Обработка результатов наблюдений

6.5.1 В строки 10 и 11 занесите наибольшую допустимую абсолютную погрешность измерения напряжения  и наибольшую допустимую относительную погрешность .

В записанных формулах КТ_V – класс точности вольтметра.

U_НОМ. – номинальное напряжение вольтметра (напряжение, соответствующее отклонению стрелки до конечного деления).

6.5.2 Учитывая, что номинальный ток амперметров составляет
 I_НОМ. = 5 А, по показаниям РА3 рассчитайте ток I в цепи и занесите в строку 12. Рассчитайте погрешности измерения тока: ;   и запишите в строки 13 и 14.

6.5.3 Рассчитайте и занесите в строки 15 – 17 полную мощность , ее допустимую относительную погрешность и абсолютную погрешность  .

6.5.4 Рассчитайте и занесите в строки 18–20 мощность Р_О по показаниям ваттметра PW7, допустимую абсолютную погрешность измерения мощности  и относительную погрешность измерения мощности .

6.5.5 По показаниям Р1 и Р2 ваттметров PW1 и PW4, учитывая их номинальные мощности и классы точности, рассчитайте их допустимые абсолютные погрешности  и относительные погрешности и занесите в строки 21–24 таблицы.

6.5.6 Зная число оборотов N, которое счетчик сделал за t секунд, можно определить мощность подсоединённой к нему нагрузки: , где А_ном. – передаточное число счетчика, имеющее размерность [оборотов/(кВт*час)]. Запишите мощности, рассчитанные по скорости вращения счетчиков PJ1 и PJ2, в строки 25 и 27.

6.5.7 Оцените сделанные Вами абсолютные погрешности определения числа оборотов и времени Δ_t и запишите в строки 28 и 29. Рассчитайте относительные погрешности   и  и запишите в строки 30 и 31 таблицы. Далее, учитывая величину класса точности счетчика КТ_сч, определите возможную относительную погрешность измерения мощности с помощью счетчика  и наибольшую допустимую абсолютную погрешность . Погрешности счетчиков PJ1 и PJ2 занесите в строки 32–35 таблицы.

6.5.8 В результате выполнения предыдущих расчетов Вы имеете несколько значений мощности нагрузки. Изобразите эти значения и их возможные погрешности в виде отрезков на числовой оси и дайте полученному рисунку словесную интерпретацию.

6.5.9 Учитывая, что все результаты измерений относятся к одной и той же мощности, их следует объединить в один, который бы имел большую точность, чем каждый результат по отдельности. Результаты следует объединять попарно, начиная с тех, которые имеют наибольшую погрешность, добавляя к результатам объединения более точные. Метод объединения результатов описан в приложении Б. Промежуточные результаты при объединении рассчитанных мощностей следует свести во вспомогательную таблицу. При объединении, например, мощностей, определённых с погрешностями [(230; 30), (210; 15), (216; 7.6), (205; 7.2), (195; 3.8)], вспомогательная таблица будет иметь вид:

30 15 13,4 7,6   6,83 7,2 4,96    3,8 3,0

 

Р_расч.      230 210 214 216   215,2    205    210,2 195 198,7

В  0,2 0,8 0,13 0,84      0,53 0,47 0,36 0,64

Полученные в последнем столбце Р_расч. и  (в таблице, приведенной для примера, Р_расч. = 198,7; = 3,0) следует занести в 36 и 37 строки таблицы. Затем необходимо рассчитать  и занести в 38
строку.

6.5.10 Рассчитайте абсолютные погрешности измерения мощности каждым из средств измерений (разность между результатом измерения мощности и Р_расч) и запишите в последующие 5 строк таблицы. Значения абсолютных погрешностей могут быть как положительными, так и отрицательными.

Материалы отчета

После заполнения таблицы результатов наблюдений и расчетов постройте графики абсолютных погрешностей ваттметров и счетчиков. Аргументом на графиках должно быть расчетное значение активной мощности Р_расч. Оцените внешний вид графиков. Какие из средств измерений соответствуют классу точности, какие нет? Приведите графическую часть пункта 6.5.8; сделайте вывод.

 

Контрольные вопросы

1. Устройство, принцип действия, область применения и погрешности приборов электромагнитной системы.

2. Устройство, принцип действия, область применения и погрешности приборов магнитоэлектрической системы.

3. Устройство, принцип действия, область применения и погрешности приборов электродинамической системы.

4. Устройство, принцип действия, область применения и погрешности приборов ферродинамической системы.

5. Устройство, принцип действия, область применения и погрешности приборов электростатической системы.

6. Сравнительный анализ амперметров электромагнитной и магнитоэлектрической системы.

7. Сравнительный анализ вольтметров электромагнитной и магнитоэлектрической системы.

8. Устройство, принцип действия, область применения и погрешности счетчиков энергии индукционного типа.

9. Сравнительный анализ ваттметров электродинамической и ферродинамической системы.

10. Сравнительный анализ вольтметров электростатической и электромагнитной системы.

11. Амперметры и вольтметры ферродинамической системы.

12. Измерение сопротивлений одинарными мостами постоянного тока, погрешности, чувствительность, сходимость.

