Главные вкладки

    Электротехнические измерения

    Плеханова Оксана Анатольевна

    Страница содержит материал для студентов: методические рекомендации для практических занятий и лабораторных работ, дополнительные задания, материал для подготовки к зачетам, экзаменам и т.п.

    Скачать:


    Предварительный просмотр:

    ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЕ ЗАДАНИЯ ПО ДИСЦИПЛИНЕ

    ОП.09 ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ.

    ЗАДАНИЕ №1 (теоретическое)

    Раздел 1 Государственная система обеспечения единства измерений

    Тема 1.1 Основные виды и методы измерений, их классификация

    1. Дать определения понятиям «Измерение», «Средства измерений». Охарактеризовать меры основных электрических величин.
    2. Классифицировать и охарактеризовать методы измерений.
    3. Объяснить понятия «Электроизмерительные приборы», «Электроизмерительные установки», «Измерительные преобразователи», «Информационные системы».
    4. Классифицировать электроизмерительные приборы, объяснить правила их маркировки.

    Тема 1.2 Метрологические показатели средств измерения

    1. Объяснить понятия «Предел», «Цена деления», «Чувствительность электроизмерительного прибора». Объяснить виды погрешностей, как характеристик средств измерений, основные причины их возникновения.
    2. Рассказать типовую методику поверки электроизмерительных приборов, правила обработки результатов измерений.

    Раздел 2 Приборы и методы электрических измерений

    Тема 2.1 Механизмы и измерительные цепи электромеханических приборов

    1. Дать определения понятиям «Измерительные цепи», «Измерительная цепь электроизмерительных приборов» и «Условные обозначения, наносимые на приборы». Объяснить общий принцип создания различных электроизмерительных приборов на базе измерительных механизмов.
    2. Объяснить принцип работы измерительных механизмов магнитоэлектрической системы.
    3. Объяснить принцип работы измерительных механизмов электромагнитной системы.
    4. Объяснить принцип работы измерительных механизмов электродинамической системы.
    5. Объяснить принцип работы измерительных механизмов ферродинамической системы.
    6. Объяснить принцип работы измерительных механизмов электростатической системы.
    7. Объяснить принцип работы измерительных механизмов индукционной системы.
    8. Охарактеризовать принципы действия электромеханических приборов.

    Тема 2.2 Приборы и методы измерения напряжения

    1. Классифицировать и охарактеризовать основные типы вольтметров.
    2. Объяснить устройство вольтметров и перечислить их основные параметры.
    3. Рассказать о правилах включения вольтметров в цепь, об условных обозначениях на приборе.
    4. Рассказать о компенсационных методах измерения напряжений.
    5. Объяснить устройство и принцип действия потенциометров постоянного и переменного токов, способы их применения.
    6. Рассказать об областях применения комбинированных приборов в качестве вольтметров.

    Тема 2.3 Приборы и методы измерения тока

    1. Классифицировать основные типы амперметров и дать им краткую техническую характеристику.
    2. Объяснить устройство амперметров на базе различных измерительных механизмов, перечислить их особенности и основные параметры.
    3. Рассказать о правилах включения амперметров в цепь, об условных обозначениях на приборе.
    4. Объяснить устройство и назначение измерительных клещей.
    5. Рассказать о применении комбинированных приборов в качестве амперметров, областях их применения.

    Тема 2.4 Приборы и методы измерения мощности и энергии

    1. Рассказать правила косвенного измерение мощности с помощью вольтметра и амперметра в цепях постоянного тока и переменного токов.
    2. Классифицировать основные типы ваттметров, дать им краткую техническую характеристику.
    3. Объяснить устройство и принцип действия ваттметров, перечислить их основные параметры. Рассказать о правилах выбора пределов измерения, о способах включения ваттметров в цепь.
    4. Рассказать о методах измерения мощности в трехфазных цепях.
    5. Объяснить устройство и принцип действия однофазного индуктивного счетчика, перечислить правила включения счетчика в цепь.

