- •Красноярский государственный технический университет информационно-измерительная техника
- •Лабораторная работа № 3 Шунты и делители напряжения
- •Краткие теоретические сведения
- •Описание лабораторной установки
- •Порядок выполнения работы
- •Содержание отчета
- •Контрольные вопросы
- •Библиографический список
- •Исследование измерительных трансформаторов тока и напряжения
- •Краткие теоретические сведения
- •Описание лабораторной установки
- •Содержание отчета
- •Контрольные вопросы
- •Библиографический список
- •Измерение мощности в трехфазных цепях переменного тока
- •Краткие теоретические сведения
- •Описание лабораторной установки
- •Порядок выполнения работы
- •Содержание отчета
- •Контрольные вопросы
- •Библиографический список
- •Оглавление
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Красноярский государственный технический университет информационно-измерительная техника
Методические указания
Красноярск ИПЦ КГТУ 2006
УДК 389.+681.2(07) Т18
Рецензент
В. И. Пантелеев, д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой ЭСиЭТ КГТУ
Т18 Информационно-измерительная техника: метод, указания по лабораторным работам № 3-5 для студентов укрупненной группы направления подготовки специалистов 140000 - «Энергетика, энергетическое машиностроение и электротехника» (спец. 140203.65, 140204.65, 140205.65, 140211.65, 140604.65, 140605.65, 140606.65) / сост.: Т. И. Танкович, А. С. Амузаде, В. В. Шевченко. - Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2006. - 24 с.
Рекомендовано к изданию Редакционно-издательским советом университета
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Целью преподавания дисциплины является получение студентами знаний о современных информационно-измерительных средствах, о принципах их действия и об основных характеристиках. Студенты должны овладеть современными практическими навыками в обращении с измерительной аппаратурой.
Лабораторный практикум по дисциплине «Информационно-измерительная техника и электроника» включает в себя 12 лабораторных работ. Задачи, предлагаемые на лабораторных занятиях, могут быть решены только при условии предварительной подготовки. По материалам методических указаний следует предварительно познакомиться с основными параметрами объекта исследования и источника питания, а также с измерительной установкой, с ее техническими параметрами, принципом действия.
В соответствии с каждым этапом задания студенты составляют схемы соединения электрических элементов исследуемого объекта и электроизмерительных средств. Собранная студентами схема проверяется преподавателем, только с его разрешения можно включить источник питания и провести предварительное опробование цепи.
При снятии характеристик объекта исследования недопустимо превышать номинальные значения токов и напряжений испытуемого устройства.
Результаты всех измерений сводят в таблицу. Между собой установки отличаются параметрами, что обеспечивает самостоятельность работы каждой бригады студентов и многообразие результатов.
© КГТУ, 2006
Печатается в авторской редакции Оформление Н. Н. Вохман
Гигиенический сертификат № 24.49.04.953.П.000338.05.01 от 25.05.2001 г. Подп. в печать 11.12.2006. Формат 60x84/16. Бумага тип. № 1. Офсетная печать. Усл. печ. л. 1,4. Уч.-изд. л. 1,25. Тираж 300 экз. Заказ С 234
Отпечатано в ИПЦ КГТУ 660074, Красноярск, ул. Киренского, 28
Лабораторная работа № 3 Шунты и делители напряжения
Цель работы: ознакомиться с основными способами расширения пределов измерения аналоговых амперметров и вольтметров, исследовать влияние внутреннего сопротивления приборов на относительную погрешность измерения.
Краткие теоретические сведения
Измерение токов и напряжений в подавляющем большинстве случаев производится посредством аналоговых амперметров и вольтметров. Для этой цели применяют магнитоэлектрические, электромагнитные, электродинамические, электростатические приборы. Измерительные механизмы (ИМ) амперметров и вольтметров принципиально не различаются. В зависимости от назначения прибора (для измерения тока или напряжения) меняется его измерительная цепь.
