14325

ЕЛЕКТРИЧНІ ВИМІРЮВАННЯ. Принцип роботи, типи, будова електровимірювальних приладів, похибки вимірювань. Техніка безпеки

Книга

Физика

Методичні рекомендації Для виконання лабораторних робіт з фізики ЕЛЕКТРИЧНІ ВИМІРЮВАННЯ Принцип роботи типи будова електровимірювальних приладів похибки вимірювань. Техніка безпеки. для студентів спеціальностей 6.010100професійне навчання 6.091900 мех

Украинкский

2013-06-03

203 KB

86 чел.

 Методичні рекомендації

Для виконання лабораторних робіт з фізики

ЕЛЕКТРИЧНІ ВИМІРЮВАННЯ

«Принцип роботи, типи, будова електровимірювальних приладів,

похибки вимірювань. Техніка безпеки.»

для студентів спеціальностей

6.010100-професійне навчання

6.091900- механізація сільського господарства

7.130102-агрономія

7.130201- зооінженерія

6.091900- енергетика сільського господарства

Миколаїв 2004

Методичні рекомендації для виконання лабораторних робіт з фізики: «Принцип роботи, типи, будова електровимірювальних приладів, похибки вимірювань. Техніка безпеки». Для  студентів всіх спеціальностей.

Склали:

ст. викладач Вахоніна Л.В.

ас. Домчук П. М.

Рецензенти:

Івашина Ю.К. доцент ХДУ, к.ф.-м.н.

Руденко О.Г. доцент МДАУ, к.т.н.

Друкується згідно з рішенням методичної ради МДАУ

протокол №______ від ______

Зміст

Вступ………………………………………………………………………….

4

1.Принцип роботи, типи і будова  електровимірювальних приладів…….

4

2.Похибки електровимірювальних приладів……………………………….

8

3.Монтаж  електровимірювальних   лабораторних  установок…………...

11

4.Правила техніки безпеки при електричних вимірюваннях лабораторного  практикуму………………………………………………….

15

  Література…………………………………………………………………..

16

ВСТУП

Сучасну науку і техніку, сільське господарство не можна уявити без електричних вимірювань. При допомозі електровимірювальних приладів перевіряється правильність наукових висновків, встановлюються нові закономірності, проводиться контроль за технологічними процесами.

Мета даних методичних рекомендацій – ознайомити студентів з деякими основами техніки електричних вимірювань і необхідними при цьому правилами техніки безпеки.

Знання цих основ потрібне для виконання лабораторного практикуму в лабораторіях “Електрика” та ”Оптика” в курсі “Фізика”, а в подальшому являється необхідною умовою успішної інженерної діяльності спеціаліста сільського  господарства.

1.ПРИНЦИП РОБОТИ ,ТИПИ, БУДОВА ЕЛЕКТРОВИМІРЮВАЛЬНИХ ПРИЛАДІВ.

Електровимірювальні прилади поділяються на прилади, які показують (стрілочні ) та прилади порівнювання (компенсаційні пристрої і мости).

В техніці і лабораторній  практиці  переважно використовуються  стрілочні прилади .

Найбільш розповсюдженою групою електровимірювальних приладів, які показують є електромеханічні прилади в яких зміна енергії магнітного і електричного полів використовується для переміщення рухомої частини приладу.  

В залежності від способу перетворення енергії, яка підводиться, в механічну енергію переміщення рухомої частини, та по конструктивних особливостях вимірювального механізму, електромеханічні прилади діляться на кілька типів. Найбільш широко використовуються наступні типи електромеханічних приладів:

   1. Прилади магнітоелектричної системи, в яких використовується взаємодія магнітного поля  постійного магніту з магнітним полем електричного струму, який протікає по обмотці легкої рухомої котушки.

   2. Прилади електромагнітної  системи, де  використовується взаємодія магнітного поля електричного струму  нерухомої котушки з магнітним полем намагніченого залізного осердя, яке рухається відносно котушки .

   3. Прилади електродинамічної системи, в яких використовується взаємодія магнітних полів електричних струмів, які протікають по двох рамках , одна з яких рухома, а друга нерухома .

   4. Прилади індукційної системи, в яких використовується властивість бігучого магнітного поля створювати обертовий момент, який діє на рухоме магнітне тіло, поміщене в це поле.