13. Измерение ёмкости и угла потерь одинарными мостами переменного тока, погрешности, чувствительность, сходимость.

14. Измерение индуктивности и добротности одинарными мостами переменного тока, погрешности, чувствительность, сходимость.

15. Компенсаторы постоянного тока, устройство и область применения.

16. Уравновешенные и неуравновешенные мосты, чувствительность, сходимость, класс точности.

 

Задачи

1. Падение напряжения в катушке магнитоэлектрического вольтметра 0,45 В; ток при полном отклонении 3 мА. Определить:

 а) добавочное сопротивление и сопротивление катушки прибора, прибор служит для измерения напряжения до 150 В;

      б) потребляемую вольтметром мощность;

     в) чувствительность и постоянную вольтметра, если шкала имеет 75 делений.

2. Электродинамический ваттметр имеет следующие данные: пределы измерения по току 5 А и 10 А, по напряжению 30 В. Сопротивление параллельной цепи 1000 Ом, число делений шкалы прибора 100. Как расширить пределы измерения по напряжению до 75 и 300 Вт. Определить постоянные ваттметра для этих пределов измерения. Найти активную мощность трёхфазной симметричной цепи и коэффициент мощности, если стрелка ваттметра отклонилась на 80 делений. Напряжение сети 220 В, линейный ток 8 А.

3. По схеме амперметра и вольтметра измеряется сопротивление нагрузки. За измеренное значение принимается сопротивление, найденное по закону Ома. Определить, какая из схем дает большую погрешность, если ток равен 5 А, напряжение 120 В, сопротивление амперметра 0,01 Ом. Сопротивление вольтметра 5 кОм.

4. Определить наименьшую относительную погрешность при измерении сопротивления с помощью вольтметра и амперметра, если приборы показывают 15 В и 12,5 А. Вольтметр на номинальное напряжение 30 В класса точности 2,5 сопротивлением 2,5 кОм, амперметр на номинальный ток 15 А, класса точности 1,5 сопротивлением 0,2 Ом. Составить схему измерения. (Погрешность приборов учитывать).

5. Вольтметр сопротивлением 12 кОм с помощью переключателя сначала подключается к зажимам сети, а затем к той же сети, но последовательно с неизвестным сопротивлением.

Определить искомое сопротивление, если первое показание вольтметра 120 В, а второе 30 В. Составить систему измерения.

6. Сопротивление измерено вольтметром, номинальное напряжение которого 300 В, сопротивление 3000 Ом, шкала 150 делений. Отклонение вольтметра:

а) при непосредственном включении в линию – 110 делений;

б) при включении с последовательно соединенным измеряемым сопротивлением – 25 делений. Определить измеряемое сопротивление.

7. С помощью вольтметра со шкалой на 150 В при токе 30 мА необходимо измерить сопротивление.

Определить, чему оно равно, если при подключении вольтметра последовательно с искомым сопротивлением в сеть с напряжением 120 В показание вольтметра 100 В.

8. На счетчике написано: “4000 оборотов якоря = 1 кВт*ч”. Определить потребляемую мощность, если диск счетчика сделал за 30 секунд 10 оборотов.

9. При поверке счетчика постоянного тока поддерживалось неизменным напряжение 120 В, ток 7 А. В течении трёх интервалов времени, длительностью 5 минут каждый, были измерены числа оборотов счетчики, которые оказывались равными 175, 176, 174.

Чему равна постоянная счетчика?

10. На щитке счетчика написано: “120 В, 5 А, 1 кВт * ч соответствует 5000 оборотов диска”.

Определить абсолютную и относительную погрешности, если при поверке счетчика на активной нагрузке при неизменном напряжении 120 В и точке 4 А его диск сделал 42 оборота за 1 минуту.

11. На однофазном счетчике написано: “1 кВт*ч = 2500 оборотов диска”. Определить относительную погрешность измерения энергии, если при поверке счетчика под активной нагрузкой при напряжении 120 В и токе 5 А диск сделал 24 оборота за 1 минуту.

12. Согласно паспорту электрического счетчика однофазного тока его якорь делает 2500 оборотов на каждый киловатт-час израсходованной энергии. При некоторой индуктивной нагрузке якорь счетчика сделал 125 оборотов в течении 10 минут. Определить коэффициент мощности нагрузки, если напряжение сети 127 В, а ток 3 А.

13. Для поверки однофазного счетчика активной энергии типа СО на ток 5 А и напряжением 127 В, для которого 1 кВт*ч равняется 2500 оборотам диска, воспользовались электродинамическим ваттметром со шкалой 150 делений, номинальное напряжение 150 В, ток 5 А.

Отклонение ваттметра составляло 92 деления. За 3 минуты счетчик сделал 60 оборотов. Определить погрешность счетчика.

14. Параллельно некоторой нагрузке индуктивного характера включили активную нагрузку. Измерили ток общий и в каждой из нагрузок. Токи оказались равны: общий ток 5 А, токи в индуктивной и активной нагрузках по 3 А. Определить коэффициенты мощности индуктивной нагрузки. Построить векторную диаграмму.

 

Лабораторная работа №4