Лабораторные работы / ЛБ-3

Министерство науки и высшего образования Российской

Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«Национальный исследовательский Томский политехнический Университет»

Инженерная школа энергетики

Отделение электроэнергетики и электротехники

13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника»

«Исследование методов измерения постоянного

тока и напряжения»

лабораторная работы №3

Вариант 3

по дисциплине:

Метрология, стандартизация и сертификация

Выполнил: студент группы 5А94			Милёшкин А.А.
Проверил: Кандидат технических наук доцент (НОЦ И.Н.Бутакова, ИШЭ)		Кравченко Е. В.

Томск – 2022

Введение

Цель работы заключается в изучении различных видов измерений, а также в практическом освоении прямых и косвенных методов измерения электрических величин (постоянного тока и напряжения).

Задачи:

1. изучение классификации измерений;

2. измерение величины постоянного тока прямым и косвенным методами;

3. построить графики;

4. измерение величины напряжения постоянного тока прямым и косвенным методами.

Прямые и косвенные измерения U и I

Прямыми называют измерения, при которых искомое значение величины находят непосредственно из опытных данных (по показаниям ИП).

Косвенными называют измерения, при которых искомое значение величины находят на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, измеренными прямым методом.

(1)

где Y – искомая, косвенно измеренная величина;

x₁, x₂, x₃, … x_n – величины, измеренные прямым методом;

– время.

Прямой метод измерения напряжения постоянного тока

Для прямого измерения напряжения постоянного тока необходимо собрать схему, приведенную на рис. 2.

Рисунок 2 – Схема экспериментальной цепи

Таблица 1 – результаты измерения постоянного напряжения

Угол поворота регулятора Р2 «Установка +U», °	Результаты прямого измерения напряжения, В	Результаты косвенного измерения напряжения, В
0	0,53	0,48
60	5,5	5,47
120	10,49	10,48
180	15,53	15,49

Косвенный метод измерения напряжения постоянного тока

Напряжение и ток в цепи постоянного тока связаны законом Ома:

, (2)

где U – искомое значение напряжения, В,

I – измеренное значение постоянного тока, А,

R – известное значение сопротивления, Ом.

следовательно, величину напряжения постоянного тока в цепи можно оценить, измерив величину тока в цепи.

Для косвенного измерения напряжения постоянного тока цепи необходимо собрать схему:

Рисунок 3 – Схема экспериментальной цепи

Таблица 2 – результаты измерения постоянного тока

Угол поворота регулятора Р2 «Установка +U», °	Результаты измерения тока, мА
0	0,48
60	5,47
120	10,48
180	15,49

Значения напряжения постоянного тока в цепи рассчитываются по формуле (2) и заносятся в таблицу 1.

По данным таблицы 1 в одной системе координат строим графики зависимости результатов прямого и косвенного измерений от значения угла поворота регулятора Р2. Графически показать абсолютную погрешность измерений. Сделать вывод о характере погрешности.

Рисунок 4 – График зависимости результатов прямого и косвенного измерений тока от значения угла поворота регулятора.

Рисунок 5 – Абсолютная погрешность результатов измерения напряжения постоянного тока.

Прямой и косвенный методы измерения постоянного тока

Собираем схему, представленную на рис. 3 и данные заносим в таблицу 3.

Таблица 3 – результаты измерения постоянного тока

Результат прямого измерения постоянного тока, мА	Значение напряжение постоянного тока в цепи, В	Результат косвенного измерения постоянного тока в цепи, мА	Абсолютная погрешность косвенного измерения, мА
	4,2	4,29	0,09
	7,2	7,28	0,08
	10,2	10,27	0,07
	13,2	13,29	0,09

Рассчитать абсолютную погрешность косвенного измерения величины постоянного тока по формуле:

(3)

Данные также заносим в таблицу 3.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе выполнения лабораторной работы были изучены различные виды измерений, а также проведены прямые и косвенные методы измерений электрических величин (постоянного тока и напряжения).

Можно сделать вывод, что прямой метод измерения в преимуществе, так как данные измерения снимаются непосредственно из опыта, а косвенный метод измерения рассчитывается из формул, что приводит к наибольшим погрешностям, чем в прямом методе.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Приведите примеры прямых, косвенных, совокупных и совместных измерений.

Пример прямых измерений: измерение длины линейкой или рулеткой, измерение диаметра штангенциркулем или микрометром, измерение угла угломером, измерение температуры термометром.

Пример косвенных измерений: определение объема тела по прямым измерениям его геометрических размеров, нахождение удельного электрического сопротивления проводника по его сопротивлению, длине и площади поперечного сечения.

Пример совокупных измерений: определение массы отдельных гирь набора, т.е. проведение калибровки по известной массе одной из них и по результатам прямых измерений и сравнения масс различных сочетаний гирь.

Пример совместных измерений: определение длины стержня в зависимости от его температуры или зависимости электрического сопротивления проводника от давления и температуры.

2. Какие измерения (косвенные/прямые) вы считаете более точными и почему?

Прямые измерения более точны, так как при косвенных измерениях обычно измеряются несколько величин и используются формулы связи между искомой величиной и измеренными величинами, что увеличивает общую погрешность эксперимента

3. Каким образом можно косвенно измерить мощность электрического тока?

Величину потребляемой или отдаваемой энергии измеряют косвенным методом. С помощью последовательно включенного амперметра измеряют ток I в цепи, а с помощью параллельно подключенного вольтметра измеряют напряжение U нагрузки.