Курсовая работа: Расчёт основных метрологических величин
Название: Расчёт основных метрологических величин Раздел: Рефераты по коммуникации и связи Тип: курсовая работа | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Федеральное Агентство Железнодорожного Транспорта Иркутский Государственный Университет Путей Сообщения Кафедра: ТОЭ Дисциплина: «Метрология, стандартизация и сертификация» Курсовая работа на тему «Расчёт основных метрологических величин» Вариант № 39 Выполнил: ст. гр. ЭНС-04-2-2 Макаренко В.Н. Проверил: преподаватель Жигулина Е.Н. Иркутск 2008 г. Задача №1 Погрешности средств измерений Номинальный режим электроустановки постоянного тока характеризуется напряжением Uи током I, измерение которых может быть произведено вольтметрами V Необходимо: а) из двух вольтметров и двух амперметров выбрать электроизмерительные приборы, обеспечивающие меньшую возможную относительную погрешность; б) определить пределы, в которых могут находиться действительные значения напряжения и тока при их измерении выбранными приборами; в) определить возможную относительную погрешность в определении мощности установки по показаниям вольтметра и амперметра. Таблица 1.1
а)Максимальные абсолютные погрешности амперметра и вольтметра:
б)Найдём относительную погрешность в процентах Из двух амперметров выбираем А1 так как Из двух вольтметров выбираем V2 так как 2. Определим пределы в которых могут находится действительные значения напряжения и тока при их измерении выбранными приборами: Для V2 Для А1 3. определим возможную относительную погрешность в определении мощности установки по показаниям вольтметра и амперметра. Для A1 иV2: Задача №2 Определение погрешности результата косвенных измерений Для измерения сопротивления или мощности косвенным методом использовались два прибора: амперметр и вольтметр магнитоэлектрической системы. Определить: а) величину сопротивления и мощность по показаниям приборов; б) максимальные абсолютные погрешности амперметра и вольтметра; в) абсолютную погрешность косвенного метода; г) относительную погрешность измерения; д) пределы действительных значений измеряемых физических величин.
При косвенных измерениях искомое значение величины y находится на основании математической зависимости, связывающей эту величину с несколькими величинами x Максимальные абсолютные погрешности амперметра и вольтметра определяются:
где I Формулы для расчета абсолютных и относительных погрешностей результата косвенных измерений:
где x используется в задаче для расчета погрешности косвенного измерения мощности, функцияx Результаты вычислений сопротивлений и мощности сводятся в таблицу:
Расчет 1) значение мощности и сопротивления по показаниям приборов Р = UI = 2) предельные абсолютные погрешности измерительных приборов: амперметра - вольтметра 3) абсолютная погрешность косвенного измерения мощности и сопротивления:
4) относительная погрешность косвенного измерения мощности и сопротивления:
5) действительное значение мощности Р = (290 действительное значение сопротивления R=(290±13.05) Ом Задача №3 Применение масштабных измерительных преобразователей для измерения тока и напряжения Измерительный механизм (ИМ) магнитоэлектрической системы рассчитан на ток I а) составить схему включения ИМ с шунтом и дать вывод формулы R б) определить постоянную ИМ по току С в) определить мощность, потребляемую амперметром при номинальном значении тока I г) составить схему включения ИМ с добавочным сопротивлением и дать вывод формулы R д) определить постоянную ИМ по напряжению С е) определить мощность, потребляемую вольтметром при номинальном значении напряжения U
Методические указания Масштабный измерительный преобразователь предназначен для изменения значения измеряемой величины в заданное число раз. Для расширения диапазона измерения измерительных приборов по напряжению и току применяют измерительные трансформаторы, добавочные сопротивления и шунты. Измерительные трансформаторы переменного тока и напряжения применяют для расширения диапазона измерения электромагнитных, электродинамических, индукционных приборов по току и напряжению, а также для обеспечения безопасности измерений при высоком напряжении. Шунты применяются для расширения диапазона измерения магнитоэлектрических измерительных приборов по току. Сопротивление индивидуального шунта рассчитывается по формуле: R Где R N = I I Добавочные резисторы служат для расширения пределов измерения по напряжению вольтметров различных систем и приборов, имеющих параллельные цепи, подключаемые к источнику напряжения. Индивидуальный добавочный резистор рассчитывается по формуле : R U а) Схема включения измерительного механизма с шунтом. б)
в) Мощность потребляемая амперметром при номинальном значении тока Iн.