    ЗАДАНИЕ №2 (теоретическое)

    Тема 2.5 Приборы и методы измерения магнитных величин

    1. Объяснить структуру веберметра.
    2. Объяснить работу установки для снятия основной кривой намагничивания и петли гистерезиса магнитных материалов.

    Тема 2.6 Приборы и методы измерения параметров электрических цепей

    1. Рассказать о методике измерения параметров электрических цепей (индуктивности, емкости и сопротивления) методом вольтметра и амперметра.
    2. Объяснить устройство и принцип действия универсальных измерительных мостов.

    Тема 2.7 Универсальные и специальные электроизмерительные приборы

    1. Классифицировать типы универсальных и специальных электроизмерительных приборов, дать им краткую техническую характеристику.
    2. Объяснить назначение мультиметров, вольтамперметров, комбинированных приборов, перечислить их основные параметры.
    3. Классифицировать регистрирующие приборы, самопишущие приборы прямого действия.
    4. Объяснить структурную схему автоматического потенциометра, его назначение и применение на производстве.
    5. Объяснить устройство магнитоэлектрического гальванометра.

    Тема 2.8 Электрические измерения неэлектрических величин.

    1. Дать определение понятию «Датчики», как разновидности электрических преобразователей, перечислить основные параметры датчиков.
    2. Классифицировать основные типы датчиков, дать им краткую техническую характеристику.
    3. Классифицировать датчики по принципу действия,
    4. Классифицировать датчики по роду выходной величины, дать им краткую техническую характеристику.
    5. Рассказать правила сопряжения датчиков с электроизмерительными приборами, правила градуировки датчиков.

    Раздел 3 Исследование формы сигналов

    Тема 3.1 Осциллографы

    1. Классифицировать основные типы осциллографов, перечислить их основные параметры.
    2. Дать краткую техническую характеристику осциллографу, перечислить режимы работы, объяснить его маркировку.

    Тема 3.2 Приборы и методы измерения частоты и интервала времени.

    1. Классифицировать основные типы электронно-счетных цифровых частотомеров, дать им краткую характеристику, объяснить обозначение на приборе.
    2. Объяснить устройство и принцип действия электронно-счетных цифровых частотомеров, перечислить основные параметры.

    Тема 3.3Приборы и методы измерения фазового сдвига.

    1. Классифицировать основные типы фазометров, дать им краткую техническую характеристику.
    2. Объяснить устройство и принцип действия фазометров, перечислить их основные параметры и способы включения в цепь.
    3. Объяснить устройство, принцип действия и назначение цифрового фазометра.

    Тема 3.4Приборы и методы измерения параметров сигналов.

    1. Классифицировать основные типы приборов измерения параметров сигналов, дать им краткую техническую характеристику.
    2.  Объяснить структуру и принцип действия анализаторов спектра, их маркировку.

    Раздел 4Влияние измерительных приборов на точность измерений

    1. Охарактеризовать факторы, оказывающие влияние на точность измерений.
    2. Охарактеризовать комплексное входное и выходное сопротивления измерительных приборов, объяснить влияние сопротивлений на точность измерений.
    3. Рассказать о правилах выбора средств измерения и требуемой точности измерений, о методах подавления помех при измерениях.

    Раздел 5Автоматизация электротехнических измерений

    Тема 5.1Повышение технического уровня средств измерений

    1. Рассказать о способах повышения технического уровня и качества средств электрических измерений с использование универсальных, комбинированных, многофункциональных приборы и комплексы.
    2. Рассказать о системах автоматизированного контроля и управления, как основного средства повышения производительности труда.
    3. Рассказать об информационно-измерительных системах, как нового вида средств измерений.
    4. Охарактеризовать измерительные приборы со встроенными микропроцессорами. Примеры современных измерительных приборов.

