Лабораторна Робота № 3
Вимірювання постійного струму, розрахунок опору шунта і визначення похибки вимірювання.
Мета роботи: Вивчити конструкцію і механізми амперметрів постійного і змінного струму. Розрахувати і підібрати опір шунта. перевірити градуювання шкал амперметрів та визначити і оцінювати похибки вимірювання.
Прилади й устаткування.
1. Стрілочний магнітоелектричний прилад 1 шт
2. Зразковий міліамперметр 1 шт
3. Еталонний міліамперметр 1шт
4. Шунти 5шт
5. Джерело постійного струму 1шт
6. Сполучні дроти
Теоретичні відомості.
Магнітоелектричні вимірювальні прилади в порівнянні з іншим електровимірювальними механізмами мають найвищу чутливість ністю і точністю, мають рівномірну шкалу і застосовуються для вимірювання постійного струму. Робота магнітоелектричних приладів заснована на принципі взаємодії магнітного поля і провідника зі струмом.
Параметри магнітоелектричного приладу:
Струм повного відхилення I опір мідного дроту рамки R рапряженіе повного відхилення
U = R * I (1)
У показаної на рис1. схема тенціоменров R можна змінювати струм у ланцюзі й свідчення послідовно включених перевіряється приладу і зразкового міліамперметра μA 0. Включення резистора R огр що має досить великий опір дозволяє захистити зашкалювання стрілочних покажчиків.
Магнітоелектричний механізм з параллелно підключеним шунтіруюшім резистором R ш служить як міліамперметр (або амперметр).
Підбирають опір резистора R ш і перевіряють градуювання шкали міліамперметра за схемою, показаної на рис.2. Чим менше опір резистора R ш тим більше протекаюшій через нього струм і вище межа вимірювання. приймемо верхня межа вимірювання I перед = 50 mA і R н = 2000 Ом, опір шунтуючого резистора:
R ш = I і R і / (I перед - I і) = 50 x 10 -6 x 2000 / (50x 10 -3 - 50 x 10 -6) = 2 Ом.
Такий резистор слкдует виготовити самостійно, намотавши провід з високоомного сплаву на будь-який каркас, наприклад на недротяні резистор ПС або МЛТ.
ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ.
1 Кон c інструкцію магнітоелектричного механізму і вимірювання його параметрів.
1 Вивчати конструкцію магнітоелектричного механізму. Замалювати магніто провід з зовнішнім і внутрірамочним магнітом і показати, як розподіляються магнітні силові лінії в колтціобразном повітряному зазорі. Описати способи кріплення рухомий системи на півосях в підп'ятника або на пружних немагнітних розтяжках і відзначити гідності кожного з них.
2. Собоать схему, показану на мал.1, і виміряти струм повного відхилення In. Устоновіть регулятор потенціометра R в крайнє положення (нижнє на схемі), включити випрямляч B і, плавно повертаючи регулятор патенціометра, устоновіть стрілочний покажчик вивіреного приладу І на кінцеву відмітку шкали. Відрахувати струм повного відхилення In за показання зразкового мікроампеметра mA0.
3. Виміряти опір приладу Rn, для чого поварачівая регулятор R, устоновіть стрілочний покажчик вивіреного приладу І на певне число Ділені його шкали. Паралельно приладу І включити магазин резисторів R0 і підбирати його спротив так, щоб покозанія зменшилися у два рази. При цьому српротівленіе приладів Rn = R0 і його значення слід відрахувати за шкалами магазину резисторів. Розрахувати напруга повного відхилення Un = InRn
4. Записати номер магнітоелектричного механізму, його марку та отримані параметри.
2 Виготовлення і перевірка міліамперметра.
1. Виготовити дротяний резистор R ш для чого намотат на каркас провід з високоомного сплаву і прийняти його кінці до висновків каркаса.
2. Підключити резімтор R ш до затискачів магнітоелектронного механізму і зібрати схему, показаннцю на рис 2. При виготовленні напруг на виході випрямляча U B = 12B і межі вимірювання струму I перед = 50mA опір навантажувального резистора R = U B / I перед = 12/50 * 10 -3 = 240 Om
3. Плавно збільшувати напругу на виході випрямляча, поки стрілочний укозатель зразкового міліамперметра mA 0 не встановлюється на позначці 50mA
4. Домогтися установки стрілочного покажчика міліамперметра mA на кінцеву відмітку шкали, точно підібравши опір резистора R ш
5. Перевірити градуювання виготовленого міліамперметра mA для чого зменшуючи напругу випрямляча, встановити показання I ізм міліамперметра mA на 50,40,30,20,10, і 0 mA і відрахувати дійсний струм I д за шкалою зразкового міліамперметра mA. Розрахувати похибки приладу і вимірювань. Абсолютна похибка вимірювання А виражається в еденицах вимірюваної велечіни і предстовлят собою різницю між виміряним А і і дійсним А д значенням фізичної велечени:
АА = А і - А д (1)
За абсолютної похибки вимірювання судити про точність проведених вимірювань неможливо.
