0,7997
0,3	0,7997

Выводы: в ходе выполнения опыта по измерению сопротивления с

использованием однозначной безреактивной меры сопротивления было

установлено, что при значительном отличии рабочих токов и

наблюдается некое отличие их модулей сопротивления и

соответствующих им косинусов. Это может быть вызвано наличием

погрешностей измерения. Для данного метода измерения характерно

малое отличие результатов расчета выше указанных величин, несмотря

на значительное отличие рабочих токов, можно не учитывать

погрешность установки рабочего тока компенсатора при вычислении

неопределенностей модуля и косинуса.

2.2 Опыт 2.В таблице 1.4 и таблице 1.5 приведены результаты измерения

сопротивления с использованием измерительного трансформатора тока.

2.2.1 Вычисляем составляющие и модуль напряжения на исследуемом

резисторе:

	(2.37)
	(2.38)
	(2.39)

2.2.2 Составляющие комплексного измеряемого сопротивления определяются следующим образом.

	(2.40)
	(2.41)

2.2.3 Определим модуль исследуемого сопротивления:

(2.42)

2.2.4 Определим погрешность оценки модуля. Для определения погрешности

используем соотношения:

a) Определим относительные погрешности результатов измерения

напряжений:

	(2.43)
	(2.44)

b) Определим относительную погрешность оценки модуля:

(2.45)

2.2.5 Вычислим расширенную неопределенность оценки модуля исследуемого

сопротивления.

(2.46)

2.2.6 Оценим сопротивления

(2.47)

2.2.7 Определим погрешность оценки .

а) Относительную погрешность определим по формуле (2.48).

(2.48)

где – относительна погрешность результата определения активной составляющей , – относительна погрешность результата измерения напряжения .

(2.49)

b) Вычислим абсолютную погрешность:

(2.50)

2.2.8 Определим оценку индуктивности сопротивления .Значения частоты и

реактивного сопротивления

(2.51)

2.2.9 Определим относительную погрешность оценки индуктивности:

(2.52)

где – относительна погрешность результата измерения напряжения , – относительна погрешность результата измерения частоты.

(2.53)

2.2.10 Определим абсолютную погрешность оценки индуктивности

(2.54)

Таблица 2.5 – Опыт 2.Результаты расчета.

Первичный ток измерительного трансформатора, А	Значения напряжений, V

0,5	2.4	1.8

Таблица 2.6 - Опыт 2.Контроль правильности расчета.

Абсолютные погрешности
, mΩ
5.97	0,8	0,040

Выводы: при исследовании второго опыта по измерению сопротивления измерительного трансформатора тока были установлены значения оценки модуля и индуктивности комплексного сопротивления, и их расширенные неопределенности.

3 Описание приборов

3.1 Технические характеристики компенсатора К 509.

Рисунок 3.1 – Внешний вид компенсатора

Компенсатор переменного тока К509 (рис.3.1) предназначен для измерения ортогональных составляющих параметров линейных электрических цепей при частотах
от 40 до 10000 Гц путем сравнения напряжений на элементах этих цепей с компенсирующим напряжением, вырабатываемым синфазной и квадратурной измерительными цепями компенсатора.

ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

· Номинальное значение рабочего тока 0,5 А и соответствующие ему конечные значения пределов компенсирующего напряжения каждой измерительной цепи 161,1 и 1611 мВ.

· Нормальные значения входных напряжений делителя напряжения 1,5; 3; 7,5; 15; 30; 75; 150; 300; 600 В, номинальное значение тока делителя 1,5 мА.

· Нормальные значения частот рабочего тока: 40; 41; 42; 43; 44; 45; 46; 47; 48; 49; 50; 51; 52; 53; 54; 55; 56; 57; 58; 59; 60; 100; 150; 200; 400; 1000; 2000; 4000; 10000 Гц.

· Класс точности по ГОСТ 11921-78 приведены в табл. 3.1.

Таблица 3.1

Номинальная частота, Гц	Класс точности компенсатора	Предел допустимой основной относительной погрешности компенсирующего напряжения по каждой оси d,%	Предел допустимой основной абсолютной погрешности неортогональности, рад
40-60	0,1/0,04		0,002
100; 150 и 200	0,25/0,1		0,005
400 и 1000	0,5/0,2		0,005
2000 и 4000	1/0,4		0,01
	1,5/ 0,6		0,15

В табл.3.1 обозначено: – конечное значение компенсирующего напряжения диапазона;
– результат измерения.

