close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Kursovoy proekt

код для вставкиСкачать
"ГБОУ СПО ВО Владимирский политехнический колледж"
Специальность 220703 Автоматизация технических процессов и производств
Допустить к защите
_______________________
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
ДИСЦИПЛИНА: ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ
ТЕМА: РАСЧЁТ ПАРАМЕТРОВ И ПОГРЕШНОСТЬ РАЗЛИЧНЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ
Николаев Алексей Николаевич
КП 220703 А-311 11.13 ПЗ
Студент: НиколаевА.Н
Группа: А-311
Руководитель проекта: Демашова О.А.
_________________
2013
Содержание
1. Расчёт параметров и погрешностей различных систем.
1.1. Расчёт параметров.
1.2. Проведение сравнительного анализа двух приборов.
1.3. Оценка погрешности измерения силы тока.
1.4. Определение значения измеряемой силы тока по положению стрелок прибора.
2. Расчёт параметров и погрешностей вольтметров различных систем.
2.1. Определения основных метрологических характеристик двух вольтметров.
2.2. Проведение сравнительного анализа двух вольтметров.
2.3. Определение относительной погрешности измерения напряжения двумя вольтметрами.
2.4. Определение значения изм. напряжения по положени. стрелок прибора.
3. Расчет погрешностей измерений сопротивлений резисторов аналаговым мультиметром.
3.1. Определение входного сопротивления мультиметра.
3.2. Определение диапазона измерения сопротивления резисторов мультиметром.
3.3. Определение абсолютной погрешности при измерении сопротивления резисторов.
3.4. Определение абсолютной и приведённой погрешностей сопротивления резисторов мультиметром и омметром.
4. Расчёт методической погрешности при измерении сопротивления методом амперметра-вольтметра.
4.1. Определение абсолютной и относительной погрешности измеряемого сопротивления методом амперметра-вольтметра без учёта сопротивления приборов.
4.2. Измерение малых сопротивлений с учётом сопротивления вольтметра.
4.3. Измерение больших сопротивлений с учётом сопротивления амперметра.
5. Расчёт индуктивности и ёмкости при измерении различными методами.
5.1. Расчёт измеряемой индуктивности мостовым методом.
5.2. Расчёт измеряемой индуктивности резонансным методом.
5.3. Расчёт измеряемой емкости мостовым методом.
5.4. Расчёт измеряемой емкости резонансным методом.
6. Расчёт погрешностей ваттметров.
6.1. Определение мощности потребителя и наибольшей абсолютной погрешности ваттметра.
6.2. Определение коэффициента мощности, абсолютной погрешности и его определения.
7. Расчёт параметров счётчиков электрической энергии.
7.1. Определение постоянных коэффициентов и относительную погрешность счётчика.
7.2. Определение количества электрической энергии, потребляемой в цепи постоянного тока и абсолютную погрешность измерений.
8. Расчёт параметров и погрешностей при измерении частоты с помощью измерительных генераторов.
8.1.Расчёт параметров и погрешностей измерения сигнала синусоидальной формы.
9.Расчёт параметров гармонических сигналов, исследуемых с помощью осциллографа.
9.1.Определение параметров синусоидального сигнала.
10.Расчёт параметров импульсных сигналов, исследуемых с помощью электронного осциллографа.
10.1.Определение параметров трапецеидального импульсного сигнала.
Введение
Измерения количественно характеризуют окружающий материальный мир. Известный русский ученый Б. Я. Якоби образно высказался о значении измерений для человека: "Искусство измерения является могущественным оружием созданным человеческим разумом для проникновения в законы природы и подчинения ее сил нашему господству"
В практической жизни человек всюду имеет дело с измерениями. На каждом шагу встречаются и известны с незапамятных времен измерения таких величин, как длина, объем, вес. времени др.
Потребность в измерениях возникла в незапамятные времена. Для этого в первую очередь использовались подручные средства. Например, в странах Ближнего Востока родилась единица веса драгоценных камней карат, что в переводе означает "семя боба", "горошина": в Европе получила распространение единица аптекарского веса граи, что в переводе с латыни означает "зерно".
Древние вавилоняне установили год, месяц, час. Впоследствии 1/86 400 часть среднего периода обращения Земли вокруг своей оси (суток) получила название секунды. В Вавилоне во II в до н.э время измерялось в минах. Мина равнялась промежутку времени (равному примерно двум астрономическим часам), за который из принятых в Вавилоне водяных часов" вытекала "мина- воды, масса которой составляла около 500 г. Затем мина сократилась и превратилась в привычную для нас минуту. Со временем водяные часы уступили место песочным, а затем более сложным маятниковым механизмам.
В Двинской грамоте Ивана Грозного (1550 г ) регламентированы правила хранения и передачи размера новой меры сыпучих веществ - осьмины. Ее медные экземпляры рассылались по городам на хранение выборным людям - старостам, сотским, целовальникам.