г) Схема включения измерительного механизма с добавочным сопротивлением. д)
е) Мощность потребляемая вольтметром при номинальном напряжении
Результаты сводятся в таблицу:
Задача №4 Выбор измерительной аппаратуры В высоковольтной трехпроводной цепи трехфазного тока необходимо измерить линейные токи , линейное напряжение , коэффициент – мощности цепи и расход активной энергии всей цепи. Подобрать для этой цели два измерительных трансформатора тока ( ИТТ) , два измерительных трансформатора напряжения (ИТН), и подключить к ним следующие измерительные приборы: два амперметра электромагнитной системы; два однофазных индукционных счетчика активной энергии; один трехфазный фазометр электромагнитной или электродинамической системы; один вольтметр электромагнитной системы; Необходимо: Начертить схему включения ИТТ и ИТН в цепь, а также показать подключение к ним всех измерительных приборов. Выполнить разметку зажимов обмоток ИТТ и ИТН , счетчиков и фазометра. Показать заземление вторичных обмоток ИТТ и ИТН. Методические указания: При подборе ИТТ необходимо учитывать , что для обеспечения правильности их работы общее сопротивление всех проводов и обмоток приборов во вторичной цепи не должно превышать номинальной нагрузки. Номинальной нагрузкой трансформатора тока называется наибольшее сопротивление, на которое может быть замкнута вторичная обмотка при условии, что погрешности его не превысили допустимых значений. Выбор трансформаторов напряжения производится по их допустимой номинальной мощности. Т. о. к трансформатору напряжения можно подключить такое количество приборов, при котором их мощность при номинальном напряжении не превышает номинальной мощности трансформатора.
Провод медный, сечением S = 2,5 мм Измерительные трансформаторы тока
Измерительные трансформаторы напряжения
Амперметр –Э514/1
Фазометр Д120
Счётчик СО-И445/4Т
Вольтметр - Э515/3
Найдём сопротивление поводов по формуле. Проверим выполняется ли условие обеспечения правильности работы трансформаторов. Для обеспечения правильности работы трансформаторов тока необходимо, чтобы общее сопротивление всех проводов и обмоток приборов во вторичной цепи не превышало номинальной нагрузки. Для обеспечения правильности работы трансформаторов напряжения необходимо, чтобы мощность приборов при номинальном напряжении не превышало номинальной мощности трансформатора. ИТТ1 Rт=15 Ом
Rт ИТТ2 Rт=15 Ом
Rт ИТН1
ИТН2
Задача№5. Измерение несинусоидального напряжения. Необходимо измерить несинусоидальное напряжение с помощью аналоговых измерительных приборов, определить на какое число делений шкалы отклонятся измерительные приборы при определении соответствующих напряжений.
Задано два вида напряжения:
Напряжение вида (1) измерено вольтметрами электродинамической и детекторной (выпрямительной) систем. Вольтметры имеют одинаковые напряжение Uн=300 В и шкалы с одинаковым числом делений Напряжение вида (2) измерено вольтметром пикового значения с открытым входом и вольтметром магнитоэлектрической системы. Вольтметры имеют одинаковые номинальные напряжения Uн=300 и шкалы с одинаковым числом делений Решение: 1. Электродинамическая система. Действующее напряжение несинусоидального напряжения, определяется по формуле:
2. Детекторная система. Среднее значение несинусоидального напряжения определяется по формуле:
Действующее напряжение несинусоидального напряжения, определяется по формуле:
3. Электронный вольтметр пикового значения с открытым входом (пропускает постоянную составляющую и реагирует на амплитудное значение). Определяем действующее значение несинусоидального сигнала.
где: Значение постоянной прибора при несинусоидальном напряжении.
4. Магнитоэлектрическая система.
Задание №6 Определение угловой погрешности ваттметра. 1. Привидите векторные диаграммы электродинамического ваттметра, включенного в цепь переменного однофазного тока с активно-индуктивной и активно-ёмкостной нагрузками и схему включения ваттметра. 2. Привидите вывод формулы относительной угловой погрешности электродинамического ваттметра и дайте её анализ. 3. Вычислите угловую погрешность электродинамического ваттметра активной мощности для отношения Исходные данные:
1. Схема включения ваттметра: Рис. 1. Векторные диаграммы электродинамического ваттметра. Рис.2. На рисунке 2 приведены векторные диаграммы электродинамического ваттметра, включенного в цепь переменного однофазного тока с активно-индуктивной (рис. 2б) и активно-ёмкостной ( рис. 2а) нагрузками. 2.
Рассмотрим работу электродинамического ваттметра на переменном токе. Векторная диаграмма рис. 2, б построена для индуктивного характера нагрузки. Вектор Iu параллельной цепи отстает от вектора U на угол На основании формулы: имеем -где
Принимая
Из выражения (1) следует, что ваттметр правильно измеряет мощность в двух случаях: при При При малом значении угла При Если не учитывать фазовых сдвигов между токами и напряжениями в катушках и считать нагрузку Zн чисто активной, тогда погрешность будет обусловлена потреблением мощности катушками ваттметра. 3.
|