   5.Прилади електростатичної системи. Принцип роботи їх заснований на взаємодії електричних полів двох або декількох електродів, один з яких є рухомим. Електроди звичайно виготовляють з алюмінію.

   6.Прилади вібраційної системи, в яких використовується співпадання частот власних коливань рухомої частини приладу з частотою змінного струму.

   7.Прилади теплової системи . В них використовується зміна довжини провідника при його нагріванні.

Умовні позначення, які наносяться на лицьових частинах приладу(ГОСТ 1845-69)  наведені в таблицях 1-5.

Таблиця №1

Позначення одиниць вимірювання їх кратних та дольових значень

1.Ампер                    А                     10.Вебер                    W

2.Міліампер            mA                  11.Мілівебер            mW

3.Мікроампер         A                   12.Мікрофарада        F

4.Вольт                     V                     13.Пікофарада           pF

5.Мілівольт             mV                  14.Генрі                      H

6.Герц                      Hz                     15.Мілігенрі            mH

7.Кілоом                  k                    16.Мікрогенрі          H

8.Ом                                                17.Тесла                     T

9.Міліом                  m                   18.Мілітесла            mT   

Таблиця №2

Умовні графічні позначення електровимірювальних приладів

  1.  Магнітоелектричний прилад з рухомою рамкою……………………..
  2.  Магнітоелектричний прилад з рухомим магнітом…………………
  3.  Електромагнітний прилад………………………………………………
  4.  Електродинамічний прилад………………………………………….
  5.  Феродинамічний прилад………………………………………………
  6.  Індукційний прилад…………………………………………………….
  7.  Магнітоіндукційний прилад……………………………………………
  8.  Електростатичний прилад……………………………………………..
  9.  Вібраційний прилад (язичковий)………………………………………
  10.  Тепловий прилад з проволокою, що нагрівається……………………..
  11.  Біметалічний прилад…………………………………………………..

Таблиця №3

Позначення виду струму.

  1.  Постійний струм……………………………………………………….. ──
  2.  Змінний (однофазний) струм………………………………………….
  3.  Постійний та змінний струм…………………………………………..

Таблиця №4

Позначення класу точності, положення приладу, надійності ізоляції.

  1.  Клас точності наприклад 0,5…………………………………………….0,5
  2.  Горизонтальне положення шкали приладу……………………………
  3.  Вертикальне положення шкали приладу………………………………
  4.  Похиле положення шкали під певним кутом до горизонту…………..
  5.  Напрямок орієнтиру приладу в земному манітному полі……………..
  6.  Вимірювальний ланцюг, ізольований від корпусу та випробуваний напругою наприклад 2кВ…………………………………………………………….
  7.  Прилад випробуванню надійності ізоляції не підлягає……………….
  8.  Обережно! Надійність ізоляції вимірювального ланцюга по відношенню до корпуса не відповідає нормам (знак показується червоним кольором)   
  9.  Увага! Дивись додаткові вказівки в паспорті та інструкції по експлуатації   

Таблиця №5

Позначення затискачів, коректора та аретиру.

  1.  Негативний затискач……………………………………………………….
  2.  Позитивний затискач ………………………………………………………+
  3.  Загальний затискач (для багатограничних приладів змінного струму і комбінованих приладів)………………………………………………….
  4.   Затискач постійного струму (в комбінованих приладах) в залежності від полярності…………………………………………………………………+ або -
  5.   Затискач змінного струму (в комбінованих приладах)……………….
  6.  Затискач, з’єднаний з рухомою частиною (рамкою) приладу………..
  7.  Затискач, з’єднаний з екраном…………………………………… Е або Екран
  8.  Затискач з’єднаний з корпусом…………………………………………
  9.   Затискач для заземлення………………………………………………..
  10.   Коректор………………………………………………………………….
  11.   Аретир…………………………………………………………... АР або Аретир

12. Напрямок аретирування…………………………………………………

2. ПОХИБКИ ЕЛЕКТРОВИМІРЮВАЛЬНИХ ПРИЛАДІВ

Результати вимірювань завжди відрізняються від дійсного значення вимірюваної величини. Абсолютна похибка приладу - це різниця між показанням приладу  і дійсним значенням вимірюваної величини тобто:

.      (2.1)

Абсолютна похибка, яку взято з протилежним знаком, називається поправкою.