С этих мер надлежало сделать клейменые деревянные копии для городских поверщиков , а с тех, в свою очередь, - деревянные копии для использования в обиходе.
Метрологической реформой Петра I к обращению в России были допущены английские меры, получившие особенно широкое распространение на флоте и в кораблестроении, - футы, дюймы. В 1736 г. по решению Сената была образована Комиссия весов и мер под председательством главного директора монетного двора графа М. Г. Головкина. В состав комиссии входил Леонард Эйлер. В качестве исходных мер комиссия изготовила медный аршин и деревянную сажень, за меру веществ было принято ведро московского Каменномостского питейного двора. Важнейшим шагом, подытожившим работу комиссии, было создание русского эталонного фунта.
Идея построения системы измерений на десятичной основе принадлежит французскому астроному Г. Мутону, жившему в XVII в. Позже было предложено принять в качестве единицы длины одну сорокамиллионную часть земного меридиана, на основе единственной единицы - метра строилась вся система, получившая название метрической.
В России указом "О системе Российских мер и весов" (1835 г.) были утверждены эталоны длины и массы - платиновая сажень и платиновый фунт.
В соответствии с международной Метрологической конвенцией, подписанной в 1875 г. Россия получила платиноиридиевые эталоны единицы массы № 12 и 26 и эталоны единицы длинны №11 и 28, которые были доставлены в новое здание Депо образцовых мер и весов - одно из первых в мире научно-исследовательских учреждений метрологического профиля.
Метрическая система в России была введена в 1918 г. Декретом Совета Народных Комиссаров "О введении Международной метрической системы мер и весов".
Развитие естественных наук привело к появлению все новых и новых средств измерений, а они в свою очередь, стимулировали развитие наук, становясь все более мощным средством исследования.
Велико значение измерений в современном обществе. Они служат не только основой научно-технических знаний, но имеют первостепенное значение для учета материальных ресурсов и планирования, для
внутренней и внешней торговли, для обеспечения качества продукции, взаимозаменяемости узлов и деталей и совершенствования технологии, для обеспечения безопасности труда и других видов человеческой деятельности.
Ускорение научно-технического прогресса, темпов роста производительности труда, повышение качества продукции (надежности, экономичности, технологичности изделий) неразрывно связаны с увеличением объема экспериментальных работ и соответственно, с объемом получаемой и перерабатываемой измерительной информации. Повышаются требования к экспериментальным исследованиям: необходимо сокращать сроки проведения опытных разработок, добиваться высокой точности измерений и результатов научно-исследовательских работ.
Измерение может осуществляться при наличии соответствующих технических средств и отработанной методики проведения измерений. В интересах всех стран измерения, где бы они ни выполнялись, должны быть согласованы, чтобы результаты измерений одинаковых величин, полученные в разных местах и с помощью различных измерительных средств, были бы воспроизводимы на уровне требуемой точности. Эти требования способна обеспечить стандартизация на международном, региональном и национальном уровнях.
Правовые основы стандартизации в Российской Федерации устанавливает Закон РФ "О техническом регулировании" от 27 декабря 2002 г. № 184-ФЗ. Он обязателен для всех государственных органов управления, а также предприятий и предпринимателей, общественных объединений. В нем отражены меры государственной зашиты интересов потребителей и государства путем разработки и применения нормативных документов по стандартизации.
В 1993 г. Принята новая редакция комплекса государственных основополагающих стандартов "Государственно-технические правила стандартизации в Российской Федерации (ГСС)". ГСС устанавливает общие организационные органы управления, субъекты хозяйственной деятельности, научно-технические, инженерныеобщества и другие общественные объединения, в том числе технические комитеты(ТК) по стандартизации.
Неизбежные изменения и дополнения приближают систему стандартизации в РФ к международным правилам и учитывают реалии рыночной экономики. Полностью обновлены положения ГСС, касающихся государственного контроля и надзора за соблюдением обязательных требований стандартов и правил сертификации. Определенные изменения в соответствии с рекомендациями Международной организации по стандартизации (ИСО) и Международной электротехнической комиссии (МЭК) внесены и в терминологию. Приближение правил отечественной стандартизации к международным отражено также в трактовке требований государственного стандарта (они разделены на обязательные для выполнения и рекомендательные). Исключены правила по
установлению в стандартах требований к изготовителям о предоставлении гарантии. Следуя международному опыту, их относят к коммерческим, не подлежащим стандартизации, а оговариваемым в договорных отношениях.
Новая система стандартизации даст возможность участвовать
в процессе создания стандарта всем заинтересованным сторонам: изготовителям продукции, потребителям, разработчикам проектов, представителям общественных организаций, отдельным специалистам и т. д.
Раздел 1
1) Расчёт параметров и погрешностей различных систем.
