Обработка результатов эксперимента

4.2.1. Вычислить отношение линейных и фазных токов.

4.2.2. По результатам работы (таблица 4.2.) построить векторные диаграммы токов и напряжений для каждого режима работы.

4.2.3. Сделать выводы по работе.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

 

1. Какие токи называются линейными?

2. К чему приводит изменение тока одной фазы?

3. К чему приводит обрыв фазы?

4. К чему приводит обрыв линейного провода?

5. Чему равно отношение линейных и фазных напряжений?

6. Для питания, каких потребителей может применяться схема соединения треугольник?

7. Что такое симметричная трехфазная система напряжений? Чем отличаются друг от друга системы с прямым и обратным следованием (чередованием) фаз? Показать на векторных диаграммах.

8. Как обозначаются (маркируются) начала и концы фаз трехфазных источников и потребителей? Как осуществить их соединение звездой и треугольником?

9. Дать определение фазных и линейных напряжений. Каково соотношение между линейными и фазными напряжениями на зажимах генератора, соединенного по схеме звезда?

10. Каково соотношение между линейными и фазными напряжениями при соединении фаз источника или приемника треугольником?

11. Как вычислить фазные и линейные токи приемника, соединенного треугольником, если известно линейное напряжение источника и сопротивление фаз приемника?

12. Каково соотношение между линейными и фазными токами симметричного приемника, соединенного треугольником?

13. Как вычислить активную, реактивную и полную мощности симметричной трехфазной нагрузки? Как вычисляются эти мощности при несимметричной нагрузке?

14. Как с помощью ваттметра измерить реактивную мощность симметричной трехфазной нагрузки?

 

V. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5. Исследование электроизмерительных приборов и способов расширения пределов измерения приборов

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

1. Изучение приборов для измерения электрических величин и схем их включение в электрическую цепь.

2. Изучение способов расширения пределов измерения приборов с помощью шунтов, добавочных сопротивлений и измерительных трансформаторов.

ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

2.1. Общие положения и определения

Для измерения электрических величин - напряжения, тока, мощности и др.- применяются электроизмерительные приборы. В зависимости от способа преобразования измеряемой электрической величины в механическую силу для перемещения подвижной части со стрелкой и по конструктивным особенностям электроизмерительные приборы получили специальные названия, которые принято считать системой приборов. В настоящее время существует большое число различных систем приборов, из них наибольшее применение в практике находят:

· магнитоэлектрическая;

· электр ом агнитная;

· электродинамическая;

· ферродинамическая;

· индукционная.

Все системы согласно ГОСТу имеют условное графическое обозначение (рис. 54), которое указывается в нижней левой части шкалы прибора.

Рисунок 54. Условное графическое обозначение электроизмерительных приборов

 

Кроме этого электроизмерительные приборы делятся на аналоговые и цифровые.

Приборы, показания которых являются непрерывной функцией измеряемой величины, называются аналоговыми. К ним относятся в первую очередь. Наиболее известные вольтметры, амперметры, ваттметры вышеуказанных систем.

Приборы, в которых измеряемая электрическая величина автоматически преобразуется в дискретную величину, подвергается цифровому кодированию, а результат измерения представляется в цифровой форме, удобной для визуального отсчета, называются цифровыми.

Наиболее распространенными цифровыми электроизмерительными приборами являются вольтметры, омметры, частотомеры, измерители временных интервалов и фазометры. Цифровые приборы были созданы в связи с развитием микроэлектронной техники - интегральных микросхем - и работа их основана на качественно новой элементной базе.

По виду получаемой от приборов информации их подразделяют на: показывающие, регистрирующие, самопишущие, печатающие, интегрирующие и суммирующие.

В интегрирующем приборе подводимая величина подвергается интегрированию по времени или по другой независимой переменной.(например, счетчик электрической энергии).

В суммирующем приборе показания функционально связанны с суммой двух или нескольких величин, подводимых к нему по различным каналам.

