Файл: Попов В.С. Электрические измерения (с лабораторными работами) учебник.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 11.04.2024

Просмотров: 135

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

6.

Наблюдения и расчеты, заппсаппые в таблицу.

7.

Крипые и графики, размеры которых не должны быть меньше

8 x 8

см.

Графики должны быть построены на миллиметровой бумаге пли бумаге с нанесенной на ней масштабной сеткой. При выборе мас­ штаба число единиц в i см (или отрезке длины, припятом за единицу,

например в стороне одной клетки клетчатой

бумаги) должно

выра­

жаться числами: 1 - 10" ;

2-10™

или 5 • 1 0 " ,

где п — целое

число,

8. Заключение по работе.

 

 

 

Отчет сдается прп

следующем посещении лаборатории.

 

Б . ДОПУСТИМЫЕ

УСЛОВИЯ

РАБОТЫ

 

ЭЛЕМЕНТОВ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

ЦЕПЕЙ

 

Каждая электрическая цепь состоит из ряда элементов: 1) ис ­ точника электрической энергии; 2) приемников электрической энер­ гии; 3) регулирующих приборов или аппаратов (реостаты, реактив­

ные катушки); 4)

измерительных приборов; 5)

коммутационных

приборов и аппаратов

(рубильники,

переключатели); 6)

соедини­

тельных

проводов .

 

 

 

 

 

Источниками электрической энергии являются генераторы,

аккумуляторы или гальванические элементы.

 

 

 

Генератор характеризуется: а) номинальными напряжением

£7Н ,

током / п

и мощностью

Рп; б) номинальной скоростью вращения

пи;

в) ролом тока, а генераторы переменного тока, кроме того,

— номи­

нальной

частотой

/ н .

 

 

 

 

 

Аккумуляторы

и

гальванические

элементы

характеризуются:

а) поминальными

э. д. с. Ен и разрядным номинальным

током

/ н ;

б) емкостью, т . е. количеством электричества, которое можно получить от аккумулятора илп элемента.

Приемниками электрической энергии являются двигатели, пагревательпые приборы, лампы накаливания, резисторы и т. п.

Нагревательные приборы, лампы накаливания и другие прием­ ники энергии характеризуются поминальными напряжением, током пли мощностью, а некоторые пз них — родом тока и частотой.

Резисторы и реостаты характеризуются значением сопротив ­ ления и номинальным током .

Коммутационные приборы также характеризуются номиналь­ ными значениями тока и напряжения.

Номинальным значением (тока, напряжения, мощности) назы­ вается значение, указанное заводом на щитке соответствующей машины или аппарата.

Номинальное значепие представляет собой наибольшее зна­ чение параметра, на которое рассчитана и изготовлена машина или аппарат, исходя из условий допустимой электрической и меха­ нической прочности и допустимого нагревания при длительной работе. Таким образом, машину или аппарат нельзя нагружать выше номинальных значений во избежание перегрузки или недопус­ тимого нагрева.

Наиболее часто применяемыми измерительными приборами являются амперметр, вольтметр, ваттметр. Они характеризуются системой, определяющей свойства прибора, классом точности и номи­ нальными значениями тока, напряжения, мощности, под которыми понимают верхний предел измерения прибора или наибольшее ана-

12* 339



чеппе, допустимое в последовательпоц плп параллельпой цепях прибора.

Соединительные провода можно нагружать током исходя из условий допустимого нагревания их током (допустимые токи для

сечения, проводников: 1 мы3 — 17 А; 1,5

мм 2 — 23 А ; 2,5 мм2

30 А ; 4 мм'2 — 41 А ; 6 мм 2 — 50 А; 10 мм2

— 80 А)

или из

условий

допустимого падеппя напряжения в них.

 

 

 

Перед монтажом

каждой электрической цепи необходимо п р о - -

верить возможность

применения каждого

прибора

или

аппарата

вданной цепи, т. с. проверить, соответствуют, лп номинальные

зпачения величии отдельных машпп, приборов и аппаратов друг д р у г у , так как в противном случае отдельные элементы схемы могут оказаться в ненормальных условиях (одни могут быть перегру ­ жены, другие, наоборот, могут оказаться в условиях значительной недогрузки и не будут выполнять своего назначения).

Например, в

цепи,

данной

на

рпс. 1 4 - 1 , при

наличии

аккуму ­

лятора с э. Д. с

Е = 6

В

п

разрядным

током

7 Р

=

5

А,

реостата

 

 

с сопротивлением г р

=

0,6

Ом и номиналь­

 

 

ным

током

/ р . u

=

З А ,

амперметра

с

но ­

 

 

минальным

током

/ „ , а

=

 

5 А

и

 

вольт­

 

 

метра

с

поминальным

напряжением

Uu

=

 

 

=

65

В

при

замыкании

рубильника

будет

 

 

проходить

ток

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/ =

/Т/гр =

6/0,6 =

10А.

