Контрольная Электрические измерения. Вариант № 9 (3 вопроса и 4 задачи), номер: 102945

"Вариант 9


Вопрос 1. Перечислите общие узлы и детали конструкции электромеханических аналоговых приборов, поясните их конструкцию и назначение.

Любой электромеханический прибор состоит из таких основных узлов:
- корпус;
- измерительный механизм;
- отсчетное устройство;
- измерительная цепь.
Корпус служат для размещения элементов и деталей остальных узлов и для защиты их от внешних воздействий. По конструкции корпуса делятся на корпуса щитовых и корпуса переносных приборов.
Измерительный механизм также содержит подвижную и неподвижную части, участвующие в создании вращающего момента, неподвижную соединительную часть (обойму или стойку) с установленными на ней деталями опор, успокоителя и др.
Отсчетные устройства служат для визуального отсчитывания значений измеряемой величины. Они состоят из шкалы и указателя.
Шкалы по форме делятся на прямолинейные, дуговые и круговые (угол дуги более 180°), а по соотношению длин делений в пределах одной шкалы - на равномерные и неравномерные. Для повышения точности отсчета используются многошкальные отсчетные устройства. Для устранения погрешности от параллакса применяются зеркальные шкалы.
Указателем называется часть отсчетного устройства, положение которой относительно отметок шкалы определяет показание прибора. В зависимости от конструкции указателя приборы разделяются на стрелочные и со световым указателем.


Вопрос 2. Цифровые измерительные приборы. Основные определения, общие свойства. Структурные схемы цифровых измерительных приборов. Основные операции над измерительным сигналом.


В цифровых измерительных приборах измеряемая величина (ток, сопротивление, емкость и пр.) сначала преобразуется в сигнал напряжения, который затем преобразуется в цифровую форму аналого-цифровым преобразователем (АЦП). Число, выражающее измеренное значение, выводится на индикатор (светодиодный, вакуумный люминесцентный или жидкокристаллический).
В АЦП над сигналом совершаются два основных преобразования: сначала он дискретизируется, т.е. разбивается во времени на отдельные участки, над каждым из которых проводится измерение, а затем результат каждого измерения преобразуется в цифровую форму. Таким образом, сигнал проходит следующую последовательность преобразований, которая определяет функциональную структуру цифрового измерительного прибора:
1. Преобразование входной величины в сигнал напряжения.
2. Дискретизация сигнала.
3. Собственно аналого-цифровое преобразование.
4. Индикация результата.
Дискретизация по времени может производиться либо за один период сигнала (“в реальном времени”), либо (с последовательной или произвольной выборкой) за ряд повторяющихся периодов.
Существуют три основных типа АЦП: интегрирующий, последовательного приближения и параллельный. Интегрирующий АЦП усредняет входной сигнал по времени. Из трех перечисленных типов это самый точный, хотя и самый “медленный“. Время преобразования интегрирующего АЦП лежит в диапазоне от 0,001 до 50 с и более, погрешность составляет 0,1-0,0003%. Погрешность АЦП последовательного приближения несколько больше (0,4-0,002%), но зато время преобразования - от ~10мкс до ~1 мс. Параллельные АЦП - самые быстродействующие, но и наименее точные: их время преобразования порядка 0,25 нс, погрешность - от 0,4 до 2%.



Вопрос 3. Нарисуйте схему и поясните работу электродинамического фазометра. Приведите его векторную диаграмму.

На рисунке показаны схема электродинамического фазомера и его векторная диаграмма.



Он содержит одну неподвижную AB катушку и две подвижные, размещенные взаимно перпендикулярно внутри неподвижной, по которым протекают токи I , I1 и I2 соответственно. Как видно из схемы, благодаря включению сопротивлений различного типа, ток I2 совпадает по фазе с током нагрузки I , а I1 сдвинут на 90. Ток нагрузки создает в неподвижной катушке магнитное поле с индукцией B, а токи I1 и I2 создают магнитные моменты, которые стремятся развернуть рамку с подвижными катушками в противоположных направлениях. момент M1 тока I1 пропорционален реактивной составляющей тока I , а момент M2 тока I2 – его активной составляющей. Рамка и закрепленная на ней стрелка прибора занимают такое положение, при котором моменты уравновешивают друг друга: M1 = M2 . Каждому значению разности фаз  между U и I соответствует свое отношение активной и реактивной составляющих тока I, а значит свое соотношение моментов, а значит и свой угол поворота рамки.


Задача 1

Для измерения напряжения 220 В взяты два вольтметра, соединенные последовательно. Первый вольтметр на 150 В с внутренним сопротивлением 12 кОм, второй – на 120 В с внутренним сопротивлением 10 кОм. Определить показание каждого вольтметра и наибольшие возможные относительную и абсолютную погрешности показаний, если оба вольтметра класса 0.5. Вычислить мощность, потребляемую каждым прибором при данном измерении.





Задача 2

Напряжение цепи (рис.7) изменяется по закону, график которого изображен на рис.8. Определить показания вольтметров V1 и V2 , если имеем приборы электродинамической системы. Сопротивление XC << R . Ответ пояснить.











Рис.7 Рис.8





Задача 3

Активная мощность, подводимая к трехфазному асинхронному двигателю, измерялась методом двух ваттметров.
При номинальной нагрузке двигателя стрелки обоих ваттметров отклонились в одну и ту же сторону, при этом первый ваттметр показал P1 = 1274 Вт, а второй – 589 Вт. При уменьшении нагрузки двигателя первый ваттметр показал P1' = 571 Вт, а второй – P2' = 0. Когда с двигателя сняли нагрузку и он стал работать вхолостую, то первый ваттметр показал P1' ' = 571 Вт, а стрелка второго ваттметра отклонилась в обратную сторону, а после переключения концов параллельной обмотки второй ваттметр показал P2'' = 23 Вт.
Определить для трех случаев активную мощность, подводимую к двигателю, угол сдвига фаз между током и напряжением, коэффициент мощности и реактивную мощность.

Решение






Задача 4

Выполнить перевод чисел 1001 и 11100 из двоичной системы исчисления в десятичную.





"