Відносна похибка вимірювання-це відношення абсолютної похибки    до дійсного значення вимірюваної величини А.

.     (2.2)

Зазвичай значення  і  мало відрізняються один від одного, тому у вираз (2.2) замість    підставляютьотримане із досліду, тобто:

.     (2.3)

На похибки    і    має вплив похибка підрахунку, похибка самих приладів та недосконалість методів вимірювання.

Для зменшення похибки відрахунку електровимірювальні прилади виготовляють з ножевидною стрілкою, або з світловим вказівником і дзеркальною шкалою. При відрахунку промінь зору повинен бути перпендикулярним до шкали, інакше можлива похибка від паралакса. Дзеркальні шкали дозволяють уникати паралакса. При відрахунку по дзеркальній шкалі, окуляр спостерігача повинен бути розміщений так , щоб кінець стрілки закривав своє зображення в дзеркалі.

Похибка приладів характеризується відносною приведеною похибкою  під якою розуміють відношення абсолютної похибки приладу до номінального (максимального) значення шкали  виражене у відсотках:

.     (2.4)

Абсолютна похибка вважається величиною сталою по всій шкалі  електровимірювального приладу. Завод-виробник гарантує, що найбільша відносна приведена похибка приладу не перевищує вказаного значення, яке називається класом точності приладу, і у відсотках рівне класу точності приладу.

Згідно ГОСТ 1845-69 електровимірювальні прилади мають наступні класи точності: 0.05; 0.1; 0.2; 0.5; 1.0; 1.5; 2.5; та 4.0;

Приклад: Клас точності електровимірювального приладу 0,5. Це означає, що відносна приведена похибка приладу в робочому діапазоні шкали не перевищує 0,5%. Прилади класу точності 0,05; 0.1; 0.2; та 0.5; називаються прецизійними і використовуються для точних лабораторних вимірювань. Знайдемо зв’язок відносної похибки вимірювань  з відносною приведеною похибкою приладу. Помножимо і поділимо праву частину (2.4) на чисельне значення вимірюваної величини .

Звідки:

.      (2.5)

Дослідимо вираз (2.5).   Нехай:

  1.  , тобто чисельне значення вимірюваної величини рівне номінальному значенню приладу. Тоді

  2.  < , тоді

>

  3. > є випадком нереальним.

Звідси видно, що відносна похибка вимірювання наближається до відносної приведеної похибки приладу, тільки при вимірюванні величини  близької до номінального значення шкали приладу   вона збільшується у стільки разів у скільки разів номінальне значення  більше величини  , яка вимірюється приладом. Щоб підвищити точність вимірювання потрібно користуватися приладами, номінальні значення яких близькі до вимірюваної приладом величини. Саме тому, електровимірювальні прилади виготовляють багатограничними.

Введемо поняття чутливості і ціни поділки  електровимірювального приладу.

Величина чисельно рівна відношенню приросту кута повороту рухомої частини приладу до приросту вимірюваної величини називається чутливістю приладу.

.      (2.6)

Чутливість приладу, як це видно із (2.6) має розмірність, яка залежить від характеру вимірюваної величини. Тому коли користуються терміном “чутливість”, кажуть “чутливість приладу до струму” або “чутливість приладу до напруги” і т.д.

Чим більше приріст кута відхилення при одному і тому ж приросту величини, яка вимірюється, тим менші величини можна виміряти приладом і тим вища його чутливість.

Величину протилежну чутливості приладу називають ціною поділки приладу.

.      (2.7)

Якщо відома ціна поділки приладу , то чисельне значення величини , яка вимірюється буде:

,      (2.8)

де - число поділок шкали приладу, на яке вказує стрілка рухомої частини приладу або світловий вказівник приладу.

Якщо шкала приладу рівномірна (прилади магнітоелектричнї системи), то за приріст кута відхилення приладу    можна прийняти приріст числа поділок шкали приладу.

Приклад: Маємо прилад, який може вимірювати струм від нуля до 0,25А. Шкала цього приладу рівномірна і має 100 поділок.