    ЗАДАНИЕ №3 (практическое)

    1. Какого порядка должно быть сопротивление добавочного резистора Rд к измерительному механизму с  Rим= 1 Ом  и падением напряжения на рамке  Uим = 10 мВ,  для получения вольтметра с  Uн = 10 В ?
    2. До какого значения напряжения будет расширен предел измерения вольтметра с сопротивлением рамки  Rим = 1 Ом  и падением напряжения на ней Uим = 10 мВ  при включении добавочного резистора  Rд = 100000 Ом ?
    3. До какого значения напряжения будет расширен предел измерения вольтметра с сопротивлением рамки  Rим = 10 Ом  и падением напряжения на ней Uим = 50 мВ  при включении добавочного резистора  Rд = 10000 Ом ?
    4. До какого значения напряжения будет расширен предел измерения вольтметра с сопротивлением рамки  Rим = 5 Ом  и падением напряжения на ней Uим = 10 мВ  при включении добавочного резистора  Rд = 1000 Ом ?
    5. Вычислить приведенную погрешность поверяемого амперметраесли при действительном значении тока, равном 2,8 мA, амперметр, верхний предел которого 3 мA, показывает величину, равную 2,5 мA.
    6. Вычислить приведенную погрешность поверяемого амперметраесли при действительном значении тока, равном 2,2 мA, амперметр, верхний предел которого 3 мA, показывает величину, равную 1,9 мA.
    7.  Вычислить приведенную погрешность поверяемого амперметра  если при действительном значении тока, равном 18A, амперметр, верхний предел которого 30A, показывает величину, равную 14,5A.
    8. Определить по схеме сопротивление Rx.

    10

    1. Шкала вольтметра от 0 до 100В. Напряжение в цепи (см. рис.) может достигать 500 В. Сопротивление вольтметра RU = 5 кОм. Определить величину добавочного сопротивления вольтметра RД.

    1. Шкала вольтметра от 0 до 50В. Напряжение в цепи (см. рис.) может достигать 200 В. Сопротивление вольтметра RU = 2,5 кОм. Определить величину добавочного сопротивления вольтметра RД.

    1. Шкала вольтметра от 0 до 50В. Напряжение в цепи (см. рис.) может достигать 500 В. Сопротивление вольтметра RU = 10 к Ом. Определить величину добавочного сопротивления вольтметра RД.

    1. Шкала амперметра от 0 до 5 мА. Сопротивление амперметра RА = 0,4 Ом, шунта - Rш = 0,2 Ом (см. рис.). Определить максимальный ток можно измеряемый этим амперметром.

    1. Шкала амперметра от 0 до 30 А. Ток в цепи (см. рис.) может достигать 300 А. Сопротивление амперметра RА = 0,1 Ом. Определить сопротивление шунта Rш.

    1. Шкала амперметра от 0 до 20 А. Сопротивление амперметра RА = 0,6 Ом, шунта - Rш = 0,2 Ом (см. рис.). Определить максимальный ток можно измеряемый этим амперметром.

    1. Шкала амперметра от 0 до 30 А. Ток в цепи (см. рис.) может достигать 300 А. Сопротивление амперметра RА = 0,1 Ом. Определить сопротивление шунта Rш.

    1. Шкала амперметра от 0 до 10 А. Сопротивление амперметра RА = 0,5 Ом, шунта - Rш = 0,1 Ом (см. рис.). Определить максимальный ток можно измеряемый этим амперметром.

    1. Шкала амперметра от 0 до 50 А. Ток в цепи (см. рис.) может достигать 100 А. Сопротивление амперметра RА = 0,5 Ом. Определить сопротивление шунта Rш.

