Вимірювання електричного опору 


Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Вимірювання електричного опору



Лабораторна робота № 4

ВИМІРЮВАННЯ ЕЛЕКТРИЧНОГО ОПОРУ

НА ПОСТІЙНОМУ СТРУМІ

 

Мета роботи: набути практичних навиків вимірювання електричного опору на постійному струмі за допомогою амперметра та вольтметра, цифрового омметра і тестера та оволодіти методикою опрацювання результатів експерименту.

 

План роботи

 

1.1. Підготовка до вимірювального експерименту:

· Опрацювати теоретичний матеріал:

— вивчити методи вимірювання електричного опору на постійному струмі:

а) пряме вимірювання опору цифровим омметром

б) опосередковане вимірювання опору за допомогою амперметра і вольтметра [2, С. 285 — 305];

— вивчити принцип дії та основні метрологічні характеристики цифрового омметра [2, С. 303 — 305];

— вивчити основи опрацювання результатів опосередкованих вимірювань [3, С. 458 — 468].

· Розв’язатизадачу:

Виходячи із заданого орієнтовного значення електричного опору досліджуваного об’єкта Rx ,ном, його номінальної потужності Рx ,номта допустимого значення похибки вимірювання d Rx ,доп вибрати амперметр і вольтметр (систему, клас точності, межу вимірювання) та схему їх ввімкнення, які забезпечують вимірювання опору з похибкою d Rx ,гр, що не перевищує заданого значення d Rx ,доп.

1.2. Проведення вимірювального експерименту.

· Опосередковане вимірювання електричного опору методом амперметра і вольтметра: скласти електричне коло за схемою, вибраною у задачі, і виконати вимірювання струму та напруги. Вимірювання провести при двох різних значеннях струму. Результати експерименту записати в табл. 4.1.

· Пряме вимірювання електричного опору цифровим омметром: підготувати до роботи цифровий омметр, вибрати необхідну межу вимірювання відповідно до значення вимірюваного опору і здійснити вимірювання опору досліджуваного об’єкта. Показ приладу записати в табл. 4.2.

· Пряме вимірювання електричного опору цифровим тестером: підготувати до роботи цифровий тестер, вибрати необхідну межу вимірювання та виміряти електричний опір заданого об’єкта. Записати результати експерименту у табл. 4.3.

Метрологічні характеристики використаних засобів вимірювальної техніки (ЗВТ) записати в табл. 4.4.

Опрацювати результати експериментів.

Оформити і захистити звіт

 

Основні теоретичні відомості

Загальні відомості про вимірювання електричного опору

Електричний опір (в подальшому опір) постійному струмові R є однією з найпоширеніших вимірюваних величин, причому, не тільки в галузі вимірювань електричних величин, а й в інших галузях вимірювань, зокрема, у вимірюваннях неелектричних величин електричними засобами (наприклад, вимірювання опорів термоперетворювачів опору та термісторів під час вимірювання температури; вимірювання опорів тензорезисторів під час вимірювання механічних напружень, сили, тиску переміщень тощо).

Методи вимірювань опорів поділяють на дві групи: прямі та опосередковані.

Прямі вимірювання опору здійснюють за допомогою аналогових (магнітоелектричних і електронних) та цифрових омметрів, а також мостів постійного струму (одинарних і подвійних), а опосередковані вимірювання — методом амперметра і вольтметра та за допомогою компенсаторів постійного струму і компараторів напруг тощо.

Вибір методу і засобів вимірювальної техніки залежить від низки факторів, таких як значення вимірюваного опору, необхідна точність вимірювання, умови проведення експерименту тощо.

Особливо уважно необхідно проводити вимірювання опору об’єктів, які мають нелінійну вольт-амперну характеристику. Під час записування результатів вимірювання необхідно вказати режим, при якому вони отримані, тобто значення струму чи напруги.

 

2.2.Вимірювання електричного опору методом

Амперметра і вольтметра

Метод вимірювання електричного опору за допомогою амперметра та вольтметра ґрунтується на використанні закону Ома для ділянки кола, згідно з яким опір об’єкта:

(4.1)

де Uх, Iх — значення спаду напруги на об’єкті та струму, що протікає по ньому.