СистемаТип прибораIНОМγ_пр%RаSPа ВтCDfDuМагнитоэлектрическаяМ421020 А20.8 кОм1дел/мкА
0.321А/дел015ЭлектромагнитнаяЭ31550 А1,111 кОм1дел/мкА
3.50,04мВ/дел50Гц45
IНОМ -номинальный ток
ɤпр-абсолютная погрешность
RА-внутреннее сопротивление
C-цена деления
S-чувствительность прибора
UА-падение напряжения на мАмперметре
РА-мощность,потребляемая мАмперметром
DI -диапазон измерения силы тока
DF-частотный диапазон мАмперметра
1.1)Расчет параметров.
Дано: 1. Imin=5A, N=20 дел.,F=0 Гц, род тока-пост., откл.стрелки 7 дел.,кл.точности=1, Iизм=10A
2. Imin=5A,N=50 дел.,F=400Гц, род тока-пост.,перемен., откл.стрелки 23 дел., кл.точности=1 Iизм=45А
1)Определим цену деления первого прибора
C_1=I_(〖ном〗_1 )/N_(max_1 ) =(20 А)/(20 дел)=1 А/дел
2)Определим цену деления второго прибора
C_2=I_(〖ном〗_2 )/N_(max_2 ) =(50 А)/(50 дел)=1 А/дел
3)Определим чувствительность двух приборов
S=1/С
S_1=1/C_1 =1/1=1 дел/мкА
S_2=1/C_2 =1/1=1 дел/мкА
4)Рассчитаем падение напряжения на приборах
U_A=I_ном*R_A
U_A1=I_(〖ном〗_1 )*R_(A_1 )=20*0.8*〖10〗^3 А*80 Ом=16000 В
U_A2=I_(〖ном〗_2 )*R_(A_2 )=50*〖10〗^3 А*0,1*〖10〗^3 Ом=50000 В
5)Определим потребляемую приборами мощность
P_A=I_ном^2*R_A
P_A1=I_(〖ном〗_1)^2*R_(A_1 )=〖20〗^2*0.8*〖10〗^3 Ом=0.32 Вт
P_A2=I_(〖ном〗_2)^2*R_(A_2 )=〖50〗^2*1*〖10〗^3 Ом=3.5 Вт
6)Определим частотный диапазон приборов
Д_F=F_max-F_min
Д_F1=0, так как прибор магнитоэлектрической системы
Д_F2=F_(max_2 )-F_(min_2 )=400-0=400 Гц
7)Определим диапазон измерения силы тока первого прибора
Д_(F_1 )=I_(max_1 )-I_(min_1 )=20А-5А=15 А
8)Определим диапазон измерения силы тока второго прибора
Д_(F_2 )=I_(max_2 )-I_(min_2 )=50А-5А=45 А
1.2) Проведём сравнительный анализ двух приборов
Преимущества прибора М4210 перед прибором Э315:
Внутреннее сопротивление (Т.к оно меньше, чем у Э15)
Падение напряжения (Т.к оно меньше, чем у Э15)
Более новый (Т.к. M4210 новее, чем Э15)
Потребляемая мощность(Т.к она меньше, чем у Э15)
Преимущества прибора Э315 перед прибором М4210
Класс точности(Т.к он меньше,чем у М4210)
Диапазон измерения(Т.к он больше,чем у М4210)
1.3) Проведение сравнительного анализа двух приборов.
γ_%=γ_(пр%) I_ном/I_(изм.) γ_(%1)=γ_(〖пр%〗_1 ) I_(〖ном〗_1 )/I_(〖изм.〗_1 ) =1%*20А/10А=2%
γ_(%2)=γ_(〖пр%〗_2 ) I_(〖ном〗_2 )/I_(〖изм.〗_2 ) =1%*50А/40А=1.11%
1.4) Оценка погрешности измерения силы тока.
I=C*n
I_1=C_1*n_1=1*7=7А
I_2=C_2*n_2=1*23=23 мА
Раздел 2
2) Расчёт параметров и погрешностей вольтметров различных систем.
2.1) Определения основных метрологических характеристик двух вольтметров.
СистемаТип прибораUНОМγ_пр%RBSPBCIBDfDuМагнитоэлектрическаяМ726
мВ0.7518
кОмдел/мВ2 нВтмВ/дел3.33мкА05мВЭлектромагнитнаяЭ44010
мВ2.53,4 кОмдел/мВ2.94нВтмВ/дел2.94мкА50 Гц7.5мВ
Дано: U_(min_1 ) = 1 мВ; U_(min_2 ) =2,5 мВ
N_(max_1 ) = 30 дел; N_(max_2 ) = 20 дел
F1 = 0 Гц; F2 = 50 Гц
U_(〖ИЗМ〗_1 ) = 4 мВ; U_(〖ИЗМ〗_2 ) = 4 мВ
Род тока:
1. М - пост.
2. Э - пост. и перем.
Положение прибора
1. М - Любое положение 2. Э - Горизонтальное положение
Положение стрелки прибора
1.М - 12 дел.
