Измерение переменного электрического напряжения
Лабораторная работа № 1.
Измерение переменного электрического напряжения
ЦЕЛЬ РАБОТЫ:Получение навыков измерения переменного электрического напряжения. Ознакомление с особенностями влияния формы и частоты измеряемого напряжения на показания средств измерений. Приобретение представления о порядке работы с электроизмерительными приборами при измерении переменного напряжения.
СВЕДЕНИЯ, НЕОБХОДИМЫЕ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
Действующее значение переменного напряжения находят, используя известную зависимость между и мгновенным значением измеряемого напряжения : , (1) где – период переменного напряжения.ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДА
При выполнении работы модели средств измерений и вспомогательных устройств служат для решения описанных ниже задач. Модели электромагнитного и электродинамического вольтметров, а также…РАБОЧЕЕ ЗАДАНИЕ
1. Внимательно изучите описание работы. Продумайте свои действия за компьютером.
2. Запустите программу лабораторного практикума и выберите лабораторную работу № 3.4 «Измерение переменного электрического напряжения». На рабочем столе компьютера автоматически появится модель лабораторного стенда с моделями средств измерений и вспомогательных устройств (рис. 1) и окно, созданного в среде MS Excel, лабораторного журнала, который служит для формирования отчета по результатам выполнения лабораторной работы.
3. Ознакомьтесь с расположением моделей отдельных средств измерений и других устройств на рабочем столе.
4. Подготовьте модели к работе:
· Включите электронные вольтметры с помощью тумблеров «СЕТЬ».
· Включите генератор сигналов и установите ручку регулятора выходного напряжения в крайнее левое положение (амплитуда выходного сигнала равна нулю).
· Установите переключатель рода работы генератора сигналов в положение, соответствующее синусоидальному напряжению.
· Установите частоту сигнала на выходе генератора, равной 20Гц.
5. Опробуйте органы управления моделями и убедитесь в их работоспособности. В процессе опробования установите регулятор напряжения на выходе генератора в среднее положение и наблюдайте форму сигнала на экране осциллографа. Изменяя напряжение, частоту и форму сигнала на выходе генератора, а также диапазон измерений вольтметров, проследите за изменением изображения на экране осциллографа и изменениями показаний вольтметров.
6. Приступите к выполнению лабораторной работы.
Задание 1. Исследование частотных характеристик вольтметров переменного тока
Используя осциллограф в качестве индикатора, определите в диапазоне частот от 20 Гц до 100 кГц зависимость показаний электромагнитного, электродинамического и электронного вольтметров (тип электронного вольтметра выбирается по своему усмотрению) от частоты измеряемого переменного напряжения:
a.) Установите на выходе генератора сигналов синусоидальное напряжение частотой 20 Гц;
б.) Отрегулируйте амплитуду сигнала на выходе генератора так, чтобы показания вольтметров оказались в последней трети шкалы диапазона 3В, а стрелка электродинамического вольтметра остановилась напротив оцифрованного деления шкалы.
в.) Снимите показания вольтметров.
г.) Запишите в отчет показания вольтметров и частоту исследуемого сигнала, а также сведения о классе точности вольтметров.
д.) Выполните измерения в соответствии с п.п. а – г, оставляя неизменной амплитуду и форму выходного напряжения генератора, и, последовательно устанавливая частоту сигнала, равной 50 Гц, 400 Гц, 1 кГц, 2 кГц, 3 кГц, 5 кГц, 5 кГц, 7 кГц, 10 кГц, 12 кГц, 15 кГц, 20 кГц и далее с шагом 10 кГц до 100 кГц. При выполнении задания тщательно следите за показаниями осциллографа (амплитуда измеряемого напряжения должна оставаться неизменной). В случае изменения амплитуды возвратите ее, ориентируясь на показания осциллографа, к исходному значению, используя регулятор выходного напряжения генератора сигналов.
Задание 2 Исследование зависимости показаний электромагнитного, электродинамического и электронных вольтметров от формы измеряемого напряжения.
a.) Установите на выходе генератора сигналов синусоидальное напряжение частотой 50 Гц.
б.) Установите амплитуду выходного напряжения генератора такой, чтобы показания вольтметров оказались в последней трети шкалы диапазона 3В, а стрелка электродинамического вольтметра остановилась напротив оцифрованного деления шкалы.
в.) Зарисуйте осциллограмму исследуемого напряжения.
г.) Снимите показания вольтметров.
д.) Запишите в отчет показания вольтметров, сведения о частоте и форме исследуемого сигнала, а также сведения о классе точности вольтметров.
е.) Оставляя неизменной амплитуду (контроль производится с помощью осциллографа) и частоту выходного напряжения генератора, выполните измерения согласно п.п. (а – д), последовательно устанавливая на выходе генератора прямоугольную (меандр) и треугольную форму напряжения.
ж.) Произведите расчет, согласно формулам (3, 4) и табл. 1 значений среднеквадратического и средневыпрямленного значения переменного напряжения различной формы и сравните их с показаниями вольтметров.
ОФОРМЛЕНИЕ ОТЧЕТА
· Сведения о цели и порядке выполнения работы. · Необходимые электрические схемы. · Данные расчетов, проводившихся при выполнении соответствующихТаблица 2
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Какими параметрами, подлежащими измерению, характеризуется переменное напряжение?
2. Что такое среднеквадратическое, среднее и средневыпрямленное значения переменного напряжения?
3. Опишите принцип работы и устройство электромеханических вольтметров переменного тока? Чем определяется погрешность этих приборов?
4. Опишите принцип работы и устройство электронных вольтметров переменного тока? Чем определяется погрешность этих приборов?
5. Опишите принцип работы и устройство электродинамических вольтметров переменного тока? Чем определяется погрешность этих приборов?