Струм Iх зазвичай вимірюють амперметром, а спад напруги Uх — вольтметром, що і зумовило назву методу. Цей метод дозволяє виконання вимірювань у широкому діапазоні струмів і напруг, які перекриваються діапазонами вимірювань амперметрів і вольтметрів. Він є незамінний у випадках вимірювання опорів резисторів, обмоток електричних машин, кристалів та інших об’єктів, які мають нелінійну вольт-амперну характеристику. Тут режим вимірювання повинен відповідати режимові експлуатації об’єкта.

Для вимірювання опору за допомогою амперметра та вольтметра застосовують схеми вмикання приладів, зображені на рис. 4.1, а виміряне значення опору Rх ,вим визначають за формулою:

(4.2)

де UV = NV × CV — показ вольтметра, В; IA = NA × СA — показ амперметра, А; CV — стала вольтметра, В; NV — відлік по шкалі вольтметра; СA — стала амперметра, А; NA – відлік по шкалі амперметра.

 

а) б)

Рис. 4.1. Схеми вимірювання електричного опору

методом амперметра і вольтметра:

а — схема правильного вимірювання напруги;

б — схема правильного вимірювання струму

 

Як видно з (4.2), вимірювання електричного опору методом амперметра і вольтметра є типовим прикладом опосередкованих вимірювань.

Похибка вимірювання опору складається з похибок вимірювання струму амперметром та напруги вольтметром, а також методичної похибки, яка зумовлена споживанням потужності вимірювальними приладами і залежить від схеми їх ввімкнення.

Так, у схемі рис. 4.1,а, яку називають схемою правильного вимірювання напруги, вольтметр вимірює безпосередньо напругу Uх, тобто UV = Uх, а амперметр — суму струмів Iх + IV, тобто IA = Iх + ІV, де — струм, споживаний вольтметром (RV внутрішній опір вольтметра).

Виміряне за цією схемою значення опору

(4.3)

відрізняється від істинного значення опору що зумовлює виникнення систематичної методичної похибки, відносне значення якої

(4.4)

при чому, якщо (RV >> Rx).

У схемі рис. 4.1,б, яку називають схемою правильного вимірювання струму, маємо, що IА = Iх, а UV = Uх + UА, де UА = IA × RА — спад напруги на амперметрі (RА — внутрішній опір амперметра).

Тоді виміряне за цією схемою значення опору

(4.5)

а методична похибка

(4.6)

На практиці вибирають ту схему вимірювання, яка для заданого значення Rх і відомих опорів приладів RА і RV забезпечує менше за модулем значення методичної похибки, яка зумовлена обмеженими значеннями опорів приладів (RА > 0, RV < ¥).

Із формул (4.4) і (4.6) видно, що з точки зору забезпечення можливо меншого значення методичної похибки схему правильного вимірювання напруги (рис. 4.1,а) доцільно застосувати для вимірювання малих опорів (Rх << RV), а схему правильного вимірювання струму (рис. 4.1,б) — для великих опорів (Rх >> RA).

Систематичну методичну похибку (4.4) можна вилучити шляхом введення поправки до результату вимірювання, тобто, враховуючи струм ІV вольтметра для схеми рис. 4.1,а

(4.7)

або, враховуючи у (4.6) спад напруги UА на амперметрі для схеми рис. 4.1,б

(4.8)

Оцінювання похибки результату вимірювання електричного опору
методом амперметра і вольтметра

Граничне значення відносної похибки вимірювання електричного опору методом амперметра та вольтметра

(4.9)

де d М – значення методичної похибки для вибраної схеми вимірювання (dм V або dм А ),%; d А,гр, d V,гр – граничні значення основних відносних похибок показів амперметра та вольтметра, %.

(4.10)

(4.11)

де gА,гр, gV,гр – граничні значення основних зведених похибок амперметра та вольтметра, які чисельно дорівнюють їх класам точності; І к A, U к V – межа вимірювання амперметра та вольтметра; ІА, ІV – покази амперметра і вольтметра, отриманні під час вимірювання. NA, мах, NV, мах – максимальні відліки шкал амперметра та вольтметра; NА, NV – відліки по шкалах амперметра і вольтметра, отримані під час вимірювання.

Таким чином, для забезпечення необхідної точності вимірювання опору, треба не тільки правильно вибрати схему вимірювання, але й застосувати прилади відповідних класів точності і з такими межами вимірювання, щоб відліки по них отримувати близько до кінця шкали.