2.Э - 6 дел
1)Определим цену деления первого прибора
C_1=U_(〖ном〗_1 )/N_(max_1 ) =(6*〖10〗^(-3) В)/(30 дел)=0,0002 мВ/дел
2)Определим цену деления второго прибора
C_2=U_(〖ном〗_2 )/N_(max_2 ) =(10*〖10〗^(-3) В)/(20 дел)=0,0005 мВ/дел
3)Определим чувствительность двух приборов
S_1=1/C_1 =1/(0,0002 мВ/дел)=5 дел/В
S_2=1/C_2 =1/(0,0005 мВ/дел)=2 дел/В
4)Определим ток потребляемый вольтметром
I_B=U_ном/R_B I_(B_1 )=U_(〖ном〗_1 )/R_(B_1 ) =(6 мВ)/(1.8 кОм)=3.33 мкА
I_(B_2 )=U_(〖ном〗_2 )/R_(B_2 ) =(10 мВ)/(3.4 кОм)=2.94 мкА
5)Определим мощность потребляемую вольтметром
P_B=(U_ном^2)/R_B P_(B_1 )=(U_(〖ном〗_1)^2)/R_(B_1 ) =((〖6*〖10〗^(-3))〗^2 В)/(1800 Ом)=2 нВт
P_(B_2 )=(U_(〖ном〗_2)^2)/R_(B_2 ) =((〖10*〖10〗^(-3))〗^2 В)/(3400 Ом)=2,94 нВт
6)Определим частотный диапазон вольтметров
D_f=F_max-F_min
D_(f_1 )= 0, т.к. прибор магнитоэлектрической системы
D_(f_2 )=F_max-F_min=50-0=50 Гц
7)Определим диапазон измерения напряжения вольтметрами
Du = Umax - Umin
Du1 = Umax1 - Umin1 = 6мВ - 1мВ = 5 мВ
Du1 = Umax1 - Umin1 = 10мВ - 2.5мВ = 7,5 мВ
2.2) Проведение сравнительного анализа двух вольтметров.
Преимущества прибора М72 перед прибором Э440
Меньше потребляет мощность
Преимущества прибора Э440 перед М72
Высокий частотный диапазон
Меньше потребляет ток
2.3) Определение относительной погрешности измерения напряжения двумя вольтметрами.
Ɣ%=(Ɣ_пр*U_ном)/U_изм Ɣ_1%=(〖0,5〗_ *6〖*10〗^(-3))/(4〖*10〗^(-3) )=0.75%
Ɣ_2%=(Ɣ_(〖пр〗_2 )*U_(〖ном〗_2 ))/U_(〖изм〗_2 ) =(1*10*〖10〗^(-3))/(4*〖10〗^(-3) )=2,5%
2.4) Определение значения изм. напряжения по положени. стрелок прибора.
U=C*n
U_1=C_1*n_1=0,0002 В/дел*12 дел=0.0024 В
U_2=C_2*n_2=0,0005 В/дел*6 дел=0.003 В
Раздел 3
Расчет погрешностей измерений сопротивлений резисторов аналаговым мультиметром.
3.1) Определение входного сопротивления мультиметра.
1)Если он используется в качестве вольтметра
R_(〖вх〗_B )=U_ном/I
Где Uном - выбранный предел измерений
I - значение тока, указанной в паспорте
I = 0.38 мА
U_(〖ном〗_В1 )=6В
U_(〖ном〗_В2 )=15В
U_(〖ном〗_В3 )=30В
R_(Bx_1 )=U_(〖ном〗_1 )/I=6/(38〖*10〗^(-3) )=15.7 кОм
R_(Bx_2 )=U_(〖ном〗_2 )/I=15/(38〖*10〗^(-3) )=39.4 кОм
R_(Bx_3 )=U_(〖ном〗_3 )/I=30/(38〖*10〗^(-3) )=78.9 кОм
2)Если он используется в качестве амперметра
R_(〖вх〗_A )=U/I_ном Где I_ном - выбранный предел измерений
U - значение напряжения указанное в паспорте
U = 0,4 В
I_(〖ном〗_1 )= 5 А
I_(〖ном〗_2 )=10 А
I_(〖ном〗_3 )=15 А
R_(〖вх〗_А1 )=U/I_(〖ном〗_1 ) =(0, 4 В)/(5 А)=0.08 Ом
R_(〖вх〗_А2 )=U/I_(〖ном〗_2 ) =(0,4 В)/(10 А)=0.04 Ом
R_(〖вх〗_А3 )=U/I_(〖ном〗_3 ) =(0,4 В)/(15 А)=0.27 Ом
3) Если в паспорте указано удельное сопротивление мультиметра
Rвх = Rуд * Uном
Где Rуд - удельное сопротивление мультиметра
Uном - выбранный предел измерения
Rуд = 18 кОм U_(〖ном〗_1 )=6 В
U_(〖ном〗_2 )=15 В
U_(〖ном〗_3 )=30 В
R_(〖вх〗_1 )=R_уд*U_(〖ном〗_1 )=18кОм*6В=108 кОм
R_(〖вх〗_1 )=R_уд*U_(〖ном〗_2 )=18кОм*15В=270 кОм
R_(〖вх〗_1 )=R_уд*U_(〖ном〗_3 )=18кОм*30В=540 кОм
3.2. Определение диапазона измерения сопротивления резисторов мультиметром.
