70852

Измерение мощности постоянного электрического тока

Лабораторная работа

Физика

Ознакомление со способом измерения мощности постоянного тока при помощи амперметра и вольтметра. Ознакомьтесь с косвенными измерениями мощности при помощи амперметра и вольтметра.

Русский

2014-10-28

521 KB

28 чел.

10

А

Рис. 3.2.1. Различные схемы включения амперметра и вольтметра для измерения мощности

А

Б)

I

+

_

В

А)

I

+

_

В

 

Магазин

сопротивлений

ключ

2

1

Рис.3.2.3 Схема электрического соединения приборов при выполнении работы

+

В

 УИП

А

РАБОТА №3.2. Измерение мощности

постоянного электрического тока

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Ознакомление со способом измерения мощности постоянного тока при помощи амперметра и вольтметра. Получение сведений о способах учета погрешностей измерений в этом случае.

2. ЗАДАНИЕ ДЛЯ ДОМАШНЕЙ ПОДГОТОВКИ

1. Ознакомьтесь с устройством,  принципом действия  и основными особенностями электродинамических и ферродинамических ваттметров.

2. Ознакомьтесь с устройством,  принципом действия  и основными особенностями цифровых ваттметров.

3. Ознакомьтесь с косвенными измерениями мощности при помощи амперметра и вольтметра. Изучите схемы включения, расчетные формулы для определения мощности и ее погрешности.

2. СВЕДЕНИЯ, НЕОБХОДИМЫЕ

ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Измерение мощности в цепях постоянного и переменного тока производится электродинамическими и ферродинамическими ваттметрами, кроме того, используются цифровые ваттметры, в которых для нахождения мощности реализована функция перемножения векторов тока и напряжения. В лабораторных условиях электродинамические ваттметры до сих пор используются чаще других, они выпускаются в виде переносных многопредельных приборов с классом точности 0,1–0,5. Изменение пределов измерения достигается коммутацией секций токовой катушки и подключением добавочных резисторов различного номинала.

В отсутствии электродинамических ваттметров удобно при необходимости измерять мощность постоянного тока косвенно – при помощи амперметра и вольтметра. В этом случае для нахождения искомого значения мощности P результаты измерения тока I и напряжения U перемножают в соответствии с формулой P=IU. Возможны две схемы включения приборов (рис.3.2.1.А и 3.2.1.Б). При измерениях следует учитывать методическую погрешность, обусловленную влиянием на результат сопротивления вольтметра и/или амперметра. В схеме, представленной на рис.3.2.1.А, амперметр измеряет не ток нагрузки, а сумму токов нагрузки и вольтметра, в схеме, представленной на рис.3.2.1.Б – показания вольтметра определяются не падением напряжения на нагрузке, а суммой падений напряжения на нагрузке и амперметре. Следовательно, в обоих случаях мощность, вычисленная на основании показаний амперметра и вольтметра, будет отличаться от действительного значения . Первую схему лучше использовать, если , вторую – если , где – сопротивление нагрузки, а  и  – внутреннее сопротивление вольтметра и амперметра соответственно.

При выполнении косвенных измерений мощности в соответствии с описанной выше процедурой абсолютная методическая погрешность измерений вычисляется по формуле:

,   (3.2.1)

в случае, изображенном на рис.3.5.А и по формуле:

,     (3.2.2)

во втором случае.

Косвенные измерения мощности постоянного тока методом амперметра и вольтметра проводят, используя магнитоэлектрические приборы. Инструментальная погрешность этих приборов определяется классом точности и лежит, как уже указывалось, в пределах от 0,05 до 2,5.

Результирующая относительная инструментальная погрешность косвенных измерений мощности электрического тока определяется по формуле:

.    (3.2.3)

Напомним, что при наличии двух независимых источников погрешности: методической  и инструментальной , результирующая погрешность вычисляется по формуле 3.1.3.

3. ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДА

Лабораторный стенд представляет собой персональный компьютер, на рабочем столе которого расположены 2 модели магнитоэлектрического ампервольтметра, универсального источника питания (УИП) и магазина сопротивлений (рис. 3.2.2).