Зауваження! Якщо у процесі розв’язування задачі для вибраних приладів і схеми їх ввімкнення виконується умова çd R,гр ç£ çd Rx ,доп ç, де d Rx ,доп – допустиме значення похибки вимірювання опору, то значення опору об’єкта визначають за формулою (4.2), тобто приймають, що Rх = Rх, вим. Якщо ж для наявних у експериментатора приладів значення методичної похибки в обох схемах виходить суттєво великим, що не дозволяє забезпечити виконання вище вказаної умови, то значення опору об’єкта Rх визначають за формулами (4.7) або (4.8), тобто з врахуванням поправок на споживання потужності вимірювальними приладами, приймають, що Rх = Rх, н, Ом.

ПРАКТИЧНІ ВКАЗІВКИ

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

1. Основи метрології та вимірювальної техніки: Підручник для вузів в двох томах / М. Дорожовець, В. Мотало, Б. Стадник, В. Василюк, Р. Борек, А. Ковальчик. — За ред. д-ра техн. наук Б. Стадника. — Львів: Вид-во Національного університету “Львівська політехніка”, 2004. — Т. 1. Основи метрології. — 524 с.

2. Основи метрології та вимірювальної техніки: Підручник для вузів в двох томах / М. Дорожовець, В. Мотало, Б. Стадник, В. Василюк, Р. Борек, А. Ковальчик. — За ред. д-ра техн. наук Б. Стадника. — Львів: Вид-во Національного університету “Львівська політехніка”, 2004. — Т. 2. Вимірювальна техніка. — 656 с.

3. Дорожовець М. Опрацювання результатів вимірювань: Навч. посібник для вузів. — Л.: Вид-во Національного університету “Львівська політехніка”. — 2007. — 624 с.

4. Метрологія та вимірювальна техніка: Підручник для вузів / Є. Поліщук, М. Дорожовець, В. Яцук, В. Ванько, Т. Бойко. За ред. професора Є.Поліщука. — Львів: Бескид Біт, 2003. — 544 с.

5. ДСТУ 2681–94. Метрологія. Терміни та визначення.

6. Справочник по электроизмерительным приборам / Под ред. К. К. Илюнина. — Л. Энергия, 1984. — 832 с.

 

Лабораторна робота № 4

ВИМІРЮВАННЯ ЕЛЕКТРИЧНОГО ОПОРУ

НА ПОСТІЙНОМУ СТРУМІ

 

Мета роботи: набути практичних навиків вимірювання електричного опору на постійному струмі за допомогою амперметра та вольтметра, цифрового омметра і тестера та оволодіти методикою опрацювання результатів експерименту.

 

План роботи

 

1.1. Підготовка до вимірювального експерименту:

· Опрацювати теоретичний матеріал:

— вивчити методи вимірювання електричного опору на постійному струмі:

а) пряме вимірювання опору цифровим омметром

б) опосередковане вимірювання опору за допомогою амперметра і вольтметра [2, С. 285 — 305];

— вивчити принцип дії та основні метрологічні характеристики цифрового омметра [2, С. 303 — 305];

— вивчити основи опрацювання результатів опосередкованих вимірювань [3, С. 458 — 468].

· Розв’язатизадачу:

Виходячи із заданого орієнтовного значення електричного опору досліджуваного об’єкта Rx ,ном, його номінальної потужності Рx ,номта допустимого значення похибки вимірювання d Rx ,доп вибрати амперметр і вольтметр (систему, клас точності, межу вимірювання) та схему їх ввімкнення, які забезпечують вимірювання опору з похибкою d Rx ,гр, що не перевищує заданого значення d Rx ,доп.

1.2. Проведення вимірювального експерименту.

· Опосередковане вимірювання електричного опору методом амперметра і вольтметра: скласти електричне коло за схемою, вибраною у задачі, і виконати вимірювання струму та напруги. Вимірювання провести при двох різних значеннях струму. Результати експерименту записати в табл. 4.1.

· Пряме вимірювання електричного опору цифровим омметром: підготувати до роботи цифровий омметр, вибрати необхідну межу вимірювання відповідно до значення вимірюваного опору і здійснити вимірювання опору досліджуваного об’єкта. Показ приладу записати в табл. 4.2.

· Пряме вимірювання електричного опору цифровим тестером: підготувати до роботи цифровий тестер, вибрати необхідну межу вимірювання та виміряти електричний опір заданого об’єкта. Записати результати експерименту у табл. 4.3.

Метрологічні характеристики використаних засобів вимірювальної техніки (ЗВТ) записати в табл. 4.4.



Поделиться:


Последнее изменение этой страницы: 2016-04-25; просмотров: 951; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 54.90.167.73 (0.033 с.)