Роль і значення вимірів у науці і техніці. Перспективи розвитку електровимірювальної техніки
Виміри є одним з основних засобів пізнання природи, її явищ і законів.
Особливо важливу роль грають електричні вимірювання, бо теоретична і прикладна електротехніка має справу з різними електричними й магнітними величинами і явищами, які не сприймаються безпосередньо органами чуття. Тому виявлення присутності цих величин, кількісне їх, а так само вивчення електричних і магнітних явищ можливо тільки за допомогою електровимірювальних приладів.
Швидко розвивається областю вимірювальної техніки є вимірювання електричних величин електричними приладами і методами. Це пояснюється можливістю безперервного вимірювання і записом його результатів на відстані, високою точністю, чутливістю і іншими позитивними властивостями електричних методів і приладів вимірювання. У сучасному виробництві дотримання будь-якого технологічного процесу і автоматизація управління забезпечуються застосуванням вимірювальної техніки і тісно пов'язаної з нею автоматики.
Таким чином, електричні вимірювання забезпечують раціональне ведення будь-яких технологічних процесів, безперебійну роботу електроустановок і т.п., а отже, поліпшують техніко-економічні показники роботи підприємства.
Накресліть структурну схему електронно-променевого осцилографа і опишіть призначення основних його вузлів
Канал вертикального відхилення електронно-променевого осцилографа призначений для передачі вхідного напруги на вертикальні відхиляються пластини. Він включає атенюатор, що забезпечує ослаблення вхідного сигналу до рівня отримання на екрані картинки необхідного розміру, лінію затримки і підсилювач. З виходу підсилювача сигнал надходить на вертикальні відхиляються пластини.
Рис. 1 Структурна схема електронно-променевого осцилографа
Канал горизонтального відхилення (канал розгортки) служить для створення і передачі на горизонтально відхиляють напруги, що викликає горизонтальне переміщення променя, пропорційно часу.
Зображення формується за допомогою електронно-променевої трубки, що використовує електростатичне відхилення променя. У ній за допомогою електронного прожектора формується потік електронів у вигляді тонкого променя, який, досягаючи люмінофора на внутрішній поверхні екрану, викликає його світіння. Відхилення променя по вертикалі і горизонталі здійснюється за допомогою двох пар пластин, на які подаються відхиляють напруги. Досліджувана напруга є функцією часу, і тому для його спостереження необхідно, щоб промінь рухався по екрану в горизонтальному напрямку пропорційно часу, а його переміщення по вертикалі визначалося вхідним досліджуваним напругою. Для руху променя по горизонталі до горизонтальних отклоняющимся пластин прикладається напруга пилкоподібної форми, що забезпечує переміщення променя зліва направо з постійною швидкістю, швидке повернення в початок екрана і чергове рух з постійною швидкістю зліва направо. Досліджувана напруга подається на вертикальні відхиляють, в результаті положення променя в момент часу однозначно відповідає значенню досліджуваного сигналу в даний момент часу.
У осцилографі є два канали - канал вертикального (Y) і горизонтального (X) відхилення. Канал вертикального відхилення призначений для передачі вхідного напруги на вертикальні відхиляють. Він включає атенюатор, що забезпечує ослаблення вхідного сигналу до рівня отримання на екрані картинки необхідного розміру, лінію затримки і підсилювач. З виходу підсилювача сигнал надходить на вертикальні відхиляють. Канал горизонтального відхилення (канал розгортки) служить для створення і передачі на горизонтальні відхиляють напруги викликає горизонтальне переміщення променя, пропорційно часу.
У осцилографах застосовуються декілька видів розгортки, основна з яких утворюється за допомогою пилкоподібної напруги. Щоб лінія розгортки не мерехтіла при спостереженні, промінь повинен прокреслюють одну і ту ж траєкторію не менше 25 ... 30 разів на секунду зважаючи інерційної здібності зору людини.
Наведіть схему і опишіть, яким чином визначається місце пошкодження ізоляції кабелю методом петлі Муррея
Метод петлі з жил кабелю - метод Муррея представляє собою використання схеми одинарного моста.
Для визначення місця пробою між житловою і бронею або землею кінці б-б 'справною та пошкодженої жил кабелю закорочуються. До двох інших кінців а-а 'підключають магазини опорів R і r А і гальванометр. Затиск, в якому сполучені магазини резисторів, через батарею елементів з'єднаний з землею.