    1. Определите цену деления ваттметра при: Uн = 150В, Iн = 2А, Ан = 300, где  Uн , Iн  - установленные пределы измерения, соответственно, по напряжению и по току; Ан - полное число делений шкалы.
    2. Определите цену деления ваттметра при: UН = 450В,   IН = 5А,   АН = 150, где  UН , IН  - установленные пределы измерения, соответственно, по напряжению и по току;  АН - полное число делений шкалы.
    3. Определите цену деления ваттметра при: Uн = 300В, Iн = 1А, Ан = 150, где  Uн , Iн  - установленные пределы измерения, соответственно, по напряжению и по току;  Ан - полное число делений шкалы.
    4. Определить номинальную постоянную бытового счетчика электроэнергии Сн, если на щитке счетчика указано:  1 кВт*ч = 2400 об.
    5. Определить номинальную постоянную бытового счетчика электроэнергии Сн, если на щитке счетчика указано:  1 кВт*ч = 2000 об.
    6. Определить номинальную постоянную бытового счетчика электроэнергии Сн, если на щитке счетчика указано:  1 кВт*ч = 1800 об.
    7. Определить абсолютную погрешность измерения Δ и класс точности амперметра, если прибор показывает 41,3 А, его шкала - от 0 до 50 А. В цепи протекает ток 40 А.
    8. Определить абсолютную погрешность измерения Δ и класс точности амперметра, если прибор показывает 20,1 А, его шкала - от 0 до 50 А. В цепи протекает ток 20 А.
    9. Определить значение коэффициента мощности cosf  в цепи переменного тока косвенным методом по показаниям амперметра, вольтметра и ваттметра : I = 8 мА; U = 150 В; P = 13 Вт.
    10. Определить значение коэффициента мощности cosf  в цепи переменного тока косвенным методом по показаниям амперметра, вольтметра и ваттметра : I = 5 мА; U = 150 В; P = 10 Вт.
    11. Определить значение коэффициента мощности cosf  в цепи переменного тока косвенным методом по показаниям амперметра, вольтметра и ваттметра : I = 6 мА; U = 150 В; P = 15 Вт.
    12. Какого порядка должно быть сопротивление добавочного резистора Rд к измерительному механизму с  Rим= 4 Ом  и падением напряжения на рамке  Uим = 20 мВ,  для получения вольтметра с  Uн = 10 В ?

    10

    1. Какого порядка должно быть сопротивление добавочного резистора к измерительному механизму с  Rо = 1 Ом  и падением напряжения на рамке  Uо = 10 мВ,  для получения вольтметра с  Uн = 10 В ?

    10


    Предварительный просмотр:

    Чтобы пользоваться предварительным просмотром создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com


    Предварительный просмотр:

    ЛАБОРАТОРНАЯ  РАБОТА №9

    ТЕМА:  «ИЗМЕРЕНИЕ  УГЛА СДВИГА ФАЗ»

    Цель работы: научиться измерять  cos f  фазометром и определять его значение расчетным путем; исследовать влияние на величину  cos f  величины и характера нагрузок.

    Основные  теоретические  положения.

    Измерение угла сдвига фаз между электрическими сигналами (токами, напряжениями) производится в самых различных областях измерительной техники, техники связи, телевидении и т.д. При этом измерение сдвига фаз в основном производится между током и напряжением либо между двумя напряжениями одинаковой частоты.

    Измерительные приборы, предназначенные для измерения разности фаз, называются фазометрами.

    Измерение угла сдвига фаз между током и напряжением производится логометрическим методом, методом 3-х приборов или осциллографическим методом. Измерение разности фаз между двумя напряжениями осуществляется электронными аналоговыми и цифровыми фазометрами, а также компенсационным и осциллографическим методами.

    Значение  cos f  в цепи переменного тока может быть определено косвенным методом по показаниям амперметра, вольтметра и ваттметра по формуле:

    Такой косвенный метод, требующий вычислений неудобен для непрерывного наблюдения за режимом работы сети.

    В этих случаях применяются показывающие приборы – фазометры.

    В состав однофазного фазометра входит неподвижная катушка, обтекаемая током нагрузки  I, и подвижная часть, состоящая из двух катушек, укрепленных на общей оси под углом относительно друг друга (рис.1).14

    Рис.1

    Ток  I  создает внутри неподвижной катушки достаточно равномерное магнитное поле. Магнитный поток пропорционален току  I  и совпадает с ним по фазе. Ток  I  отстает по фазе от напряжения  U  на угол  φ.