Відносна похибка вимірювання ¥ зазвичай вирожается а відсотках (%) і предстовляет собою відношення абсолютної похибки А до действітельномузначенію вимірюваної величини А:
¥ = (А / А) 100% (2)
Відносна похибка дає більш наочне предстовленіе про точність вимірів, ніж абсолютна. Клас точності приладів дає наведену погрншность. Наприклад, якщо клас точності приладів 0,5, тоді наведена погрншность приладу ¥ = 0,5%:
¥ = А / А * 100 = (А - А / А) * 100 (3)
З формули (2) і (3) видно але відносна похибка вимірювання бедет дорівнює:
¥ = ¥ = А / А (4)
Таблиця 1. Перевірка градуювання міліамперметра.
Контрольні питання і завдання.
1. Розрахований на магнітоелектричного механізму, параметри якого In = 50mA і Rn = 2000 Ом, опір шунтуючих резисторів при межах вимірювання струму 50 і 2000 mA.
2. Як залежить опір шунтуючих резисторів від меж вимірювання і від чутливості магнітоелектричного механізму.
3. Чому при підборі шунтуючого резистора бажано його опір збільшувати до необхідного значення?
4. Чому при вимірах в електронних схемах слід застосовувати амперметри з можливо меншим вхрдним српротівленіем?
Література:
1. Касаткін А.С. «Електротехніка», М «Васшая шкала», Л. «Енергія», 1982
2. Фремке А.В., Душин Є.М. «Електричні вимірювання», Л. «Енергія», 1980
3. Телешевскій Б.Є. «Виміри в електро-і радіотехніці», М «Васшая шкала», 1984.
4. Євсюков А.А «Електортехніка».
Вимірювання постійного струму, розрахунок опору шунта і визначення похибки вимірювання.
Мета роботи: Вивчити конструкцію і механізми амперметрів постійного і змінного струму. Розрахувати і підібрати опір шунта. перевірити градуювання шкал амперметрів та визначити і оцінювати похибки вимірювання.
Прилади й устаткування.
1. Стрілочний магнітоелектричний прилад 1 шт
2. Зразковий міліамперметр 1 шт
3. Еталонний міліамперметр 1шт
4. Шунти 5шт
5. Джерело постійного струму 1шт
6. Сполучні дроти
Теоретичні відомості.
Магнітоелектричні вимірювальні прилади в порівнянні з іншим електровимірювальними механізмами мають найвищу чутливість ністю і точністю, мають рівномірну шкалу і застосовуються для вимірювання постійного струму. Робота магнітоелектричних приладів заснована на принципі взаємодії магнітного поля і провідника зі струмом.
Параметри магнітоелектричного приладу:
Струм повного відхилення I опір мідного дроту рамки R рапряженіе повного відхилення
U = R * I (1)
У показаної на рис1. схема тенціоменров R можна змінювати струм у ланцюзі й свідчення послідовно включених перевіряється приладу і зразкового міліамперметра μA 0. Включення резистора R огр що має досить великий опір дозволяє захистити зашкалювання стрілочних покажчиків.
Магнітоелектричний механізм з параллелно підключеним шунтіруюшім резистором R ш служить як міліамперметр (або амперметр).
Підбирають опір резистора R ш і перевіряють градуювання шкали міліамперметра за схемою, показаної на рис.2. Чим менше опір резистора R ш тим більше протекаюшій через нього струм і вище межа вимірювання. приймемо верхня межа вимірювання I перед = 50 mA і R н = 2000 Ом, опір шунтуючого резистора:
R ш = I і R і / (I перед - I і) = 50 x 10 -6 x 2000 / (50x 10 -3 - 50 x 10 -6) = 2 Ом.
Такий резистор слкдует виготовити самостійно, намотавши провід з високоомного сплаву на будь-який каркас, наприклад на недротяні резистор ПС або МЛТ.
ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ.
1 Кон c інструкцію магнітоелектричного механізму і вимірювання його параметрів.
