71037

Повірка вольтметра, амперметра і лічильника електричної енергії

Лабораторная работа

Энергетика

В електронних лічильниках напруга і струм перетворюються у імпульси які перемножуються інтегруються в часі так що їх кількість пропорційна спожитій електроенергії. Дійсна стала лічильника Номінальна стала лічильника це кількість електроенергії у ватсекундах яка відповідає вказаному на лічильнику передаточному числу...

Украинкский

2014-11-01

258 KB

19 чел.

Робота 12. Повірка вольтметра, амперметра і лічильника електричної енергії

12.1 Мета роботи

Вивчити методики повірки засобів вимірювальної техніки. Зокрема, набути навичок повірки технічних вольтметрів, амперметрів і лічильників електричної енергії, а також  навчитись визначати їх класи точності.

12.2. Короткі теоретичні відомості

У всіх галузях науки і техніки при аналізі процесів, зв’язаних з використанням електричної енергії, необхідно вимірювати такі фізичні величини як напруга, струм, потужність, енергію та інші характеристики. Основним при вимірюванні є точність, яка відображає близькість результатів вимірювання до істинних значень вимірюваних величин і яка визначається величиною похибки. Похибки, зазвичай, виражають в одиницях вимірювальної величини (абсолютна похибка) і у відносних одиницях (відносна похибка).

Абсолютну похибку вимірювання визначають за формулою

,                                       /12.1/

де Хв і Х- відповідно виміряне і істинне значення фізичної величини.

Відносну похибку виражають у процентах:

                                      /12.2/

Оскільки при вимірюваннях істинні значення вимірюваних величин невідомі, а абсолютна похибка невелика, то на практиці відносну похибку визначають за формулою:

                                     /12.3/

Всі засоби вимірювальної техніки (вимірювальні прилади, вимірювальні канали, вимірювальні інформаційні системи тощо) виготовляються для  вимірювання фізичних величин в певному діапазоні, наприклад, від 0 до ХN, де XN – верхня межа діапазону вимірювання. Як слідує з /12.3/ при зміні Хв буде змінюватись величина відносної похибки. Тому оцінити точність приладу за відносною похибкою неможливо. У зв’язку з цим для оцінки точності вимірювального приладу введено поняття зведеної похибки

                                      /12.4/

Величина зведеної похибки визначає клас точності приладу  За точністю всі електровимірювальні прилади поділяються на класи, які позначаються такими числами: 0.1, 0.2, 0.5, 1.0, 2.5 і 4.0. Ці числа визначають можливу максимальну зведену похибку приладу в процентах згідно формули /12.4/, тобто .

З часом відносні похибки вимірювальних приладів збільшується із-за процесів старіння матеріалів і деталей, з яких виготовлені окремі їх частини, втомленості пружних елементів, зносу і деформації механічних деталей тощо. Це призводить до того, що настає час, коли дійсна зведена відносна похибка вимірювання стає більшою з гарантовану класом точності приладу. Використання таких приладів може призвести до випуску неякісної продукції, бути причиною неправильних наукових висновків тощо. Щоби запобігти цьому проводиться повірка засобів вимірювальної техніки.

Повіркою засобів вимірювальної техніки називається встановлення придатності засобів вимірювальної техніки, на які поширюється державний метрологічний нагляд, до застосування на підставі результатів контролю їхніх метрологічних характеристик. Повірка приладів проводиться методом звіряння їх показів з показами еталонних приладів.

При виборі еталонного приладу необхідно дотримуватись таких вимог:

- верхня межа діапазону вимірювання еталонного приладу повинна бути дещо більшою верхньої межі вимірювання приладу, що повіряється;

- клас точності еталонного приладу повинен бути в 3...4 рази вищим класу точності приладу, що повіряєься.

В якості еталонних приладів постійного струму використовують еталонні прилади магнітоелектричної системи, а при повірці приладів змінного струму – електродинамічної чи електромагнітної систем.

 Для вимірювання та обліку активної і реактивної енергії використовують індукційні і електронні лічильники. Оскільки спожита енергія визначається за формулою

                                          /12.5/

то необхідно вимірювати напругу u, струм  і, їх перемножувати і сумувати на протязі певного проміжку часу t. Тому індукційні лічильники мають обмотки напруги і струму, магнітні потоки яких індукують в алюмінієвому диску вихрові струми. Взаємодія цих струмів з магнітними потоками обмоток зумовлюють обертовий момент, пропорційний потужності . Гальмівний момент створює постійний магніт, між полюсами якого обертається диск. Це забезпечує при  його рівномірне обертання. Отже, кількість обертів диска буде мірою енергії, яка протікає через лічильник.