 

 

 

 

 

 

Такой ток недопустим для аккумуля -

Рпс . 1 4 - 1 . Схема

для

тора, реостата и амперметра,

так как

номи-

пзмерения сопротив -

нальные

токи

их

 

меньше

указанного

леипя амперметром и

тока.

Вольтметр

пе

измерит

напряжения

вольтметром.

 

па зажимах цепи, так как измеряемое

на­

 

 

пряжение значительно (в И раз) меньше

 

 

номинального

напряжения

вольтметра,

между тем как рабочая часть шкалы вольтметра (амперметра) обычно

начинается с 2 0 % - н о г о номинального напряжения

(тока).

По указанным соображениям

в заданиях к лабораторным рабо­

там требуется: 1) ознакомиться

с приборами для

производства

работы и записать поминальные значения^величин; 2) проверить

возможность

применения имеющейся

аппаратуры в дайной

схеме.

 

Рассмотрим'

на

нескольких

примерах,

как

производится

 

эта

проверка.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пример 1 4 - 1 . Проверить, возможность

 

применения

следующей

аппаратуры

в

работе

с зеркальным

гальванометром

(§ 14-3,

рис.

14-5):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

1 . С у х о й

элемент

с

э. д. с. Е =

1,5 В,

с

разрядным

током

/ р

=

0 , 1

А .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 . Реостат с сопротивлением rt

=

100 Ом, с поминальным

током

/ й 1

=

0,6

А .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.

Реостат с сопротивлением г 2 =

400 Ом, с номинальным

током

/ Н 2

=

0,5

А .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Миллиамперметр магнитоэлектрической системы класса

точности

0,5

с номинальным

током

/ н =

5

мА .

 

 

 

 

 

 

5. Магазин

резисторов

г3

на

номинальный

ток

/ н =

0,1

А

с катушками

сопротивлений 100, 200, 300 и 400 Ом.

 

 

 

 

=

6.

Образцовый резистор с номинальным сопротивлением г0

=

0,1

Ом,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

340


 

7.

Магазин

резисторов

i\

с

сопротивлениями

100,

200,

300,

400,

1000,

2000,

3000

и 4000 б м .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8.

Зеркальный

гальванометр

типа

М17/5

с постоянной

по

т о к у

Сj

=

 

12 • 1 0 ~ 1 0

А / м м , сопротивлением обыоткп г г =

100 Ом, с внешним

критическим

сопротивлением

г к р . в п

=

1600

Ом.

 

 

 

 

 

 

 

 

П р о в е р к а .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а к

как разрядный ток

элемента / р

— 0,1 А, то

сопротивление

r i

+

 

''з должно

быть

не

меньше

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Я / / р =

1,5

В/0,1

А = 1 5

Ом.

 

 

 

 

 

 

что,

Имеющееся

сопротивление гх

+

г2

равно

100 +

400 =

500 Ом,

очевидно,

 

является

приемлемым.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т о к в цепи миллиамперметра должен быть не больше его

номи­

нального

 

тока,

т. е. не больше

5 мА .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Д л я получения такого тока при

напряжении

U =

=

1,5 В

сопротивление

 

цепи

миллиамперметра

должно

быть

не

меньше

 

 

 

 

 

 

 

г

= г з + г о + г мЛ = 1 - 5 / 0 . 0 0 5

= 5 0 0

0 м -

 

 

 

 

 

 

так что сопротивление магазина г., =

100 -г- 1000

Ом

допустимо.

 

 

При отклонении светового зайчика на в с ю шкалу (200 мм) ток

гальванометра

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/г<

 

н

=

Сj

• 200 =

12 • 1 0 " " • 200 =

24 • 10-8 А.

 

 

 

г д

=

При

этом

токе

( / г . н )

и

внешнем

критическом

сопротивлении

г к р . в

н =

 

1600 Ом напряжение на образцовой

катушке

 

 

 

 

 

U0

=

Ir. в (гкр. вн+»-г) =

24 • Ю-»

(1600 +

100) «= 4 • 1<Г* В.

в

 

При

сопротивлении

образцового

резистора г0

=

0,1

Ом и

токе

его

цепи,

примерно

равном

т о к у

миллиамперметра,

получим:

 

 

 

 

 

 

 

/=

U0/r0 =

4 • Ю-^/ОД =

4 • 1 0 - з _ 4

м д .