    Катушки подвижной части имеют большое число витков тонкой проволоки. Токи к ним подводятся через спиральные пружинки. Катушка  1  соединена с резистором  R  с большим сопротивлением, поэтому ток  I 1 совпадает по фазе с напряжением сети. Катушка  2  соединена последовательно с дросселем  L , ток отстает в ней по фазе от напряжения сети на угол  γ.

    Взаимодействие подвижных и неподвижных катушек создает вращающий момент, действующий на катушку  I :

    где – угол отклонения подвижной части от некоторого ее положения, принимаемое за исходное.

    На катушку  2  будет действовать момент:

    Моменты  М1  и  М2  направлены в  противоположные стороны. Подвижная часть прибора должна занять такое положение, при котором  М2 = М1, т.е.

    Отсюда:

    Для токов  I1 и  I2  можно записать:

    Тогда

    Видно, что положение подвижной части фазометра, определяемое углом, является только функцией угла  φ   и не зависит ни от тока нагрузки, ни от напряжения сети, т.е. α = F (φ) .

    Подбором размеров катушек, угла, под которым скреплены катушки, и угла сдвига  γ  в цепи катушки  2  можно получить зависимость  α = φ, т.е. шкала фазометра в градусах будет соответствовать углу сдвига  φ.

    Проведение  опыта:

    1. Определение  cos φ  при индуктивной нагрузке.

    1.1. Соберите схему согласно  рис.2.

    Рис.2

    1.2. Изменяя величину напряжения, установите такую величину тока и мощности, которые можно достаточно точно измерить.

    1.3. Повторить измерение с различными величинами индуктивности, при чем каждый раз необходимо начинать опыт с подачи минимального напряжения. Результаты измерений занести в табл.1.

    Таблица 1

    N

    U, B

    I, A

    P, Вт

    f, град

    cos φ΄x

    cos φ΄΄

    γ0 , %

    1

    2

    3

    cos φ΄ = P / U I ,

    cos φ΄΄ -  снимается по фазометру;

    2. Определение  cos f  при активно-емкостной нагрузке.

    2.1. Соберите схему согласно рис.3.

    Рис.3

    2.2. Перед включением стенда установите  ЛАТР  в начальное положение, а емкость подключите минимальной величины, что достигается коммутацией отдельных конденсаторов  С7,  С8,  С9.

    Величина активной нагрузки из набора резисторов  R7,  R8,  R9  подбирается экспериментально. Изменяя величину напряжения, установите такую величину тока и мощности, которые можно точно измерить. Повторить измерения с различными величинами емкостей.

    2.3. Результаты измерений занести в табл.1.

    3. Определение  cos φ  при смешанной нагрузке.

    3.1. Соберите схему согласно рис.4.

    Рис.4.

    3.2. Перед включением стенда индуктивность подключите максимальной величины, в то время как конденсатор выбирается минимальной емкости, что достигается коммутацией перемычками отдельных дросселей  L1,  L2,  L3  и конденсаторов  С7,  С8,  С9. Величина активной нагрузки  из набора резисторов R7,  R8,  R9  подбирается экспериментально. Изменяя величину напряжения, установите такую величину тока и мощности, которые можно точно измерить.

    3.3. Повторить измерения с различными величинами индуктивности, емкостей и резисторов.

    3.4. Результаты измерений занести в табл. 1.

    Обработка  результатов  опыта:

    1. Рассчитать значение  cos φ  при различных видах и величинах нагрузки.
    2. Определить абсолютную погрешность  ∆  измерения  cos φ .
    3. Определить относительную погрешность  γ0   измерения  cos φ.

    Контрольные вопросы:

    1. Запишите уравнение шкалы фазометра.

    2. Каким образом можно произвести расчет  cos φ  по значениям  P , U , I ?