Электрические схемы включения приборов при выполнении измерений аналогичны схемам, приведенным на рис. 3.2.1. А и Б. Переход от одной схемы к другой производится при помощи ключа (рис. 3.2.3).

При выполнении работы манипуляция органами управления средствами измерений и других устройств осуществляется с помощью мыши в таком же порядке, как это предусмотрено при работе с реальными приборами и устройствами.

Рис. 3.2.2. Вид экрана лабораторного стенда при проведении работы №3.2.

Предел допустимой основной погрешности на всех диапазонах измерений магнитоэлектрического вольтамперметра составляет 0,5%.

Внутреннее сопротивление вольтамперметра в режиме амперметра составляет 0,1 Ом, а в режиме вольтметра – 30 кОм.

Предел допускаемого отклонения действительного значения сопротивления магазина от номинального значения в процентах определяется по формуле:

,   (3.2.4)

где R – номинальное значение включенного сопротивления в омах, а  Ом.

Внутреннее сопротивление УИП не превышает 0,3 Ом.

4. РАБОЧЕЕ ЗАДАНИЕ

1. Изучите описание работы и рекомендованную литературу. Запустите программу-оболочку лабораторного практикума, нажав кнопку RUN (“стрелка направо” в левом верхнем углу окна программы), и выберите  лабораторную работу №2 «Измерение мощности постоянного электрического тока» в группе работ «Измерение электрических величин».

2. При необходимости еще раз почитайте описание работы, ответьте на вопросы коллоквиума и получите допуск к выполнению работы. После сдачи коллоквиума на рабочем столе автоматически появится окно лицевой панели ВП и окно лабораторного журнала, созданного в программе MS Excel. В лабораторный журнал в процессе выполнения работы будут вноситься данные, необходимые для последующего составления отчета.

3. Приготовьте к работе проверенную на отсутствие вирусов, отформатированную 3,5-дюймовую дискету и вставьте её в дисковод.

4. Изучите органы управления, находящиеся на передней панели приборов.

На лицевой панели магнитоэлектрического вольтамперметра расположены:

- шкала отсчетного устройства со стрелочным указателем;

- ручка переключателя пределов измерения и рода работы (ток или напряжение);

- ручка переключателя множителя шкалы;

- клеммные зажимы входов прибора.

На лицевой панели магазина сопротивлений расположены:

  •  ручки восьмидекадного переключателя сопротивлений;
  •  клеммные зажимы для подключения прибора в электрическую схему.

На лицевой панели УИП расположены:

- тумблер «Сеть» включения питания прибора от сети;

- тумблер переключения диапазонов выходного напряжения;

- ручка плавной регулировки выходного напряжения;

- индикатор уровня выходного напряжения.

5. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Подготовьте модели приборов к работе, для чего:

1.1. С помощью переключателя рода работ включите расположенный слева магнитоэлектрический вольтамперметр в режиме вольтметра, а расположенный справа -  в режиме амперметра.

1.2. С помощью переключателей диапазонов установите предел шкалы амперметра 1,5А, а предел шкалы вольтметра 30В.

1.3. Установите переключатель диапазонов УИП в положение «0–15В», а ручку плавной регулировки выходного напряжения в крайнее левое положение.

1.4. Установите сопротивление магазина, равным 1кОм.

1.5. Переведите ключ в положение 1 (при этом электроизмерительные приборы соединены по схеме, изображенной на рис.3.2.1.Б).

2. Опробуйте расположенные на рабочем столе модели средств измерений. В процессе опробования плавно изменяйте напряжение на выходе УИП и сопротивление магазина и, изменяя диапазон измерений амперметра и вольтметра, следите за изменениями их показаний. После того, как Вы убедитесь в работоспособности приборов, уменьшите напряжение на выходе УИП до нуля. Можно приступать к выполнению работы.

В случае если хотя бы одна из моделей окажется неработоспособной, обратитесь к преподавателю.

3. Проведите косвенное измерение мощности постоянного электрического тока для случая, когда измерительные приборы включены по схеме, изображенной на рис.3.2.1.А.