· Пределы допускаемых погрешностей компенсатора при работе с делителем напряжения в диапазоне частот 40-60 Гц не превышают удвоенных значений, приведенных в табл. 3.1.

· При измерении ЭДС и напряжений следует дополнительно учитывать погрешность установки рабочего тока. При этом предел допускаемой относительной погрешности измерения каждой из составляющих должен быть увеличен на значение предела допускаемой относительной погрешности измерителя рабочего тока.

· Габаритные размеры каждого из измерительных блоков К516 и К517 и не превышает – 490х386х 210 мм, трансформатора И57 – 120х230х190 мм.

· Масса блока синфазной цепи К516 не более 12 кг, блока квадратурной цепи К517 – 14 кг, трансформатора И57 – 6 кг.

3.2 Метрологические характеристики частотомера.

Метрологические характеристики:

· Класс точности 0,5;

· Диапазон измерения от 45 до 55 Гц.

3.3 Метрологические характеристики цифрового амперметра.

Таблица 3.2 – Цифровой амперметр

Класс точности	Диапазон измеряемых значений, А
0,05 0,1	0,5 1,0

Метрологические характеристики цифрового амперметра представлены в табл. 3.2.

3.4 Однозначная мера электрического сопротивления (ОМЭС)

На схеме ОМЭС обозначено .

Рисунок 3.2 – Внешний вид ОМЭС.

ОМЭС (см. рис.3.2) называют так же измерительной катушкой. Предназначены для работы в цепях постоянного тока в качестве однозначных мер электрического сопротивления классов точности 0,01 и 0,02. Могут эксплуатироваться в жидкостной среде (конденсаторное масло, керосин, кремнийорганическая жидкость).

Технические характеристики ОМЭС

· Класс точности: 0.01.

·Изменение сопротивления в течение года, %:0.002.

· Номинальное сопротивление, Ом: 0.1; 1; 10.

· Номинальная допустимая мощность, Вт: 0.1

· Наибольшая допустимая мощность, Вт: 1.

·Сопротивление изоляции, МОм: 1000.

· Эксплуатация при температуре окружающей среды, ^oС: от +15 до +20.

· Относительная влажность при 20 ^oС, %: 80.

3.5 Измерительные трансформаторы тока

Трансформаторы тока измерительные лабораторные предназначены для использования в цепях переменного тока при электрических измерениях и

поверке приборов. На рис. 3.3 показан внешний вид измерительных трансформаторов тока. Технические характеристики измерительных трансформаторов тока приведены в табл. 3.3.

Примечания к таблице 3.3:

· Номинальное значение вторичного тока трансформаторов – 5 А;

· Номинальное значение напряжения первичной обмотки относительно корпуса и вторичной обмотки – 660 V;

· Продолжительность непрерывной работы трансформатора не более 8 h;

· Время перерыва до повторного включения не менее 30 min;

· Трансформаторы класса 0,1 выпускаются двух модификаций: И515М – со штепсельным переключающим устройством; И515М/1 – с клеммным переключающим устройством;

· Трансформаторы сохраняют свои характеристики на частоте 60 Hz.

Рисунок 3.3 – Внешний вид измерительных трансформаторов тока

Таблица 3.3 – Технические характеристики измерительных трансформаторов тока

Параметр	И54М	И515М	УТТ-5М
Класс точности	0,2	0,1	0,2
Нормальное значение частоты или области значений частот, Hz	50-1000
Номинальное значение силы первичного тока, А	0,5; 1; 2; 5; 10; 20; 50.	0.5; 1; 2,5; 5; 10; 25; 50.	15; 50; 100; 150; 200; 300; 600.
Номинальное значение вторичной нагрузки,	10 (при от 0,5 до 1)	10 (при от 0,8 до 1)	10 (при от 0,8 до 1)
Предел допустимой токовой погрешности , %
Предел допустимой угловой погрешности, минуты
Габаритные размеры трансформатора, mm, не более	185х125х235	185х125х235	164х131х60
Диаметр центрального отверстия, mm, не менее	–	–
Масса, kg, не более			1,5