Шкала Ом
0...1...2...3...200
Шкала кОм, Мом
0,05; 0,1; 0,2 ... 500
Переключение в положении x10 кОм
RMIN = 1 Ом
RMAX = 5000 кОм
3.3) Определение абсолютной погрешности при измерении сопротивления резисторов.
∆R=(Ɣ_пр*R_ном)/(100%)
Где ∆R - абсолютная погрешность
Rном - выбранный предел измерения сопротивления
Ɣ_пр% - наибольшая допустимость, приведённая погрешность
Ɣ_пр=0.1%
R_(〖ном〗_1 )=200 Ом
R_(〖ном〗_2 )=30 кОм
R_(〖ном〗_3 )=3 МОм
〖∆R〗_1=(Ɣ_пр*R_(〖ном〗_1 ))/(100%)=(0.1%*200 Ом)/(100%)=0.02 Ом
〖∆R〗_2=(Ɣ_пр*R_(〖ном〗_2 ))/(100%)=(0.1%*30000 Ом)/(100%)=3 Ом
〖∆R〗_3=(Ɣ_пр*R_(〖ном〗_3 ))/(100%)=(1,5%*3 МОм)/(100%)=300 Ом
3.4) Определение абсолютной и приведённой погрешностей сопротивления резисторов мультиметром и омметром.
RномR1 по мультиметруR0 по омметру∆R=R1-R0Ɣ_пр=(∆R*R_ном)/R_ном *100
300 МОм2,832,810,020,67%2,562,58-0,02-0,67%1,891,850,040,13%0,990,950,040,13%2,252,26-0,01-0,33%
Раздел 4
Расчёт методической погрешности при измерении сопротивления методом амперметра-вольтметра.
4.1) Определение абсолютной и относительной погрешности измеряемого сопротивления методом амперметра-вольтметра без учёта сопротивления приборов.
Показания вольтметраПоказания амперметраUномƔпр
вольтм.IномƔпр
амперм.Rx∆R_XƔ%180 В18 А250 В2.525 А110Ом158.5 Ом15.85900 В25А1000 В430 А136 Ом2,06 Ом5.75
R_(X_1 )=U_(〖изм〗_1 )/I_(〖изм〗_1 ) =(180 В)/(18 А)=10 Ом
R_(X_2 )=U_(〖изм〗_2 )/I_(〖изм〗_2 ) =(900 В)/(25 А)=36 Ом
〖∆U〗_1=(Ɣ_(〖пр〗_В1 )*U_(〖ном〗_1 ))/(100%)=(2.5*250В)/(100%)=6,25 В
〖∆U〗_2=(Ɣ_(〖пр〗_В2 )*U_(〖ном〗_2 ))/(100%)=(4*1000В)/(100%)=40 В
〖∆I〗_1=(Ɣ_(〖пр〗_А1 )*I_(〖ном〗_1 ))/(100%)=(1*25мА)/(100%)=0,25 А
〖∆I〗_2=(Ɣ_(〖пр〗_А2 )*I_(〖ном〗_2 ))/(100%)=(1*30мА)/(100%)=0,3 А
R_(X_max1 )=(U_(〖изм〗_1 )+〖∆U〗_1)/(I_(〖изм〗_1 )-〖∆I〗_1 )=(180В+6.25В)/(18А-0,25А)=168.5 Ом
R_(X_max2 )=(U_(〖изм〗_2 )+〖∆U〗_2)/(I_(〖изм〗_2 )-〖∆I〗_2 )=(900В+40В)/(25А-0,3А)=38,06 Ом
〖∆R〗_X1=R_(X_MAX1 )-R_(X_1 )=168.5 Ом-10 Ом=158.5 Ом
〖∆R〗_X2=R_(X_MAX2 )-R_(X_2 )=38.06 Ом-36 Ом=2,06 Ом
Ɣ_1%=(〖∆R〗_(X_1 )*100%)/R_(X_1 ) =(158.5 Ом*100%)/( 10 Ом)=15.85%
Ɣ_2%=(〖∆R〗_(X_2 )*100%)/R_(X_2 ) =(2.06 Ом*100%)/(36 Ом)=5.75%
4.2) Измерение малых сопротивлений с учётом сопротивления вольтметра.
R_x=U/(I-U/R_B )
Где U - показания вольтметра
RB - сопротивление вольтметра
I - показания амперметра
Показания вольтметраПоказания амперметраRBRx6 В2,7 А1 кОм1,001 Ом3 В4 А5 кОм2,47 Ом
R_(x_1 )=U_1/(I_1-U_1/R_(B_1 ) )=(6 В)/(2.7 А-(6 В)/(1 кОм))=2,227 Ом
R_(x_2 )=U_2/(I_2-U_2/R_(B_2 ) )=(3 В)/(4 А-(3 В)/(1 кОм))=0.75 Ом
4.3) Измерение больших сопротивлений с учётом сопротивления амперметра.
