Погрешности средств измерений

 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 ан угол вследствие некоторой индуктивности подвижной катушки.

   На основании формулы:

имеем

-где  . Ток в параллельной цепи ваттметра

.

Принимая  , получим

  (1)

Из выражения (1) следует, что ваттметр правильно  измеряет мощность в двух случаях: при  и . Условие может быть достигнуто созданием резонанса напряжений в параллельной цепи, например включением конденсатора С соответствующей ёмкости, как это показано штриховой линией на рис.1. Однако резонанс напряжений будет лишь  при некоторой определенной частоте. С изменением частоты условие нарушается.

  При  ваттметр измеряет мощность с погрешностью , которая носит название угловой погрешности.

  При малом  значении угла ( обычно составляет не более 40 ), т.е.

При относительная погрешность

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.  ,  

  , 

 

Задача  №7

Измерение электрических величин

с помощью электронного осциллографа.

К сети переменного  тока с синусоидальным напряжением  и частотой f=50Гц включены последовательно катушка с параметрами r_k и x_Lk и известного активное сопротивление r_o.

1. Начертить схему цепи.
2. Измерить электронным осциллографом падение напряжения на катушки U_k, напряжение сети U_с, падение напряжения на активном сопротивлении r₀.
3. Определить:
• Ток цепи I;
• Коэффициент мощности цепи cosφ;
• Активное сопротивление катушки r_k;
• Активную мощность потребляемую катушкой P_k;
• Индуктивное сопротивление катушкиX_Lk;
• Полное сопротивление катушки Z_k;
• Активную составляющую напряжения катушки U_ак;
• Индуктивную составляющую напряжения катушки U_Lx;

 При измерении  напряжения U_o на экране осциллографа была получена вертикальная линия длиной y_o при положении рукоятки вертикального усиления осциллографа n’.

При измерение  U_k и С_Сна экране осциллографа были получены вертикальные линии длиной y_к и y_с при положении вертикального усиления n’’.

При измерении  фазового сдвига между током и  напряжением на экране осциллографа получена фигура Лиссажу на которой отрезок аб соответствует удвоенному амплитудному значению напряжения, приложенного к пластинам X, а отрезок вг – удвоенному мгновенному значению этого напряжения в то время, когда второе напряжение проходит через нуль. Поэтому вг/аб=sinφ. Чувствительность вертикального входа осциллографа задана уравнением: S_U(y)=1.2n, где n – число делений вертикального входа (номинальное число делений n_Н=10). 

 
 
 
 
 
 

 

 

 
 

График  чувствительности 

 

Векторная диаграмма