Чутливість  цього приладу:

3. МОНТАЖ ЕЛЕКТРОВИМІРЮВАЛЬНИХ ЛАБОРАТОРНИХ УСТАНОВОК

Перед виконанням лабораторної роботи потрібно ознайомитися з електричною схемою експериментальної установки та, розібравшись в принципах її роботи, провести монтаж установки.

Потрібно враховувати, що вміння розбиратися в електричних схемах дуже важливо для сучасного інженера сільськогосподарського виробництва, так як зараз в сільському господарстві немає, практично, ні однієї технологічної операції, де б не використовувалась електрична енергія.

Для того, щоб розумітися в електричних схемах, перш за все, потрібно знати умовні графічні позначення прийняті на електричних схемах згідно ГОСТ 2.728-74;2.755-73.    

                                     

Умовні графічні позначення на електричних схемах.

1.Постійний струм, постійна напруга……………………………………

2. Змінний струм ,змінна напруга……………………………………….

3. Полярність позитивна і негативна……………………………………. +  

4.Постійний та змінний струм…………………………………………………

5.Електричний з'єднувальний провідник………………………………… ──

6. Пересічні не з'єднані електричні провідники………………………….  

7.Пересічні з'єднані електричні провідники………………………………

8.Розгалужені електричні провідники…………………………………….

9.Плавкий запобіжник……………………………………………………..

10. Резистор (постійний опір)………………………………………………

11. Резистор (змінний опір)………………………………………………….

12. Змінний резистор (потенціометр)……………………………………..

13. Реостат (змінний резистор)…………………………………………….   

14. Котушка індуктивності, обмотка трансформатора,

    автотрансформатор………………………………………………

15. Котушка індуктивності з феромагнітним осердям……………

16. Конденсатор постійної ємності ………………………………………….

17. Конденсатор змінної ємності…………………………………………….

18. Лампа (освітлювальна)…………………………………………………

19. Однополюсний вимикач (рубильник)…………………………….

20. Двополюсний вимикач (рубильник)…………………………………

21. Амперметр………………………………………………………………

22. Вольтметр……………………………………………………………….

23. Хімічне джерело електроенергії (елемент, акумулятор)……………..  

24. Батарея елементів, акумуляторна батарея…………………………….

25. Заземлення………………………………………………………………

26. Діод напівпровідниковий………………………………………………

27. Транзистор (тріод)………………………………………………………

28.Двоелектродна електронна лампа……………………………………….    

29. Триелектродна електронна лампа……………………………………...

30. Нагрівальний елемент…………………………………………………..

Ціна поділки приладу  

 Якщо чуйність приладу не постійна, тобто прилад має нерівномірну шкалу, то для такого приладу похибку визначають для тієї області значень вимірюваної величини, де передбачається проводити вимірювання, ця область називається діапазоном вимірювань.

 Потрібно також вказати, що в багатьох випадках при вимірюваннях доводиться користуватися кратними та дольними одиницями. Кратні та дольні одиниці утворюються шляхом множення  10К , де К-ціле число.

Префікси для утворення кратних та дольних одиниць подані в таблиці 6.

Таблиця №6

Кратні та дольні одиниці

Множник

Найменування

Скорочене

позначення

Множник

Найменування

Скорочене

позначення

Україн-ське

Міжна-родне

Українське

Міжна-родне

10-18

Ат

A

а

10-1

Деци

д

d

10-15

Фемта

Ф

f

10

Дека

да

da

10-12

Піко

N

p

102

Гекто

Г

H

10-9

Нано

Н

n

103

Кіло

К

K

10-6

Мікро

Мк

106

Мега

М

M

10-3

Мілі

М

m

109

Гіга

Г

G

10-2

Санті

С

C

1012

Тера

Т

T

В деяких лабораторних роботах студенти самостійно проводять монтаж експериментальної установки згідно електричної схеми. При монтажі необхідно уважно дотримуватись наведених нижче правил. Дотримання цих правил гарантує правильну роботу та справність всіх частин електроустановки, забезпечує цілісність електровимірювальних приладів, дозволяє проводити електричні вимірювання з необхідною точністю та виконувати правила техніки безпеки.

    1.Вся електрична схема монтується за допомогою з’єднувальних провідників. Вони повинні бути ізольованими, а кінці їх зачищені, так як вони постійно окислюються, внаслідок чого порушуються контакти.

   2. Контакти повинні бути ретельно закріплені за допомогою зварки, пайки або гвинтового зажима.