В електронних лічильниках напруга і струм перетворюються у імпульси, які перемножуються, інтегруються в часі так, що їх кількість пропорційна спожитій електроенергії. Імпульси фіксуються електронним лічильником і магнітним носієм інформації.

Індукційні лічильники характеризуються такими параметрами:

1. Номінальна напруга, Uн, В;

2. Номінальний струм, Ін, А;

3. Кількість фаз, однофазний (трифазний);

4. Дійсна стала лічильника

                                        /12.6/

представляє собою кількість електричної енергії у ват-секундах, яка відповідає одному оберту диска, N – число обертів;

5. Номінальна стала лічильника - це кількість електроенергії у  ват-секундах, яка відповідає вказаному на лічильнику передаточному числу  і яку визначають за формулою

                                             /12.7/

Наприклад, на лічильнику написано: „1 кВт×год =1250 обертів диска”. Це означає, що  і  = 1000×3600/1250 = 2880 Вт×с;

6. Відносна похибка

                                        /12.8/

Згідно технічним вимогам величину відносної похибки визначають при навантаженнях 5; 10; 25; 50; 75; 100 і 150% від номінального струму. Залежність відносної похибки  називається кривою похибок або навантажувальною характеристикою лічильника;

7. Зведена похибка лічильника

                                  /12.9/

Вона визначає клас точності лічильника ;

8. Чутливість

                                       /12.10/

де - найменше значення струму, при якому диск починає обертатись;

9. Самохід лічильника – це обертання диска лічильника при відключеному навантаженні. Допускається обертання не більше одного оберта. Самохід лічильника можна регулювати за допомогою короткозамкнутого витка, який охоплює обмотку напруги.

Для обліку електроенергії в трифазних системах використовують трифазні лічильники, в яких є дві або три електромагнітні системи, що зумовлюють обертання двох або трьох дисків, розташованих на одній осі.

12.3 Програма роботи

 1. Ознайомитись з будовою і принципом роботи еталонних приладів і  приладів, які повіряються.

2. Провести повірку амперметра і визначити його клас точності.

3. Провести повірку вольтметра і побудувати криву поправок.

4. Провести повірку лічильника електричної енергії і зробити висновок про його метрологічні характеристики.

12.4 Схеми повірок амперметра, вольтметра і лічильника електричної енергії

 

На рис.12.1 наведена електрична схема повірки технічного амперметра. Вона складається з лабораторного автотрансформатора TV, еталонного амперметра А0, технічного амперметра А і реостата R для тонкого регулювання сили струму.

Рис. 12.1.

На рис. 12.2 наведена електрична схема повірки вольтметра. На схемі зображені: TV - лабораторний автотрансформатор, V0 - еталонний вольтметр, V вольтметр, який повіряється.  

Рис. 12.2.

Принципова електрична схема лабораторної установки повірки індукційного лічильника наведена на рис.12.3. Вона складається з лабораторного автотрансформатора TV, лічильника РІ на Uн=220В і Ін=5А, ватметра PW, вольтметра РV, міліамперметра РА2, цифрового амперметра РА1, електронного годинника РТ, реостатів для регулювання сили струму R1 і R2 і вимикачів SA1, SA2, SB. Високоомний реостат R1 призначений для визначення чутливості, а реостат R2 – для зняття зовнішньої характеристики.

Рис.12.3.

Для лічильників класу 1.0 і  чутливість не повинна перевищувати 0,5%, а для лічильників класів 2.0 і 2.5 – 1%.

12.5 Порядок виконання роботи

1. Знайомлячись з будовою і принципом дій еталонних приладів і приладів, що повіряються, визначити системи приладів, їх класи точності, способи установки і ці дані занести до звіту. Уважно перевірити, чи стрілки приладів знаходяться на нульових відмітках. При необхідності провести регулювання за допомогою корректора.

При повірках прилади необхідно розташувати в положенні, яке на них вказане.

2. Для повірки амперметра необхідно зібрати схему, зображену на рис.12.1. Ручку автотрансформатора перевести в нульове положення, опір реостата ввести на 75-80%. Після перевірки схеми викладачем приступити до повірки.