3.1. С помощью переключателя пределов установите предел измерений магнитоэлектрического вольтметра равным 7,5В, а предел измерений магнитоэлектрического амперметра равным 750мА.

3.2.Установите сопротивление нагрузки, равным 10 Ом.

3.3. Установите ключ выбора схемы включения в положение 1.

3.4. Плавно повышая напряжение на выходе УИП, добейтесь того, чтобы показания амперметра установились в диапазоне 400–500мА.

Снимите показания вольтметра и амперметра. Откройте на рабочем столе лабораторный журнал и запишите в него показания амперметра и вольтметра по форме, приведенной в таблице 3.2.1.

4. Проведите косвенное измерение мощности постоянного электрического тока для случая, когда измерительные приборы включены по схеме, изображенной на рис.3.2.1.Б.

Для этого переключите ключ в положение 2, и снова снимите показания вольтметра и амперметра и запишите показания в таблицу.

5. Не меняя напряжения на выходе УИП, увеличивайте сопротивление, устанавливая следующие значения: 100 Ом, 1 кОм, 10 кОм, 100 кОм. При каждом установленном значении сопротивления снимите при двух положениях ключа показания вольтметра и амперметра и запишите их в таблицу, как указывалось выше. Причем в каждом случае выбирайте такие пределы измерений вольтметра и амперметра, чтобы показания попадали в рабочий диапазон измерений, который для этих приборов совпадает с верхними 2/3 шкалы.

Таблица 3.2.1

Измерение мощности постоянного тока с помощью магнитоэлектрического амперметра (предел шкалы ____) и вольтметра (предел шкалы _____) классов 0,5

Схема включения

приборов (А или Б)

Показания ампер-метра, А(мА)

Показания вольт-метра, В(мВ)

Абсолютная погрешность измерений

Относительная погрешность измерений, %

Результат измерений мощности,  Вт(мВт).

тока, (мА)

напряжения, (мВ)

мощности, (мВт)

тока

напряжения

мощности

Полученные значения заносите в лабораторный журнал.

6. Нажмите кнопку СТОП.

7. Сохраните файл лабораторного журнала на дискете под оригинальным именем.

6. ОФОРМЛЕНИЕ ОТЧЕТА

При оформлении лабораторного отчета необходимо полностью заполнить все ячейки таблицы, находящиеся лабораторном журнале.

Помимо заполненной таблицы в отчете должны содержаться:

- сведения о цели и порядке выполнения работы,

- данные о характеристиках использованных приборов, с указанием источника информации,

- электрические схемы,

- примеры расчетов, выполнявшихся при заполнении таблицы,

- графики зависимости абсолютной и относительной погрешности измерений мощности от сопротивления при различных схемах включения,

- выводы по результатам проделанной работы.

7. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Какие электромеханические механизмы используются для построения ваттметров постоянного тока?

2. Какая область значений мощности постоянного тока доступна для измерения электромеханическими приборами?

3. Какие классы точности имеют электродинамические ваттметры постоянного тока?

4. В каком случае удобно применять электродинамические ваттметры?

5. Некоторые из зажимов ваттметра помечены звездочкой *. С какой целью это сделано?

6. Каким образом обычно изменяют пределы измерения электродинамических ваттметров?

7. Какую погрешность необходимо учитывать при  косвенном измерении мощности постоянного тока?

8. Какой из перечисленных измерительных механизмов используется для построения ваттметров?

9. Какова функция преобразования электродинамического ваттметра?

10. Какие значения тока и напряжения входят в формулу для мощности переменного тока ?

11. Электродинамический ваттметр имеет класс точности 0,5  и шкалу от 0 до 100 Вт. Какова максимальная допускаемая относительная  погрешность измерения мощности при положении стрелки на отметке 50 Вт ?

12. Какими приборами обычно являются ваттметры?

13. В каком диапазоне частот можно использовать электродинамический ваттметр?

14. Каковы сравнительные точностные характеристики электродинамических и ферродинамических ваттметров?

15. Что можно отнести к существенным достоинствам ферродинамических ваттметров?