3. Переплітання навіть ізольованих проводів не допускається.

4. Електричне коло ведеться від джерела струму , але підключається в останню чергу. При розбиранні електроустановки перш за все відключається джерело струму.

  1.  Всі реостати, які ввімкнені в коло, повинні бути встановленими на максимум опору.
  2.  Потенціометри (розподільники напруги) встановлюються на нуль напруги, яка подається в контур.
  3.  Всі рубильники та комутатори при складанні кола повинні буди розімкнутими.
  4.  Замикати напругу, без перевірення викладачем схеми електроустановки, категорично забороняється.
  5.  Напруга замикається тільки під час відрахунку.

   

4. ПРАВИЛА ТЕХНІКИ БЕЗПЕКИ ПРИ ЕЛЕКТРИЧНИХ ВИМІРЮВАННЯХ ЛАБОРАТОРНОГО ПРАКТИКУМУ

Для дотримання техніки безпеки при роботі з лабораторними електроустановками потрібно виконувати наступні правила:

   1. Підключати прилади до джерела  електричного струму можна тільки після ретельного монтажу  електричної схеми установки. Перевірка правильності монтажу та готовності лабораторної  електроустановки проводиться викладачем   або лаборантом.

   2. Не можна вмикати рубильники та вилки без дозволу викладача або лаборанта.

   3. У випадку перепід’єднань у схемі, остання перед вмиканням повинна  знову бути перевірена викладачем .

   4. Не проводити переключень в електроустановці, яка знаходиться під напругою.

   5. Студентам категорично забороняється користуватися іншими джерелами еклектичного струму, окрім вказаних викладачем.

   6. Не можна торкатися до неізольованих  частин електроустановки.

   7. Категорично забороняється залишати без нагляду під напругою електроустановку та прилади.

   8. У випадку виходу з ладу приладу, студент повинен негайно від’єднати електроустановку від джерела електричного струму і не робити спроб щодо виправлення ситуації, а повідомити  про це викладача.

   9. Збирання і розбирання електричних установок, підключення додаткових приладів, їх часткове відключення або зміну  приладів, проводити тільки при відключеному джерелі живлення.

  10. Операції при виконанні лабораторної роботи (переміщення повзуна реостата,  регулювання котушки з осердям і т.п.) проводяться однією рукою не дотикаючись другою струмоведучих частин.

11. При роботі з електричними конденсаторами, обов’язково потрібно проводити їх розряд перед початком і після закінчення роботи.

12. Електричні плитки повинні знаходитись на спеціальних теплоізолюючих підставках.

Література

 1. “Электрические измерения” (із лабораторними роботами)

під ред. доктора технічних наук  В.М. Малиновського, 1983 р.

 2. М.В. Аганесьян,  Є.А. Орлов  “Электротехника и электрические измерения”,  1983 р. Видавництво   “Радио и связь”

3. Б.А. Князевський,  М.А. Чекалин  “Техника безопасности,   противопожарная техника в электроустановках”,1983 р. Видавництво “Энергия”.

 

4. Р.М. Горбовицький “Основы техники безопасности и противопожарной техники”,   1981 р. Видавництво “Связь”.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