Рис. 1 Схема методу петлі з жил кабелю - метод Муррея
У результаті маємо схему моста, рівновагу якої визначається умовою:
,
звідки
Визначивши r x, знаючи питомий опір ρ матеріалу жил кабелю та їх переріз S, за формулою l x = r x S / ρ визначають відстань від кінця кабелю а 'до місця пошкодження ізоляції.
При незмінному перетині жил кабелю r x і r можна замінити їх виразом:
звідки визначається відстань до місця пошкодження
Для перевірки результату вимірювання проводять друге аналогічне вимір, помінявши кінці кабелю а і а '. При цьому відстань до місця пошкодження визначають за формулою:
де R 'і r' A - значення опорів плечей мосту при другому вимірі. Правильність результатів вимірювань підтверджується рівністю l x + l y = 2 l
Визначте напругу на опорі і найбільшу можливу відносну похибку при його визначенні якщо напруга на затискачах мережі дорівнює 220 В, а напруга на опорі R 1 = 180 В. Для вимірювання використовуються вольтметри класу точності 1,0 на 250 В
Рішення:
З електротехніки знаємо:
U = U 1 + U 2
де U 1 - напруга на опорі R 1, а U 2 - напруга на опорі R 2
Звідси:
U 2 = U - U 1 = 220 - 180 = 40 В
Найбільша можлива відносна похибка
де - Відносна похибка приладу, в нашому випадку для класу точності 1,0
= 1,0%;
U н - номінальна напруга вольтметра;
U - показання вольтметра.
Відповідь: U 2 = 40 В, .
Вимірювальний прилад без шунта опором R A = 28 Ом має шкалу в 50 поділок ціна поділки 0,01 A / справ. Визначити ціну поділки цього приладу і граничну величину вимірюваного струму при підключенні шунта опором R Ш = 0,02 Ом.
Рішення:
Рис. 1
Знайдемо шунтувальний множник «р»
Ом
де r І - опір приладу; r Ш - опір шунта.
Знайдемо граничну величину вимірюваного приладом струму
А
де W - кількість поділок приладу; N - ціна ділення
Знайдемо граничну величину вимірюваного приладом струму при підключенні шунта
А
де I max - гранична величина вимірюваного приладом струму;
р - шунтувальний множник
Знайдемо ціну поділки приладу при підключенні шунта
А / справ
де I 'max - гранична величина вимірюваного приладом з шунтом струму; W - кількість поділок приладу
Відповідь: А,
А / справ.
На щитку лічильника написано: 220В, 5А, 1кВт • год - 2000 оборотів диска. Обчислити номінальну постійну лічильника, дійсну постійну, відносну похибку, поправочний коефіцієнт, якщо при перевірці лічильника на незмінну напругу U = 220 В і незмінною величиною струму I = 5 А диск зробив N = 37 оборотів за 60 с.
Рішення:
Визначимо номінальну постійну лічильника
Вт · год / об
де W н - номінальна кількість реєстрованої лічильником енергії за N н обертів диска
Визначимо дійсну постійну лічильника
Вт · год / об
де W - розрахункова кількість зареєстрованої енергії за N оборотів диска при перевірці лічильника, при чому: W = U ∙ I ∙ t (U - незмінне напруга, що подається в плині часу - t при незмінній величині струму - I).
Визначимо відносну похибку лічильника
де k н - номінальна постійна лічильника; k - дійсна постійна лічильника, певна при перевірці.
Поправочний коефіцієнт буде дорівнювати
Відповідь: Вт · год / об,
Вт · год / об,
Номінальний струм амперметра 5А, клас точності його 1,5. Визначити найбільшу можливу абсолютну похибку.
Рішення:
Найбільша можлива абсолютна похибка:
де γ д - відносна похибка амперметра, в нашому випадку для класу точності 1,5 γ д = 1,5%; I н - номінальний струм амперметра.
Відповідь: .
Література
«Електричні вимірювання» В.С. Попов (М. 1974 р.)
«Електротехніка та електроніка» під ред. проф. Б.І. Петленко М. 2003
Електричні вимірювання під редакцією Малиновського 1983