В амперметрах ИМ включается в цепь параллельно с шунтом, в вольтметрах ИМ включается последовательно с добавочным резистором, и прибор подключается к тем точкам схемы, где необходимо измерять ток или напряжение.
Масштабные измерительные преобразователи предназначены для расширения пределов измерения в заданное число раз. К масштабным измерительным преобразователям относятся шунты, делители напряжения, измерительные трансформаторы тока и напряжения, измерительные усилители.
Шунты. На рис. 3.1 приведена схема включения измерительного механизма с помощью шунта
Если необходимо иметь ток Iп в ИМ прибора меньше в и раз измеряемого тока I, то сопротивление шунта будет:
(З.1)
где Rn - сопротивление ИМ прибора, Ом;
n - коэффициент шунтирования величины измеряемого тока,
I= n•In (3.2)
Делители напряжения. Для расширения пределов измерения по напряжению используются добавочные сопротивления, которые включаются последовательно с ИМ. Они образуют с внутренним сопротивлением ИМ делитель напряжения (рис. 3.2). Если напряжение, необходимое для полного отклонения подвижной части ИМ прибора, равно Un, а измеряемое напряжение
U = m*Un, (3.3)
то добавочное сопротивление определяется выражением
Rg=Rn(m-1), (3.4)
где Rn — сопротивление ИМ, Ом;
т - коэффициент, показывающий, во сколько раз измеряемое напряжение больше напряжения ИМ.
Рис. 3.1. Схема включения ИМ с шунтом Рис. 3.2. Схема включения ИМ с делителем
напряжения
Шунты и добавочные сопротивления часто используются с магнитоэлектрическими ИМ. Применение шунтов и добавочных сопротивлений с электромагнитными, электродинамическими, ферродинамическими и электростатическими ИМ нерационально из-за сравнительно большого потребления мощности этими механизмами, что приводит к существенному увеличению размеров шунтов. Кроме того, при включении шунтов на переменном токе возникает дополнительная погрешность от изменения частоты, т.к. при изменении частоты сопротивления шунта и ИМ будут изменяться неодинаково. Шунты и делители напряжения изготавливаются из манганина. Поэтому делители напряжения не только расширяют предел измерения, но и уменьшают температурную погрешность вольтметра.
При измерении тока амперметр включается последовательно с источником ЭДС и сопротивлением нагрузки Rн. Если внутреннее сопротивление амперметра RA, то будет иметь место следующая относительная погрешность при измерении тока:
, (3.5)
где I- действительное значение тока в цепи до включения амперметра, А;
Ix - измеренное значение тока в цепи, А.
Отношение сопротивлений можно заменить отношением мощностей РА и Рн, потребляемых соответственно амперметром и нагрузкой цепи:
, (3.6)
Погрешность измерения тем меньше, чем меньше потребляемая прибором мощность РА по сравнению с мощностью цепи Рн, в которой осуществляется измерение. Поэтому амперметр, включаемый последовательно в цепь нагрузки, должен обладать малым сопротивлением, т. е. РА ~ 0.
При измерении напряжения вольтметр включают параллельно нагрузке. Если внутреннее сопротивление вольтметра Rv , то будет иметь место следующая относительная погрешность измерения напряжения:
, (3.7)
где U - действительное значение напряжения на нагрузке до включения вольтметра, В;
Ux - измеренное значение напряжения на нагрузке, В. Отношение сопротивлений RH/RV обратно пропорционально отношению мощностей вольтметра Rv и цепи Рн:
, (3.8)
Мощность, потребляемая вольтметром, должна быть мала, а его внутреннее сопротивление велико Rv →.
При использовании измерительных приборов в мощных цепях собственное потребление мощности измерительными приборами обычно не учитывается. В маломощных цепях потребление мощности измерительными приборами должно быть учтено, что делается за счет внесения поправок либо использования электронных приборов. Мощность, потребляемая измерительными приборами, колеблется от долей микроватта до нескольких ватт в зависимости от системы и назначения прибора.