- ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
- ЗАД Ание НА КОНТРОЛЬНУЮ и расчетно-графические работы Задача 1. Измерение тока переменного несинусоидального тока
- Методические указания к решению задачи 1
- Задача 2. Измерение активной мощности в цепях трехфазного тока
- Примечание.
- Задача 3. Измерение индуктивности и активного сопротивления мостом переменного тока
- Методические указания к решению задачи 3
Методические указания содержат задания для контрольной работы студентов очного и заочного факультетов
 Скачать 374 Kb.
|
|
ВВЕДЕНИЕ Характерная черта развития электроизмерительной техники на современном этапе – улучшение технико-экономических характеристик средств измерений. Существенно возросла точность измерительных приборов, повысилось их быстродействие, расширился диапазон измерения, увеличилось количество видов измеряемых величин. Современные измерительные приборы отличаются высоким уровнем автоматизации процесса измерения, что достигается благодаря использованию современной элементной базы, в том числе микропроцессоров. Однако эффективное использование средств измерений возможно только грамотными специалистами, владеющими методами измерений и знакомыми с соответствующими техническими средствами. Технологические процессы в различных отраслях промышленности, качество материалов и готовых изделий контролируются измерением неэлектрических величин с помощью электрических средств измерений, которые являются наиболее точными, универсальными и быстродействующими. Основная цель изучения дисциплины «Электрические измерения» – ознакомиться с основными понятиями метрологии и измерительной техники, теорией погрешностей, освоить методы и средства измерения электрических и неэлектрических величин во всем диапазоне их изменения. При изучении дисциплины студенты используют и закрепляют знания основных законов физики, электричества, механики, теоретических основ электротехники, высшей математики, статистики. В процессе изучения дисциплины студенты получают знания методов и техники выполнения измерений, принципов работы и устройства основных измерительных приборов и систем, приобретают умения и навыки правильного выбора и использования того или иного средства измерения, обработки результатов измерений. Методические указания содержат задания для контрольной работы студентов очного и заочного факультетов.
Контрольную работу и РГР студенты выполняют самостоятельно до начала занятий в лаборатории, изучив предварительно теоретический материал курса. Для облегчения изучения курса учебными планами предусмотрены лекции по отдельным его разделам. Задание на контрольную работу и РГР состоит из семи задач. Вариант контрольной работы и РГР выбирается по двум последним цифрам учебного шифра студента. Если учебный шифр студента представляет однозначное число, то за предыдущую цифру следует принять 0. Студенты должны выполнить контрольную работу и РГР в сроки, установленные индивидуальным планом учебной работы. Оформление контрольной работы и РГР должно удовлетворять следующим требованиям:
- номер контрольной работы или РГР; - дисциплина; - фамилия, имя, отчество; - курс, факультет, специальность; - учебный шифр и домашний адрес студента. 2. Контрольная работа и РГР оформляются в тетради чернилами, аккуратно, без помарок и должны быть выполнены так, чтобы можно было без затруднений прочесть каждую букву, знак, слово. Работы, оформленные небрежно, вызывающие затруднения или сомнения при их чтении, возвращаются студенту для переработки. Страницы тетради должны быть пронумерованы, на каждой из них следует оставлять поля шириной не менее 3 см для замечаний рецензента. 3. Все расчетные действия должны сопровождаться краткими, но четкими пояснениями. 4. Для обозначения электрических величин могут приниматься только условные буквенные обозначения в соответствии с действующим ГОСТом. Буквенные обозначения единиц измерения могут применяться в тексте только после числовых значений величин ( например, 5 А, 127 В, 800 Вт). 5. Обозначения электрических величин в тексте, в формулах, на векторных диаграммах и электрических схемах должны быть согласованы и расшифрованы один раз в каждой задаче. 6. Схемы, векторные диаграммы и графики должны выполняться с применением чертежных инструментов. При выполнении схем следует пользоваться ЕСКД «Обозначения условные графические в схемах». Схемы, рисунки, векторные диаграммы и графики должны быть пронумерованы и иметь подрисуночные надписи. В тексте контрольной работы нужно обязательно делать ссылки на соответствующие схемы, диаграммы и графики. 7. Кривые и графики должны иметь размеры не менее 10х10 см. Графики должны быть построены на миллиметровой бумаге и подклеены к тексту работы. При выборе масштабов надо иметь в виду, что число единиц в 1 см (или отрезке длины, принятом за единицу, например, в стороне одной клетки бумаги) должно выражаться числами 1х10n>2x10n или 5х10n, где n – любое число. Масштаб должен быть указан на координатных осях. Надписи, обозначающие величины, откладываемые по осям, делать слева от оси ординат у ее конца и под осью абсцисс также у ее конца, а условные знаки единиц измерений ставить у последних числовых значений величин. 8. В конце работ указываются: дата окончания работы и ставится подпись студента.