Плавно збільшувати напругу на вході автотрансформатора і змінювати опір реостата таким чином, щоби стрілка амперметра, що овіряється, точно фіксувалась на кожній оцифрованій поділці шкали. При цьому записують покази амперметра, що повіряється, і еталонного. Так повіряюь всю шкалу від нуля до номінального значення (прямий хід) і від номінального значення до нуля (зворотний хід). Дані вимірювань заносять в табл.1.

                                                                           

                                                                                                       Таблиця 1

І, А

Прямий хід

Зворотний хід

Іе, А

Δ, А

γN, %

Іе, А

Δ, А

γN, %

1

2

3

.

.

.

n

Iн

За формулами /12.1/ і /12.2/ вирахувати абсолютні і зведені похибки.

Серед всіх зведених похибок вибрати максимальну  і порівняти її з классом точості, що записаний на приладі. Якщо , то амперметр придатний до експлуатації. Якщо , то амперметр підлягає ремонту і вилучається із експлуатації, або присвоюється йому грубіший класс точності.

3. Для повірки вольтметра зібрати схему, наведену на рис.12.2. Після перевірки схеми викладачем можна проводити повірку. Для цього плавно регулюючи напругу на вольтметрах, виконати повірку вольтметра згідно методики, описаної вище. Результати повірки занести в табл.2.

За формулами /12.1/ і /12.4/ вирахувати абсолютні та відносні похибки. На підставі одержанх даних побудувати криву поправок вольтметра K=f(u), де К=-Δ, яку в подальшому можна використовувати для підвищення точності вимірювання, додаючи її алгебраїчно до показу вольтметра.

                                                                                                       Таблиця 2

U, В

Прямий хід

Зворотний хід

Uе, B

Δ, B

γN, %

Uе, B

Δ, B

γN, %

1

2

3

.

.

.

n

4. Для повірки лічильника електричної енергії необхідно під’єднати лабораторну установку (рис.12.3) до мрежі живлення і перевірити роботу вісх приладів. Після цього приступити до дослідження роботи лічильника у такій послідовності:

- перевірити лічильник на самохід, тобто на обертання диска при відключеному навантаженні. Для чого перемикач SA2 поставити у нейтральне положення, включити вимикач SА1 і на виході автотрансформатора встановити напругу Uн=220В за показом вольтметра PV. Після цього вимикач SА1 вимкнути і знову увімкнути. Якщо після вмикання диск повернеться більше, ніж на один оберт, то такий лічильник не придатний для експлуатації і підлягає регулюванню;

 - для визначення чутливості перевести SА1 в положення „К” і зміною опору реостата R1, виявити мінімальне значення струму Іmin, при якому диск почне обертатись без зупинок. За формулою /12.10/ визначити чутливість;

- зняти навантажувальну характеристику лічильника . Для цього, контролюючи вольтметром PV сталість номінальної напруги у 220В, опором R2 встановити струм 0.05Ін (0.25А). В момент появи мітки на диску у віконці лічильника вимикачем SB підключити електронний секундомір і визначити час, за який диск зробить повних 20…50 обертів. Дані вимірювань напруги, струму, потужності, обертів і часу занести в табл.3. При цьому необхідно стежити, щоби напруга та струм не змінювались. Дослід необхідно повторити для струмів, вказаних в табл.3.

За формулами /12.6/, /12.8/ і /12.9/ вирахувати дійсні постійні лічильника Сд, відносні γ і зведені γN похибки лічильника, попередньо визначивши за формулою /12.7/ номінальну сталу лічильника СN. За даними розрахунків побудувати навантажувальну характеристику , а також визначити клас точності.

                                                                                                       Таблиця 3

U, В

І, А

Р, Вт

t, с

N обер.

Сд,

γ, %

γN, %

1

2

3

4

5

6

220

0.25

0.5

1.0

2.5

3.75

5.0

Зробити висновки про відповідність дійсних характеристик лічильника, який повіряється, даним, вказаним на ньому, і експлуатаційним вимогам.

12.6 Контрольні запитання

1. Що таке абсолютна і відносна похибки вимірювального приладу?

2. Що визначає клас точності вимірювального приладу?

3. Чому проводять повірку засобів вимірювальної техніки?

4. Яке співвідношення в класах точності повинно бути у еталонного приладу і приладу, що повіряється?

5. Будова і принцип дії однофазного лічильника електричної енергії?

6. Що таке передаточне число лічильника?

7. Що визначає номінальна стала лічильника?

8. Що визначає дійсна стала лічильника?

9. Як визначити чутливість лічильника?