R_x=(U-I*R_A)/I
R_A - сопротивление амперметра
Показания вольтметраПоказания амперметраRARX9.9 В1.8 мА87 Ом3,7 кОм10,9 В2,8 мА97 Ом1,9 кОм
R_(x_1 )=(U_1-I_1*R_(A_1 ))/I_1 =(9,9 В-1,8 мА*87 Ом)/(1.8 мА)=5,4 кОм
R_(x_2 )=(U_2-I_2*R_(A_2 ))/I_2 =(10.9 В-2.8 мА*97 Ом)/(2.8 мА)=3,9 кОм
Раздел 5
Расчёт индуктивности и ёмкости при измерении различными методами.
5.1) Расчёт измеряемой индуктивности мостовым методом.
L_x=C_обр*R_2*R_4
Lx - измеряемая индуктивность
Cобр - образцовый конденсатор
R2, R4 - резисторы
CобрR2R4Lx12 мкФ ± 1.5%7 Ом3 Ом0,2482 - 0,2558 нФ
C_(〖обр〗_1 )=12+0,18=12,18 мкФ
C_(〖обр〗_2 )=12-0,18=11,82 мкФ
L_(x_1 )=C_(〖обр〗_1 )*R_(2_1 )*R_(4_1 )=12,18*〖10〗^(-6) Ф*7 Ом*3 Ом=0,2558 мФ
L_(x_2 )=C_(〖обр〗_2 )*R_(2_2 )*R_(4_2 )=11,82*〖10〗^(-6) Ф*7 Ом*3 Ом=0,2482 мФ
5.2.) Расчёт измеряемой индуктивности резонансным методом.
L_x=1/(〖4π〗^2*f^2*C_обр )
CобрfLX112 пФ ± 1.5%96 кГц0,002 - 0,003 Гр
С_(〖обр〗_1 )=112+1,68=113,68 пФ
С_(〖обр〗_2 )=112-1,68=110,32 пФ L_(x_1 )=1/(〖4π〗^2*f^2*C_(〖обр〗_1 ) )=1/(4*〖3,14〗^2*〖96〗^6*113.68*〖10〗^(-12) )=0,002 Гр
L_(x_2 )=1/(〖4π〗^2*f^2*C_(〖обр〗_2 ) )=1/(4*〖3,14〗^2*〖96〗^6*110,32*〖10〗^(-12) )=0,003 Гр
5.3) Расчёт измеряемой емкости мостовым методом.
C_x=C_обр*R_2/R_1 СобрR2R1Cx100 мкФ ± 1.5%100 кОм25 кОм4060 - 3940 мкФ
C_(〖обр〗_1 )=100 мкФ+1.5=101.5 мкФ
C_(〖обр〗_2 )=100 мкФ-1.5=98.5 мкФ C_(x_1 )=C_(〖обр〗_1 )*R_2/R_1 =101.5*〖10〗^(-6)*(100*〖10〗^3)/(25*〖10〗^3 )=4060 мкФ
C_(x_2 )=C_(〖обр〗_2 )*R_2/R_1 =98.5*〖10〗^(-6)*(100*〖10〗^3)/(25*〖10〗^3 )=3940 мкФ
5.4) Расчёт измеряемой емкости резонансным методом.
C_x=C_(〖обр〗_1 )-C_(〖обр〗_2 )
Cобр1Cобр2Cx57 мкФ ± 1.5%17 мкФ ± 1.5%1.71 мкФ
C_(〖обр〗_1 )=57 мкФ+0,855=57.855 мкФ
C_(〖обр〗_2 )=57 мкФ-0,855=56.145 мкФ C_x=57.855 мкФ-56.145 мкФ=1.71 мкФ Раздел 6
Расчёт погрешностей ваттметров.
6.1) Определение мощности потребителя и наибольшей абсолютной погрешности ваттметра.
Дано:
TT - 110/5 А
TH - 1000/100 В
Показания ваттметра:
Pизм = 88 Вт
Ɣпр = 0,5 %
1)Определим максимальную первичную мощность
(S_1 ) P_1=U_1*I_1=110 А*1000 В=0.11 МВт
2)Определим максимальную вторичную мощность
(S_2 ) P_2=U_2*I_2=5 А*100 В=500 Вт
3)Определим коэффициент трансформации
K_P=P_1/P_2 =(1,3 МВт)/(500 Вт)=220 Вт
4)Определим абсолютную погрешность ваттметра
Р_потр=Р_изм*К_Р=88 Вт*220 Вт=19.36 кВт
5)Определим абсолютную погрешность ваттметра
∆P=(Ɣ_пр*P_2)/(100%)=(0.5%*500 Вт)/(100%)=2,5 Вт
6.2) Определение коэффициента мощности, абсолютной погрешности и его определения.