работы Задача 1. Измерение тока переменного несинусоидального тока 1. В цепь несинусоидального тока включены: амперметр магнитоэлектрической системы и амперметр электродинамической системы. Амперметры имеют одинаковые номинальные токи  = 5 А и шкалы с одинаковым номинальным числом делений ан = 100 дел.Начертите схему цепи и определите, на какое число делений шкалы отклонится стрелка: а) магнитоэлектрического амперметра; б) электродинамического амперметра, если в цепи проходит ток:  Постройте в масштабе в одних осях координат графики заданного тока  за время одного периода основной гармоники тока.Значения  ,  ,  и  для отдельных вариантов заданы в табл. 2.1.2. В цепь несинусоидального тока включены: амперметр электродинамической системы и амперметр детекторной (выпрямительной) системы. Амперметры имеют одинаковые номинальные токи I= 5 А и шкалы с одинаковым номинальным числом делений  =100 дел.На какое число делений шкалы отклонится стрелка: а) электродинамического амперметра; б) детекторного амперметра, если в цепи проходит ток:  Значения  ,  и  для отдельных вариантов заданы в табл. 2.1.Таблица 2.1 Числовые значения для задачи 1
Методические указания к решению задачи 1 Несинусоидальные токи и напряжения могут измеряться приборами различных систем. Так, например, приборы электромагнитной, электродинамической и тепловой систем реагируют на действующие значения величин: приборы детекторной (выпрямительной) системы — на среднее по модулю значение величины; приборы магнитоэлектрической системы — на постоянную составляющую; амплитудные электронные вольтметры — на максимальное значение функции. При решении п. 1 (а) этой задачи необходимо написать выражение мгновенного и среднего вращающих моментов, а затем угла поворота подвижной части амперметра магнитоэлектрической системы. При решении п. 2 (б)необходимо написать выражения мгновенного и среднего значений вращающего момента, действующего на подвижную часть измерительного механизма выпрямительного прибора, а затем написать выражение угла поворота его подвижной части. Учитывая, что приборы детекторной системы реагируют на среднее значение тока  , необходимо, имея уравнение токаi=f(t), определить среднее по модулю значение несинусоидального тока.Если за начало отсчета времени принять момент прохождения через нуль первой гармоники тока и учесть, что начало третьей гармоники тока смещено по отношению к началу первой на угол , то для кривых, не содержащих постоянной составляющей и четных гармоник, после интегрирования получим: Как известно, градуировка прибора производится в действующих значениях при синусоидальном токе, поэтому угол поворота подвижной части прибора необходимо выразить в зависимости от действующего значения тока. Обозначив коэффициент формы кривой измеряемого несинусоидального тока через  , можно написать для схемы с двухполупериодным выпрямлением: где I — действующее значение тока. Получив выражение постоянной по току при синусоидальной форме кривой  , надо написать выражение постоянной по току и для заданного несинусоидального тока: где  =1,11 — коэффициент формы кривой для синусоидального тока.После этого определяется угол поворота подвижной части прибора при заданном токе  Более подробно с работой приборов в цепях с несинусоидальными токами и напряжениями можно ознакомиться в рекомендуемой литературе [5, с. 104–138; 1, с. 245–267; 4, с. 79–86, 68–73; 2, с. 174–181]. Необходимо обратить внимание на то, что обозначение каждой из величин на схеме, в тексте и формулах, а также на векторной диаграмме должно быть одинаковым. Задача 2. Измерение активной мощности в цепях трехфазного тока Для измерения активной мощности трехпроводной цепи трехфазного тока с симметричной активно-индуктивной нагрузкой, соединенной звездой или треугольником, выберите два одинаковых ваттметра с номинальным током Iн, номинальным напряжением Uн и числом делений шкалы =150 дел.Исходные данные для решения задачи приведены в табл. 2.2. Таблица 2.2 Числовые значения для задачи 2
Примечание. Заданная трехпроводная цепь трехфазного тока представляет собой соединение трех неподвижных магнитонесвязанных катушек. Методические указания к решению задачи 2 При решении п. 1 этой задачи необходимо в соответствии с заданием своего варианта начертить схему включения ваттметров в трехпроходную цепь трехфазного тока и дать на ней разметку генераторных зажимов последовательной и параллельной обмоток каждого из ваттметров. После этого следует привести доказательство, что активная мощность в трехфазной цепи может быть измерена двумя ваттметрами, при этом должна быть учтена схема соединения приемников энергии (табл. 2.3). Таблица 2.3 Результаты расчета