1 Вивчати конструкцію магнітоелектричного механізму. Замалювати магніто провід з зовнішнім і внутрірамочним магнітом і показати, як розподіляються магнітні силові лінії в колтціобразном повітряному зазорі. Описати способи кріплення рухомий системи на півосях в підп'ятника або на пружних немагнітних розтяжках і відзначити гідності кожного з них.
2. Собоать схему, показану на мал.1, і виміряти струм повного відхилення In. Устоновіть регулятор потенціометра R в крайнє положення (нижнє на схемі), включити випрямляч B і, плавно повертаючи регулятор патенціометра, устоновіть стрілочний покажчик вивіреного приладу І на кінцеву відмітку шкали. Відрахувати струм повного відхилення In за показання зразкового мікроампеметра mA0.
3. Виміряти опір приладу Rn, для чого поварачівая регулятор R, устоновіть стрілочний покажчик вивіреного приладу І на певне число Ділені його шкали. Паралельно приладу І включити магазин резисторів R0 і підбирати його спротив так, щоб покозанія зменшилися у два рази. При цьому српротівленіе приладів Rn = R0 і його значення слід відрахувати за шкалами магазину резисторів. Розрахувати напруга повного відхилення Un = InRn
4. Записати номер магнітоелектричного механізму, його марку та отримані параметри.
2 Виготовлення і перевірка міліамперметра.
1. Виготовити дротяний резистор R ш для чого намотат на каркас провід з високоомного сплаву і прийняти його кінці до висновків каркаса.
2. Підключити резімтор R ш до затискачів магнітоелектронного механізму і зібрати схему, показаннцю на рис 2. При виготовленні напруг на виході випрямляча U B = 12B і межі вимірювання струму I перед = 50mA опір навантажувального резистора R = U B / I перед = 12/50 * 10 -3 = 240 Om
3. Плавно збільшувати напругу на виході випрямляча, поки стрілочний укозатель зразкового міліамперметра mA 0 не встановлюється на позначці 50mA
4. Домогтися установки стрілочного покажчика міліамперметра mA на кінцеву відмітку шкали, точно підібравши опір резистора R ш
5. Перевірити градуювання виготовленого міліамперметра mA для чого зменшуючи напругу випрямляча, встановити показання I ізм міліамперметра mA на 50,40,30,20,10, і 0 mA і відрахувати дійсний струм I д за шкалою зразкового міліамперметра mA. Розрахувати похибки приладу і вимірювань. Абсолютна похибка вимірювання А виражається в еденицах вимірюваної велечіни і предстовлят собою різницю між виміряним А і і дійсним А д значенням фізичної велечени:
АА = А і - А д (1)
За абсолютної похибки вимірювання судити про точність проведених вимірювань неможливо.
Відносна похибка вимірювання ¥ зазвичай вирожается а відсотках (%) і предстовляет собою відношення абсолютної похибки А до действітельномузначенію вимірюваної величини А:
¥ = (А / А) 100% (2)
Відносна похибка дає більш наочне предстовленіе про точність вимірів, ніж абсолютна. Клас точності приладів дає наведену погрншность. Наприклад, якщо клас точності приладів 0,5, тоді наведена погрншность приладу ¥ = 0,5%:
¥ = А / А * 100 = (А - А / А) * 100 (3)
З формули (2) і (3) видно але відносна похибка вимірювання бедет дорівнює:
¥ = ¥ = А / А (4)
Таблиця 1. Перевірка градуювання міліамперметра.
| 0 0 | 10 20 | 20 40 | 30 60 | 40 80 | 50 100 | |
| 0 | ||||||
| 0 |
1. Розрахований на магнітоелектричного механізму, параметри якого In = 50mA і Rn = 2000 Ом, опір шунтуючих резисторів при межах вимірювання струму 50 і 2000 mA.
2. Як залежить опір шунтуючих резисторів від меж вимірювання і від чутливості магнітоелектричного механізму.
3. Чому при підборі шунтуючого резистора бажано його опір збільшувати до необхідного значення?
4. Чому при вимірах в електронних схемах слід застосовувати амперметри з можливо меншим вхрдним српротівленіем?
Література:
1. Касаткін А.С. «Електротехніка», М «Васшая шкала», Л. «Енергія», 1982
2. Фремке А.В., Душин Є.М. «Електричні вимірювання», Л. «Енергія», 1980
3. Телешевскій Б.Є. «Виміри в електро-і радіотехніці», М «Васшая шкала», 1984.
4. Євсюков А.А «Електортехніка».