 

 

 

 

 

 

Очевпдно,

 

сопротивление

образцового

резистора

г„ =

0,1 Ом

приемлемо.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для

выяснения

влияния сопротивления контура гальванометра

на характер движения рамки гальванометра достаточно изменять

сопротивление г д

в границах от г к р . в н

/ 5

до 5 г к р , в я

, т. е. от 1600 :

5 =

=

320 Ом до 1600 • 5 = 8000 Ом, что можно получить при имеющемся

магазине резисторов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таким образом, имеющаяся аппаратура пригодна для выполне­

ния

работы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пример 14-2. Проверить, возможно ли

при

поверке ваттметра

по

схеме, данной

в

§ 14-12

на рис.

14-10,

а,

применение

следую ­

щей

аппаратуры:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1)

ваттметра

(поверяемого) ферродинампческой системы

класса

точности 1,5,

/ н

= 5 A , UH = 120

В, Рн

=

600

Вт;

 

 

 

 

 

2)

ваттметра (образцового) электродинамической системы класса

точности 0,5,

1Я =

5 A , Ua=

150 В,

Р п =

750

Вт;

 

точности

1,5,

 

 

3)

амперметра

электромагнитной системы

класса

=

5

А ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4)

вольтметра электромагнитной системы класса точности 1,5,

Uu

 

=

140 В;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5)

реостата с сопротивлением г'г

=

3,5

Ом, Гв

=

5

А ;

 

 

 

 

6)

реостата с

сопротивлением г,

=

0,5

 

Ом, Г&

=

10 А ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

341

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

 

 

 

 

 


 

7)

понижающего

сплового

трансформатора с номинальным коэф ­

фициентом трансформации fcn =

120 В/4 В, номинальной

мощностью

5 Н

=

20 В • А

ц

номинальной

частотой

/ в

= 50

Гц;

 

 

8)

реостата

с

сопротивлением >\ =

400

Ом и

1Я 0,5 А .

 

П р о в е р к а .

 

 

 

 

 

 

 

1 .

Образцовый

ваттметр удовлетворяет

требованиям

гл. 14,В .

Т а к

как показания

амперметра и вольтметра не используются при

определении

погрешностей,

а служат

только для контроля режима

работы цепи,

то точпостъ пх является

достаточной.

2. Проверка возможности применения аппаратуры для последо­

вательной

цепп.

 

 

 

 

Пользуясь табл. 1-6,

находим сопротивления последовательных

обмоток

ваттметра r W I

=

0,24 Ом

н

сопротпвлепие амперметра

г А = 0,1

Ом.

 

 

 

 

Приняв сопротивления соединительных проводов и сопротив ­ ление контактов для каждого прибора равным 0,1 Ом, получим сопротивленце цепп гп , ц , подключенной к о вторичной обмотке тран­

сформатора, при выведенных

сопротивлениях

реостатов:

гп . ц = 0,24 • 2 +

0 , 1 + 0 , 1 ' - 3 = « 0 , 9

Ом.

Так как цомпиальпый ток ваттметра / п = 5 А, то необходимое папряжеине на вторичной обмотке трансформатора должно быть но меньше

^ , й = г п . ц / н = 0 , 9 - 5 ^ 5 В . Номинальная мощность трансформатора

iSH = U н = 5 • 5 = 25 В - А .

Очевидно, имеющийся трансформатор не подходит для пашей работы и должен быть заменен другим с поминальной мощностью

 

 

 

S'n^25

 

В • А

 

 

 

 

л номинальным коэффициентом

трансформации

 

 

 

 

 

 

 

*п = 120 В/5 В.

 

 

 

 

 

Так как первая точка .шкалы

поверяемого

ваттметра

 

соответ­

ствует примерно 1096 поминальной мощности

ваттметра

(50 Вт),

что

соответствует

т о к у в последовательной цепп 50 : 120

«

0,4

А ,

то

сопротивление

реостата должно

быть не .меньше

 

 

 

 

 

 

г = 5/0,4 =

12 Ом.

 

 

 

 

+

Таким образом, имеющиеся

реостаты с сопротивлениями r's

+

r j =

4 Ом также но подходят для работы и должны быть

замене­

ны

реостатами с

сопротивлениями

 

 

 

 

 

 

 

 

г; = 10 Ом

и

г „ " = 2 Ом.

 

 

 

 

 

3. Проверка возможности применения аппаратуры для парал­

лельной

цепп.

 

 

 

 

 

 

 

.

По табл. 1-6 находим мощность вольтметра и параллельпых

ценен ваттметров:

 

 

 

 

 

 

 

- Р п а р . ц = 6 + 5 + 1 0 = « 2 0 В - А . Т о к , потребляемый параллельными цепями,

/пар. ц = 20/110 = 0,2 А.

342