Если приемники энергии соединены по схеме звезда, то вывод формулы активной мощности для этого случая приведен в рекомендуемой литературе. Если приемники энергии соединены по схеме треугольник, то мгновенную мощность трехфазной цепи следует представить как  где  ,  и  – мгновенные значения фазных напряжений; ,  и  – мгновенные значения фазных токов.После этого следует воспользоваться вторым законом Кирхгофа, по которому  . Из этого уравнения исключается одно из напряжений, например,  (схемы, в которой параллельные обмотки ваттметров находятся под действием напряжений  и  ). Затем производятся необходимые преобразования, чтобы получить окончательное выражение мощности, соответствующее схеме включения ваттметров.Определив токи напряжения, под действием которых находятся последовательные и параллельные обмотки ваттметров, необходимо выбрать два одинаковых ваттметра с номинальным током  =5 А или  =10 А, номинальным напряжением =159 В, =300 В или =600 В и числом делений шкалы =150 дел.Постоянная ваттметра определяется по формуле  .При решении п. 2 этой задачи необходимо также начертить схему включения ваттметров, указав на ней обрыв одной из фаз приемника энергии в табл. 2.3. Если приемники энергии соединены по схеме треугольник, то при обрыве одной из фаз сопротивление ее будет равно бесконечности, следовательно, ток в ней будет равен нулю. Токи в двух других фазах останутся такими, какими были до обрыва фазы. Вследствие этого изменятся линейные токи, что и должно быть учтено при построении векторной диаграммы и определении показаний ваттметров. Если приемники энергии соединены по схеме звезда, то при обрыве одной из фаз ток в ней будет равен нулю. Две другие фазы окажутся соединенными между собой последовательно и включенными на линейное напряжение. Для определения тока в этих фазах необходимо предварительно определить сопротивление фазы исходя из данных для нормального режима работы приемника:  Для симметричной трехфазной системы ток в последовательно соединенных фазах определяется как  Это значение тока и должно быть принято при построении векторной диаграммы и определении показаний ваттметров при обрыве фазы приемника. Более подробно с методами измерения активной мощности в цепях трехфазного тока можно ознакомиться в рекомендуемой литературе [5, с. 144–160; 1, с. 290–303; 4, с. 164–168]. Задача 3. Измерение индуктивности и активного сопротивления мостом переменного тока Определите индуктивность  и активное сопротивление  катушки, включенной в одно из плеч уравновешенного моста переменного тока. В противоположное плечо моста включено образцовое сопротивление  , а в два других плеча соответственно образцовое сопротивление  и образцовая катушка индуктивности с параметрами  и  .Исходные данные для решения задачи 3 приведены в табл. 2.4. Таблица 2.4 Числовые значения для задачи 3
Методические указания к решению задачи 3 При решении этой задачи необходимо в соответствии с условием начертить схему для измерение индуктивности с использованием образцовой индуктивности. Если для получения равновесия включить резистор  последовательно с катушкой , то сопротивления плеч моста:    По условию равновесия моста  что приводит к следующим двум равенствам:   Если же для получения равновесия включить резистор последовательно с катушкой  ,  , то условия равновесия моста принимает вид: Более подробно с измерением индуктивности и активного сопротивление можно ознакомиться в рекомендуемой литературе [5, с. 144–160; 1, с. 198–205; 4, с. 138–141]. библиографический список 1. Байда, Л. И. Электрические измерения: учебник для вузов / Л. И. Байда, Н. С. Добротворский, Е. М. Душин. – Л.: Энергия, 1980 2. Красных, А. А. Метрология, стандартизация и сертификация: учебн. пособие / А. А. Красных, С. Н. Епифанов. – Киров: Изд-во ВятГТУ, 2001 3. Справочник по электроизмерительным приборам / под ред. К. К. Илюнина. – М.: Энергия, 1993 4. Шуйский, А. С. Измерения в электротехнических устройствах железнодорожного транспорта: учебник для техникумов ж.-д. трансп. / А. С. Шуйский, В. М. Мельничук, С. А. Кучер – М.: Транспорт, 1989 5. Электрические измерения / под ред. А. В. Фремке. – М.: Энергия, 1997 содержание
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