29801. Сеть телефонной связи (структурная схема). Основные определения 151 KB
  Сеть телефонной связи структурная схема. Общая характеристика и боевое применение сигнальных средств связи. Основы построения коммутационных систем Общие положения Сеть телефонной связи телефонная сеть представляет собой комплекс технических средств обеспечивающих обмен информацией между источниками информации и ее потребителями. В общем случае сеть телефонной связи содержит оконечные устройства коммутационные центры КЦ и линии каналы связи соединяющие оконечные устройства с коммутационными центрами и коммутационные центры между...
29802. Обобщенная схема коммутационной системы. Классификация телефонных станций. Структурная схема ручной (РТС) и автоматической (АТС) телефонных станций 1.29 MB
  Обобщенная схема коммутационной системы. Классификация телефонных станций и обобщенная схема коммутационной системы – 20 минут. В свою очередь РТС делятся на РТС системы МБ РТС МБ и системы ЦБ РТС ЦБ или комбинированной системы. Обобщенная структурная схема коммутационной системы телефонной станции.
29803. Назначение, состав комплекта и ТТХ телефонного коммутатора П-193М 20.01 KB
  Назначение состав комплекта и ТТХ телефонного коммутатора П193М. Тактикотехнические характеристики и боевое применение телефонного коммутатора П193М – 20 минут. Эксплуатационное хранение и транспортировка в свернутом виде комплекта коммутатора допускаются при температурах от 50 до 50С. Разговорные приборы рабочего места коммутатора обеспечивают в условиях шума сплошного спектра с уровнем 60дБ устойчивую связь абонентов с коммутатором при затухании линии не менее 55нп на частоте 800Гц.
29804. Цепи вызова абонентом и опроса вызывающего абонента П-193М по принципиальной схеме 65.5 KB
  Цепь №1 телефонный аппарат абонента №1 линия линейный щиток соединительный кабель ТСКВ 10×2 зажим Л1 контакты 4 2 гнезда абонентского комплекта 1Г диод резистор 18кОм обмотка отбойновызывного клапана 1КлТ контакты 3 4 опросновызывной кнопки 1Кн зажим Л2 соединительный кабель ТСКВ 10×2 линейный щиток линия аппарат абонента №1. В этой цепи срабатывает клапан 1КлТ открывается его дверца и замыкаются контакты сигнальных пружин. Цепь №2 плюс батареи сигнального звонка зажим Земля контакты 4 3 сигнальных пружин клапана...
29805. Цепь прохождения разговора между двумя абонентами П-193М по принципиальной схеме 876.5 KB
  Измерение уровня шумов и частотной характеристики остаточного затухания канала ТЧ аппаратуры П303ОБ. Остаточное затухание Остаточным затуханием ОЗ канала ТЧ r называется его рабочее затухание на частоте 800 1020 Гц при номинальных нагрузках входа и выхода 600 Ом. r = p1 – p2 дБ Нп Иными словами остаточное затухание это разность между уровнями сигнала частотой 800 Гц на входе и выходе канала при согласованном включении генератора и указателя уровня. Схема измерения ЧХ канала ТЧ.
29806. Звукотехнический комплекс КДУ 25.6 KB
  Излучающие акустические системы располагаемые в озвучиваемом помещении и подключаемые к выходам усилителей мощности. Системы звукоусиления используются при объеме помещения более 2000 м3 и удаленности слушателей свыше 25 м. В лекционных залах и театрах такие системы нужны для усиления речи. Например при выборе акустической системы мощностью 350 Вт необходимо выбрать усилитель мощностью 300 Вт на канал.
29807. ОСНОВНЫЕ КОМПОНЕНТЫ ЗВУКОВОГО РЕШЕНИЯ 19.65 KB
  ОСНОВНЫЕ КОМПОНЕНТЫ ЗВУКОВОГО РЕШЕНИЯ Условно звуковое решение можно представить в виде трех блоков: блок выбора параметров и характеристик звука физические энергетические психофизические блок выбора художественных приемов блок выбора конкретного звукового материала. Выбор параметров и характеристик звука: 1. Громкость звука. Выбор громкости звука любого материала в мероприятии должен быть во всех случаях мотивирован.
29808. Фонограммы и их сценарно-режиссерские функции в КДД 15.96 KB
  Все театральные шумы музыкальный материал и литературно-музыкальные разработки общего характера. В качестве средства художественной выразительности наиболее часто используются музыкальные и шумовые фонограммы в самых разнообразных комбинациях как между собой так и с другими звуковыми и зрелищными элементами. Музыкальные фонограммы Музыкальные фонограммы используются как отдельные музыкальные выступления завершающие части целых музыкальных программ музыкальные заставки музыка сопровождающая действие. Для создателей театрализованных...
29809. ЗВУКИ И ШУМЫ 15.02 KB
  ЗВУКИ И ШУМЫ Все звуки делятся на тоны звуки и шумы. Музыкальный звук беспредметен тогда как все остальные шумы и звуки связаны либо с явлениями природы либо с действиями человека или какихто предметов то есть они конкретны. В зрелищных программах все шумы и звуки в зависимости от метода включения в действие делятся на три группы: 1. В связи с тем что подобные шумы в настоящее время воспроизводятся преимущественно с помощью фонограммы следует особенно внимательно следить за расположением динамиков на игровой площадке.