10. Як визначити самохід лічильника?

138


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

28552. Симметричные методы шифрования DES 63.46 KB
  Функция перестановки одна и та же для каждого раунда но подключи Ki для каждого раунда получаются разные вследствие повторяющегося сдвига битов ключа. Последовательность преобразований отдельного раунда Теперь рассмотрим последовательность преобразований используемую на каждом раунде. Создание подключей Ключ для отдельного раунда Ki состоит из 48 битов. На каждом раунде Ci и Di независимо циклически сдвигаются влево на 1 или 2 бита в зависимости от номера раунда.
28553. Примеры современных шифров проблема последнего блока DES 26.44 KB
  Альтернативой DES можно считать тройной DES IDEA а также алгоритм Rijndael принятый в качестве нового стандарта на алгоритмы симметричного шифрования. Также без ответа пока остается вопрос возможен ли криптоанализ с использованием существующих характеристик алгоритма DES. Алгоритм тройной DES В настоящее время основным недостатком DES считается маленькая длина ключа поэтому уже давно начали разрабатываться различные альтернативы этому алгоритму шифрования.
28554. Распределение ключей. Использование базовых ключей 13.15 KB
  Он заключается в доставке абоненту сети связи не полного комплекта ключей для связи со всеми другими абонентами а некоторой универсальной заготовки уникальной для каждого абонента по которой он может вычислить необходимый ему ключ. Пусть в сети связи действуют N абонентов занумеруем их от 0 до N1 и поставим каждому абоненту уникальный открытый идентификатор Yi из некоторого множества Y открытый в смысле общеизвестный. Генерация ключей для абонентов сети связи заключается в выработке N секретных ключей Xi из некоторого множества X....
28555. Использование маркантов или производных ключей 15.1 KB
  Заключается в использовании для шифрования не непосредственно ключей хранимых у абонентов а некоторых производных ключей из них получаемых. Заключается в использовании вместо ключа K двоичного вектора S полученного побитным суммированием K и случайного двоичного вектора M называемого маркантом при этом маркант передается в открытом виде отправителем получателю. Действительно использование одного и того же ключа но разных маркантов не снижает стойкости шифра. Однако этот метод обладает одним недостатком восстановление одного...
28557. Несимметричные системы шифрования и их построение 23.7 KB
  Эти системы характеризуются тем что для шифрования и для расшифрования используются разные ключи связанные между собой некоторой зависимостью. Один из ключей например ключ шифрования может быть сделан общедоступным и в этом случае проблема получения общего секретного ключа для связи отпадает. Поскольку в большинстве случаев один ключ из пары делается общедоступным такие системы получили также название криптосистем с открытым ключом. Первый ключ не является секретным и может быть опубликован для использования всеми пользователями...
28558. Новое направление в криптографии, постулаты У. Диффи и М. Хеллмана 23.14 KB
  Это означает что если А является примитивным корнем простого числа Q тогда числа A mod Q A2 mod AQ1 mod Q являются различными и состоят из целых от 1 до Q – 1 с некоторыми перестановками. В этом случае для любого целого B Q и примитивного корня A простого числа Q можно найти единственную экспоненту Х такую что Y =AX mod Q где 0≤ X ≤ Q1. Экспонента X называется дискретным логарифмом или индексом Y по основанию A mod Q. Общеизвестные элементы Q Простое число A A Q и A является примитивным корнем Q Создание...
28559. Описание системы с открытыми ключами 14.42 KB
  Альтернативным вариантом может быть обработка регистрации системой имеющей древовидную структуру: ЦО выдает сертификаты местным представителям которые в дальнейшем действуют в качестве посредников в процессе регистрации пользователя на более низких уровнях иерархии. Сертификаты могут распространяться ЦО пользователями или использоваться в иерархической системе. Поэтому если сертификаты хранятся у пользователей а не выдаются каждый раз ЦО при их использовании ЦО должен время от времени публиковать списки аннулированных сертификатов....
28560. Электро́нная по́дпись (ЭП) 17.3 KB
  Кроме этого использование электронной подписи позволяет осуществить: Контроль целостности передаваемого документа: при любом случайном или преднамеренном изменении документа подпись станет недействительной потому что вычислена она на основании исходного состояния документа и соответствует лишь ему. Защиту от изменений подделки документа: гарантия выявления подделки при контроле целостности делает подделывание нецелесообразным в большинстве случаев. Доказательное подтверждение авторства документа: Так как создать корректную подпись...