Краткие теоретические сведения. Измерения токов и напряжений осуществляется, как правило

Измерения токов и напряжений осуществляется, как правило, прямыми измерениями и всегда сопровождаются погрешностью, обусловленной внутренним сопротивлением используемого средства. Косвенным показателем внутреннего сопротивления средств измерений является мощность, потребляемая средством измерения из цепи, в которой производится измерение. Среди электромеханических приборов наименьшую мощность потребляют магнитоэлектрические и электростатические приборы. Весьма малая мощность, потребляемая компенсаторами, позволяет измерять ими не только напряжения, но и ЭДС.

Особенностью измерений переменных токов и напряжений является то, что они изменяются во времени. На практике при измерении переменных токов и напряжений могут измеряться их действующие, амплитудные, средневыпрямленные, средние и мгновенные значения. Большинство средств измерений переменных токов и напряжений градуируются в действующих значениях для синусоидальной формы кривой. Средневыпрямленные Х _{ср. в}  и  амплитудные Х_m значения синусоидальных токов и напряжений связаны с действующим значением Х синусоиды: . Если форма кривой тока или напряжения отличается от синусоидальной, возникает дополнительная погрешность. Наименее чувствительным к изменению формы кривой термоэлектрические, электростатические и электронные приборы.

Для измерений амплитуд импульсных токов и напряжений применяют импульсные электронные приборы. Мгновенные значения переменных токов и напряжений измеряют регистрирующими приборами и электронными осциллографами.

Для точных измерений мощности переменного однофазного тока на промышленной или повышенной частоте (до 5000 Гц) применяют переносные электродинамические ваттметры класса точности 0,1–0,5. Для измерений мощности в производственных условиях в цепях переменного тока промышленной или более высоких фиксированных частот (400, 500 Гц) применяют щитовые ферродинамические ваттметры классов точности
 1,5 –2,5.

Для измерения мощности переменного тока иногда применяют электронный осциллограф, в частности для определения мощности потерь на гистерезис в ферромагнитных материалах. При этом площадь гистерезисной петли оказывается пропорциональной мощности потерь.

Энергию однофазного переменного тока измеряют с помощью индукционных счётчиков электрической энергии.

6.3 Домашняя подготовка

6.3.1 Изучить теоретический материал.

 – принцип работы, конструкция, область применения и источники погрешностей амперметров и вольтметров, а также ваттметров и счетчиков, применяемых в однофазных цепях переменного тока;[1] С. 113 – 147, [3] С. 124 – 155;

 – методы сопоставления результатов измерений.[1] С. 362 – 385,

[2] С. 178 – 199.

6.3.2 Подготовить таблицу для занесения результатов наблюдений и расчетов. Таблица содержит следующие колонки: номер строки, наименование (обозначение) измеренной или рассчитанной величины, размерность и до 18 колонок для занесения результатов наблюдений и расчетов. Общая ширина таблицы при ширине каждой колонки 15 мм составит 315 мм (разворот тетради). Таблица будет содержать порядка 45 строк. В первые 9 строк будут заноситься результаты наблюдений при проведении экспериментов:

Строка 1 U(В)    показания вольтметра PV1.

Строка 2 I(A) показания амперметра РА3.

Строка 3 Pо(Вт) показания образцового ваттметра PW7.

Строка 4 Р1(Вт) показания трёхфазного ваттметра PW1.

Строка 5 Р2(Вт) показания однофазного ваттметра PW4.

                                    Строка 6   N1(об) число оборотов N1, которое трёхфазный счетчик PJ1 сделает за время t1.

   Строка 7   t1(c)      

  Строка 8   N2(об) число оборотов N2, которое однофазный счётчик PJ2 сделает за время t2.

Строка 9   t2(c)            

Остальные строки будут заполняться результатами расчётов.

Их содержание будет объяснено далее при расчёте величин, которые будут заноситься в соответствующую строку.

Порядок выполнения работы

6.4.1 Перепишите все значки, характеристики и обозначения, нанесённые на шкалы и этикетки средств измерения, которые будут использованы при выполнении лабораторной работы.

6.4.2 Проверьте, стоят ли стрелки используемых в работе средств измерений на нулевых отметках. При необходимости скорректируйте нулевые положения стрелок механическим корректором.

6.4.3 Подготовьте установку к выполнению работы. Соедините между собой клеммы Х1 и Х2. Соедините клеммы Х4 и Х2, Х3 и Х14. Переключатель SA1 установите в положение “АТР”, SA19 в положение “ ”,

SA20 в положение “ ”. Переключатели SA5–SA12 выключите, SA13–SA16 включите. При отсутствии дополнительных указаний со стороны преподавателя переключатели SA17 и SA18 следует выключить. Клеммы ваттметра PW7 подсоедините к клеммам стенда следующим образом: клемму “ I ” к Х11, “ 5A ” к Х12, “ U ” к Х4, “ 150 В” к Х3.

6.4.4 Включите автоматический выключатель Q1, в результате чего на стенд будет подано напряжение.

6.4.5 Плавно вращая рукоятку автотрансформатора Т1, установите напряжение по показаниям вольтметра PV1, равное 50, 60, 70 и т. д. Показания вольтметра, амперметра и ваттметров занесите в строки 1–5 таблицы. Точность отсчетов со шкалы приборов должна быть не хуже 0,2 деления. Показания ваттметров следует записывать в ваттах. При напряжениях 100–110 В необходимо будет переключателем SA19 изменить схему включения нагрузки с “ ” на “  ”.

6.4.6 При напряжениях 100, 150 и 200 В определите скорость вращения счетчиков. Для этого в соответствующие строки таблицы следует записать число оборотов N, которые они сделают за t секунд. Величина N должна быть не менее 3, t не менее 60с.