Дано:
Показания ваттметра: P = 470 Вт ± 0.5%
вольтметра: U = 104 В ± 1,5%
амперметра: I = 3.7 А ± 1%
1)Определим максимальную и минимальную активную мощность с учётом погрешности
∆Р=± 2.35 Вт
P_max=P+∆P=470 Вт+2,35 Вт=472.35 Вт
P_min=P-∆P=470 Вт-2,35 Вт=467.65 Вт
2)Определим максимальное и минимальное напряжение с учётом погрешностей
∆U=± 1,56 В
U_max=U+∆U=104 В+1,56 В=105.56 В
U_min=U-∆U=104 В-1.56 В=102.44 В
3)Определим максимальную и минимальную силу тока с учётом погрешностей
∆I=± 0,037 А
I_max=I+∆I=3.7 А+0,037 А=3.737 А
I_min=I+∆I=3.7 А-0,037 А=3.663 А
4)Определим максимальную и минимальную полную мощность с учётом погрешностей
S_max=U_max*I_max=105.56*3.737=394.48 Вт
S_min=U_min*I_min=102.44*3.663=375.24 Вт
5)Определим коэффициент мощности cosµ без учёта погрешностей
cosµ=P/(I*U)=(470 Вт)/(3.7 А*104 В)=1,22
6)Определим коэффициент мощности с учётом погрешностей
〖cosµ〗_max=P_max/S_max =(472.35 Вт)/(394.48 Вт)=1,197
〖cosµ〗_min=P_min/S_min =(467.65 Вт)/(375.24 Вт)=1,25
7)Определим абсолютную погрешность при измерении cosµ
∆cosµ=〖cosµ〗_max-cosµ=1,197-1,22=-0,023
∆cosµ=〖cosµ〗_min-cosµ=1,25-1,22=0,03
8)Определим относительную погрешность
Ɣ%=Ɣ_P%+Ɣ_I%+Ɣ_U=0.5%+1,5%+1%=3%
Раздел 7
Расчёт параметров счётчиков электрической энергии.
7.1 Определение постоянных коэффициентов и относительную погрешность счётчика.
Дано:
Uном = 150 В
Iном = 6 А
W = 3,8 кВт*час
N = 620 обор
За 10 минут счётчик делает 500 оборотов
1)Номинальная постоянная счётчика
C_ном=W_ном/N_ном =(3800Вт*3600с)/(620 обор)=22064.52 (Вт*с)/обор
2)Действительная постоянная счётчика
C_g=(U*I*t)/N=(150В*6А*600с)/(620 обор)=870.97 (Вт*с)/обор
3)Относительная погрешность счётчика
β=(C_ном-C_g)/C_ном *100%=(22064.52 (Вт*с)/обор-870.97 (Вт*с)/обор)/(22064.52 (Вт*с)/обор)*100%=10%
β = 10%
7.2) Определение количества электрической энергии, потребляемой в цепи постоянного тока и абсолютную погрешность измерений.
Iизм = 77 А
ƔI = 2 % Uизм = 190 В
ƔU = 1 %
t = 24 час
Время измерено с точностью до 5 минут
1)Потребляемая электрическая энергия
W=U*I*t=190В*77А*24час=351.12кВт*час
2)Погрешность определения количества энергии
Ɣ_W=Ɣ_t+Ɣ_U+Ɣ_I=(5*100)/(24*60)%+1%+2%=3,35%
3)Абсолютная погрешность измерения
W = 351.12 кВт ± 11,76
Расчёт 8
Расчёт параметров и погрешностей при измерении частоты с помощью измерительных генераторов.
8.1) Расчёт параметров и погрешностей измерения сигнала синусоидальной формы.
1)Определить показания цифрового частотомера, если на выходе ИГ сигнал u(t)=34*sin⁡(47*〖10〗^5 )t и в общем виде записывается уравнением u(t)=U_m*sin⁡ω t .
Вольтметр показывает: U_m/√2=34/1,41=24.11 В
Угловая частота ω=47*〖10〗^5, следовательно f=ω/2π=(47*〖10〗^5)/6,28=748407Гц
Сигнал хорошо наблюдать при положении делителя частоты 748 (кГц)
2)Определим период повторения синусоидального сигнала
T=1/f=1/748407=0,0000013 с
3)Определим абсолютную погрешность при измерении частоты
∆f=±(0,02*f+1)Гц
∆f=±(0,02*748407+1)Гц=±149 Гц
4)Определим действительную относительную погрешность измерения частоты
Ɣ_gf=∆f/f*100%=(149 Гц*100%)/(748407 Гц)=0,0199%
5)Определим, сколько времени потребуется цифровому частотомеру, чтобы измерить данную частоту с такой погрешностью
Ɣ_gf=1/(F*∆T)⇒∆T=1/(Ɣ_g*f)=1/(0,0199%*74840 Гц)=0,0007 мс
∆T=0,0007 мс
Раздел 9
Расчёт параметров гармонических сигналов, исследуемых с помощью осциллографа
Положение переключателей:
V/дел
0,02 в/дел
Положение тумблера х10
Положение переключателей:
Время/дел
1 мс/дел
Положение тумблера х1
9.1) Определение параметров синусоидального сигнала.