Чтобы правильно применять электроизмерительные приборы, необходимо располагать определенной суммой энергии в приборах и методах измерения электрических величин. На шкалах приборов в соответствии с ГОСТом приводится необходимая информация, обычно в виде условных графических обозначений. На шкалах приборов можно определить предел измерения прибора, род измеряемого тока, систему, класс точности, рабочее положение прибора и др.

Предел ом измерения прибора называется наибольшее (номинальное) значение электрической величины, которое может измерить данный прибор. Его обозначают обычно ;  и т.д.

Предел измерения технических стрелочных приборов определяется по крайней правой именованной отметке на шкале. Переносные приборы предназначены для лабораторных измерений, могут иметь несколько пределов измерений. Для перехода от одного предела к другому в многопредельных приборах предусматривается переключатель или соответствующее число зажимов.

Постоянная величина прибора для градуирования шкалы характеризуется ценой деления прибора  Она определяется как отношение предела измерения к предельному (номинальному) углу отклонения подвижной части, выраженному в делениях шкалы .Например, для амперметра:

,

где:        - предел измерения вольтметра;

-полное число делений шкалы амперметра.

Для определения действительной величины измеряемого тока следует умножить цену деления на показание амперметра в делениях шкалы:

.

При необходимости расширения пределов расширения приборов применяют дополнительные устройства: шунты, добавочные сопротивления, измерительные трансформаторы тока и напряжения.

По номинальным параметрам приборов и дополнительных устройств определяют новый (расширенный) предел измерения  и новую цену деления.

На практике применяют различные измерения электрических величин. Наибольшее распространение получил метод непосредственной оценки, при этом числовые значения измеряемой величины определяют непосредственно по показанию прибора, шкала которого отградуирована в единицах измеряемой величины.

Некоторые электрические величины приходится определять косвенно: по результатам измерения других электрических величин. Например, значение сопротивления - по измеренным величинам напряжения U и тока I, значение cosφ – по измеренным величинам активной мощности P, напряжения U и тока I. Такой метод измерения называется косвенным.

В измерительной технике и, особенно в автоматических устройствах контроля и регулирования технологических параметров широко применяется метод сравнения. При использовании метода сравнения, измеряемая величина сравнивается с известной идентичной физической величиной. Различают две разновидности метода сравнения: компенсационный и мостовой. Примером компенсационного метода может служить измерение напряжения путем сравнения с известной   ЭДС эталонного источника. Такие приборы называются потенциометрами. Примером мостового метода является измерение сопротивления при помощи четырехплечевой мостовой схемы (мост Уитстона).

Показания приборов несколько отличаются от действительных значений измеряемых величин. Объясняется это рядом причин, в числе их: нестабильность параметров измерительной цепи, несовершенство конструкций измерительного механизма (наличие трения и др.), влияние внешних факторов (посторонние магнитные и электрические поля, изменение температуры окружающей среды и др.).

Для оценки точности показаний приборов применяется понятие класс точности прибора. Класс точности прибора указывается всегда согласно ГОСТу в левой нижней части шкалы, например, числом 1,5. Это число показывает наибольшую допустимую приведенную погрешность, выраженную в процентах, т.е. отношение максимально допустимой абсолютной погрешности  к предельному (номинальному) значению измеряемой величины  определяемой по шкале прибора. В математической форме сказанное можно представить:

,

где:        ΔА _max =А_ИЗМ-А_ДЕЙСТВ  - максимально допустимая абсолютная погрешность;

А_ИЗМ  - измеренное значение контролируемой величины;

  А_ДЕЙСТВ - действительное значение контролируемой величины.

Воспользовавшись приведенным здесь выражением для определения , можно определить погрешность показаний прибора для любого конкретного случая и сравнить ее с допустимой, определяемой классом точности.

ГОСТом установлены для электроизмерительных приборов восемь классов точности: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0.

Рассмотрим устройство и принцип работы более широко применяемых в практике приборов.