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

30880. I и II сигнальные системы 48 KB
  система это система связей и ассоциаций в коре больших полушарий ответственная за восприятие натуральных раздражителей. система это система связей и ассоциаций в коре больших полушарий которая ответственна за восприятия смысла слова как раздражителя. Эта система сигнализации состоит в восприятии смысла слов слышимых произносимых и видимых. Эта система присуща только человеку.
30881. Потребности и мотивации 29.5 KB
  Потребности и мотивации Потребности это специфическая необходимость организма обеспечивающая его связь с внешней средой самосохранение и саморазвитие это форма проявления жизнедеятельности. Потребности делятся: на биологические и социальные. Биологические потребности делятся на: 1.Потребности сохранения вида Потребности самосохранения особи делятся на: 1.
30882. Эмоции 39 KB
  Эмоции ЭМОЦИИ чувства с лат. ЭМОЦИИ проявление подсознательной деятельности. Эмоции выполняют две функции : сигнальную и регуляторную. Сигнальная функция эмоции сигнализируют о полезности или вредности данного воздействия об успешности или не успешности выполняемого действия.
30883. Память 36 KB
  Память ПАМЯТЬ это свойство ЦНС воспринимать фиксировать сохранять и воспроизводить полученную информацию А Наследуемая генетическая врожденная память 1. Другие наследуемые процессы Б Ненаследуемая индивидуальная приобретенная приобретенная память можно разделить по времени формирования: Мгновенная иконическая сенсорная Краткосрочная оперативная Долгосрочная долговременная МГНОВЕННАЯ иконическая сенсорная объем ее большой срок хранения информации до 010050 секунд формируемый образ сенсорного происхождения представлен...
30884. Функциональная система 130 KB
  Афферентный синтез Принятие решения Акцептор результата действия Эфферентный синтез Целенаправленное действие Полезный приспособительный результат Обратная афферентация В центральной архитектонике функциональной системы условно выделяют несколько стадий: 1. Формирование акцептора результата действия и программы действия. Роль памяти проявляется в извлечении из нее наших знаний врожденных наследуемых и приобретенных о данном факте и варианты действия и прогноза формы способы достижения цели на основе имеющегося опыта...
30885. Звуковые проявления сердечной деятельности 22 KB
  Тоны. Ухом как правило выслушиваются I и II тоны. I тон систолический протяжный 007013 сек низкий в начале фазы изометрического сокращения. Компоненты тона звук захлопывающихся а в клапанов вибрация стенок желудочков и папиллярных мышц.
30886. Электрические проявления сердечной деятельности 45 KB
  Электрические проявления сердечной деятельности Деятельность сердца сопровождается рядом внешних проявлений: Механические 2. Векторкардиография метод регистрации направления электрической оси сердца в ходе сердечного цикла. В 1901 году Эйнтховен с помощью струнного гальванометра впервые зарегистрировал биотоки сердца. Кривая которую Эйнтховен назвал электрокардиограммой регистрировалась с поверхности сердца Тело человека является проводником 2го порядка ионная проводимость следовательно всякое биополе в т.
30887. Функциональная классификация кровеносных сосудов 30.5 KB
  Сердценасос ритмически выбрасывающий кровь в сосуды генератор давления и регулятор расхода крови 2. Сосуды эластического типа принимающие порцию крови за счет растяжения стенок обеспечивают непрерывный пульсирующий ток крови формируют в динамике систолическое и пульсовое давление в большом и малом кругах кровообращения определяют характер пульсовой волны. Сосуды мышечного типа вносят основной вклад в формирования сопротивлению тока крови существенно изменяют свой просвет под действием нервных и гуморальных влияний. Они краны ССС...
30888. Сосудистый тонус 47 KB
  Сосудорасширяющие: а неспецифические метаболиты непрерывно образуются в тканях и в месте образования они всегда препятствуют сужению сосудов а также вызывают их расширение метаболическая регуляция. Сосудосуживающие БАВ при действии в месте выделения образуются специализированными клетками которые входят в состав сосудистого окружения катехоламины серотонин некоторые простагландины эндотелии 1пептид 21на аминокислота продукт инкреции эндотелия сосудов а также тромбоксан А2 выделяемый тромбоцитами при...