Лабораторна робота №
Метрологічні характеристики амперметрів та вольтметрів та їх повірка методом порівняння
4.1 Мета роботи
Визначити основні метрологічні характеристики засобів вимірювання і отримати практичні навики при повірці електромеханічних амперметрів та вольтметрів різних систем.
4.2 Програма роботи
В процесі підготовки до заняття студенту потрібно вивчити і опрацювати дані методичні вказівки і рекомендовану літературу. Підготувати відповіді на контрольні запитання, а також оформити звіт.Проводячи ряд вимірювань струму та напруги, навчитись розрізняти прямі та інші види вимірювань, методику визначення дійсної вимірюваної величини. Провести повірку амперметрів та вольтметрів різних систем методом порівняння. Дослідити основні метрологічні характеристики запропонованих технічних засобів. Здійснити обробку результатів досліджень.Зробити висновки згідно проведеної роботи.
4.3 Основні теоретичні положення.
З точки зору загальних методів вимірювання в метрології розрізняють прямі, непрямі, сукупні та сумісні вимірювання. Найпростіші і найбільш точні серед них є прямі вимірювання.
Прямим вимірюванням називається, вимірювання, при якому шукане значення величини знаходять безпосередньо з експериментальних даних.
Всі вимірювання виконуються за допомогою технічних засобів, які мають нормовані похибки і називаються засобами вимірювання. Технічні характеристики, які описують ці властивості та впливають на результати і похибки вимірювань, називають метрологічними. Найважливіші з них регламентуються міждержавним стандартом ГОСТ 8.009-72 “ГСИ. Нормируемые метрологические характеристики средств измерений”.
До основних метрологічних характеристик належать:
1) характеристики функції перетворення ЗВ:
Статична характеристика встановлює залежність y = f(x) інформаційного параметра вихідного сигналу від інформаційного параметра х вхідного сигналу.
Якщо статична характеристика лінійна у=к·х, то коефіцієнт к називається чутливістю вимірювального приладу;
ціна поділки ЗВ ;
ціна одиниці найменшого розряду числа в показах цифрового приладу ;
2) похибки ЗВ:
Абсолютна, відносна, приведена похибки ЗВ;
Похибки поділяються на статичні, які виникають при вимірюванні постійних величин, динамічні, які виникають при вимірюванні змінних величин.
Статичні похибки поділяються на систематичні та випадкові.
До числа характеристик похибок відноситься також варіація вихідного сигналу або варіація показів вимірювального приладу.
3) динамічні характеристики ЗВ ;
Динамічна характеристика ЗВ знімається при перехідних процесах, які відбуваються при експлуатації приладів і характеризується постійною часу Т .
4) чутливість ЗВ ;
За метрологічним призначенням ЗВ розділяють на еталони і робочі.
Робочі еталони призначені для передачі розміру одиниць від державного еталона до робочого ЗВ.
Для визначення деяких метрологічних характеристик ЗВ проводиться повірка.
Всі прилади у відповідності з ГОСТ–8513–84 періодично підлягають повірці. Повіркою називається визначення за допомогою еталона похибки ЗВ і встановлення його придатності до експлуатації. Повірка вимірювальних приладів здійснюється одним і двох методів [5, с.84-85]:
метод порівняння з державним еталоном, який відтворює вимірювану величину ;
метод порівняння приладу, що повіряється і деякого робочого еталону при вимірюванні однієї і тієї ж величини.
Основним технічно-нормативним документом, який встановлює вимоги до умов, методів і засобів повірки аналогових амперметрів і вольтметрів є ГОСТ 8.497-83 “Амперметры, вольтметры, ваттметры, варметры. Методы и средства поверки”.
Згідно цього ГОСТу при повірці аналогових амперметрів і вольтметрів виконуються наступні операції: зовнішій огляд прилада; перевірка працездатності; визначення впливу нахилу на покази приладу; перевірка електричної міцності ізоляції і визначення опору ізоляції; визначення основної похибки і варіації показів; визначення величини неповернення стрілки до нуля.
Робочі ЗВ повіряються робочими еталонами, найчастіше методом порівняння. Суть цього методу полягає в тому, що одне і теж значення величини вимірюється одночасно двома приладами: еталоном і приладом, що повіряється. Отримані значення порівнюються і за ними визначається похибка приладу. Вона порівнюється з допустимою основною похибкою приладу, що повіряється. Після цього робиться висновок про придатність його до експлуатації.
Опис схеми повірки амперметра та вольтметра
В роботі потрібно здійснити повірку методом порівняння амперметра та вольтметра рисунки 4.1, 4.2, 4.3.
Рисунок 4.1 — Схема повірки вольтметра типу Є378 методом порівняння
Рисунок 4.2 — Схема повірки амперметра типу Є378 методом порівняння
Рисунок 4.3 — Схема повірки вольтметра типу М285К методом порівняння
В схемах рисунків 4.1 і 4.3 – Vn – вольтметр, що повіряється; V0 – зразковий прилад (для схеми 4.1: вольтметр магнітоелектричної системи типу Э59 класу 0,5; для схеми 4.3: вольтметр магнітоелектричної системи типу М243 класу 0,2). В схемі рисунка 4.2, Ап – амперметр, що повіряється; А0 – взірцевий амперметр феродинамічної системи типу Д57, класу 0,1.
Для зміни напруги та струму на вході схем включаються: лабораторний автотрансформатор (ЛАТР) схеми 4.1, 4.2; реостат на 160 Ом, схема 4.3. Для обмеження струму в колі (рисунок 4.2) використовується додатковий опір на 2 Ома.
На вхід схеми 4.1, 4.2 подається змінна напруга 220В, 50Гц; а схеми 4.3 постійна напруга 20 В з джерела постійної напруги
4.4 Порядок виконання роботи
Повірка амперметрів і вольтметрів
4.4.1 Здійснити повірку амперметра або вольтметра. Для цього зібрати схему що зображена на рисунку 4.1 (згідно завдання викладача). Встановити стрілку на нульову позначку, а потім, плавно збільшуючи значення вимірюваної величини підвести її до першої оцифрованої поділки шкали. Записати в протокол повірки покази взірцевого приладу та приладу, що повіряється. Згодом, так само порівнюють покази на всіх оцифрованих відмітках шкали приладу, що повіряється, спочатку при плавному збільшенні вимірюваної величини від нуля до максимуму, а згодом при зменшенні її від максимуму до нуля. Згідно даних формул обчислюють дійсне значення виміряної величини, абсолютні, відносні та приведені похибки і варіацію. Всі вимірювання та обчислення вносяться в протокол повірки.
Метрологічні характеристики
4.4.2 Зібрати одну із схем рисунків 4.1, 4.2, 4.3 (згідно завдання викладача) і визначити ціну поділки приладів. Змінюючи вхідну величину, побудувати статичну характеристику приладу бu= f (Uвх) або бI = f (Івх) та визначити згідно неї чутливість приладу.
Визначити час заспокоєння коливань рухомої частини