〖V/дел〗_СВ1=0,02 в/дел ;〖Время/дел〗_СГ1=1 мс/дел
Тумблер "Усилитель" х10 ; Тумблер "Развёртка" х1
U_m=7.7 дел ;T=5,5 дел
1)Определить амплитудное значение синусоидального сигнала
U_m=C_(B_1 )*n_(B_1 ) x 10
СВ - цена деления масштабной сетки осциллографа по вертикали
nВ - количество делений масштабной сетки по вертикали
U_m=C_(B_1 )*n_(B_1 )*10=0.02 в/дел*7.7 дел=0.154В*10=1.54В
2)Определить действующее значение напряжения
U_g=U_m/√2=1.54В/1,41=1.092 В
3)Определить период повторения колебания
T=C_(Г_1 )*n_(Г_1 )*0,2
сГ - цена деления масштабной сетки осциллографа по горизонтали
nГ - количество делений масштабной сетки осциллографа по горизонтали
T=C_(Г_1 )*n_(Г_1 )*0,2=1 мс/дел*5.5 дел*1=5,5 мс
4)Определить частоту повторения сигнала
f=1/T=1/(5,5*〖10〗^(-3) )=181.82 Гц
5)Определить, как изменяется линейные размеры осциллограммы по горизонтали и по вертикали, если изменить положения переключателей в положение тумблера
〖V/дел〗_СВ2=0,1 в/дел ;〖Время/дел〗_СГ2=2 мс/дел
n_(B_2 )=U_m/(〖CВ〗_2*10)=(1.54 В)/(0,1 в/дел*2)=7,7 дел
n_(Г_2 )=Т/(〖CГ〗_2*0,2)=(5.5 мс)/(2 мс/дел*0,2)=13,75 дел
Уменьшится по вертикали на 2 раза и увеличится по горизонтали в 2 раза
Раздел 10
Расчёт параметров импульсных сигналов, исследуемых с помощью электронного осциллографа.
10.1) Определение параметров трапецеидального импульсного сигнала.
〖V/дел〗_СВ=0,01 в/дел ;〖Время/дел〗_СГ=2 мс/дел
Тумблер "Усилитель" х10 ; Тумблер "Развёртка" х1
nB = 4 дел
1)Определить амплитудное значение напряжения
U_m=C_B*n_B=0,01 в/дел*4 дел=0,04 В
2)Определим скос вершины
〖∆U〗_m=C_B*n_B=0,01 в/дел*10 дел=0.1 В
3)Определить время установления переднего фронта
t_фр=С_Г*n_(Г_1 )=2 мс/дел*0,8 дел*0,9=1.44 мс
4)Определить время установления заднего среза
t_Cр=С_Г*n_(Г_2 )=2 мс/дел*0,8*0,7 дел=1,12 мс
5)Определить длительность импульса
t_и=c_Г*n_(Г_3 )=2 мс/дел*0,8*3.3 дел=5.28 мс
6)Определить длительность паузы
t_п=c_Г*n_(Г_4 )=2 мс/дел*0,8*4 дел=6.4 мс
7)Определить период повторения сигнала
Т_и=t_п+t_и=6.4 мс+5.28 мс=11.68 мс
8)Определить частоту следования импульсов
f=1/T=1/(11.68*〖10〗^(-3) )=85,62 Гц
9)Определить скважность импульса
q=Т_и/t_и =(11.68 мс)/(5.28 мс)=2,21
Заключение
В данном курсовом проекте были произведены расчёты параметров, погрешностей амперметров и вольтметров, ваттметров, мультиметров, цифровых частотомеров, параметров сигналов различной формы.
Электротехнические измерения широко применяются в процессе эксплуатации, производства и электронного оборудования. Благодаря простоте исполнительности, надёжности и высокой чувствительности. Электроизмерительные приборы применяются в качестве датчиков не электрических величин в системах автоматического управления, контроля и регулирования.
Список литературы
Основная:
1) П. К. Хромоин. Электротехнические измерения. Форум, М.2010
2) З. А. Хрусталёва. Электротехнические измерения. Задачи и упражнения. КноРус, М.2011
3) З. А. Хрусталёва. Электротехнические измерения. Практикум. КноРус, М.2011
Дополнительная:
1) М. В. Гальперин. Электротехника и электроника. Форум, М.2008
2) П. Н. Новиков, О. В. Талчеев. Задачник по электротехнике, Академия, М.2008
3) А.С. Сигов. Электрорадиоизмерения. Форум, М.2011
Документ
Категория
Рефераты
Просмотров
46
Размер файла
94 Кб
Теги
kursovoy, proekt
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа