Методичні вказівки

Електричне коло  це сукупність пристроїв, що утворюють шлях для електричного струму. В електричному колі проходить перетворення енергій: механічна і хімічна переходять в електричну, а електрична  в теплову, світлову, механічну та ін. До складу кола входять джерела електричної енергії, спожи-

13

вачі, з’єднувальні проводи, апарати керування, захисту і сигналізації, електровимірювальні прилади.

Електричне коло може бути розгалужене і нерозгалужене. Розгалужене коло складається із двох або більше віток. Віткою називається ділянка електричного кола, утворена одним або кількома послідовно з’єднаними елементами, які приєднані до двох вузлів. Вузлом називається місце з’єднання трьох і більше віток (проводів). Всі елементи електричного кола на схемах мають умовні позначення відповідно до діючих стандартів (табл.2).

В електротехнічній лабораторії електроенергію одержують від загальних джерел живлення, від яких роблять розведення електричної мережі до окремих щитків робочих столів. На цих столах змонтовано дво- і триполюсні автоматичні вимикачі і клеми, біля яких є написи роду струму і величини напруги. Постійний струм в лабораторіях одержують від акумуляторів або випрямлячів. Керування перетворюючими пристроями, а також розподіл електричної енергії по всій лабораторії здійснюється з головного розподільного пункту.

Як споживачі електричної енергії можна використовувати лампи розжарювання та реостати , в яких електрична енергія переходить в теплову і світлову. Опір реостата можна регулювати за допомогою ковзного контакту. На табличці кожного реостата вказані номінальний опір та сила струму. Із ламп розжарювання складають навантажувальні реостати, в яких регулювання опору можливе тільки ступенями. Споживачами електричної енергії також є конденсатори та індуктивні котушки.

Вимірюванням називається процес знаходження фізичної величини дослідним шляхом за допомогою спеціальних технічних засобів. Вимірювальний прилад є засобом вимірювання, призначений для видачі кількісної інформації про вимірювану величину у доступній для сприйняття формі. Вимірювання бувають прямі, непрямі і сукупні. При прямих вимірюваннях шукане значення величини знаходять безпосередньо із експериментальних даних. У разі непрямих вимірювань шукане значення фізичної величини знаходять за результатами прямих вимірювань інших величин, які зв’язані з шуканою величиною відомою математичною залежністю. При сукупних вимірюваннях використовують як прямі, так і непрямі методи.

Найбільшого поширення в практиці електричних вимірювань набули електромеханічні прилади. У них електромагнітна енергія, яка підводиться до приладу безпосередньо з вимірювального кола, перетворюється в механічну енергію кутового переміщення рухомої частини відносно нерухомої. Електромеханічні прилади, що показують, безпосередньої оцінки складаються із вимірювального кола ( ВК ), вимірювального механізму (ВМ), відлікового пристрою (ВП ) (рис.1.4 ). що показує

В К

ВM

В П

Х Y Y a 

Рис. 1.4

14

Вимірювальне коло є перетворювачем вимірювальної величини Х в деяку проміжну величину Y, функціонально зв’язану з величиною Х. Величина Y, безпосередньо діє на вимірювальний механізм. Вимірювальний механізм перетворює електромагнітну енергію в механічну, яка необхідна для кутового переміщення рухомої частини приладу відносно нерухомої його частини, тобто

.

Відліковий пристрій електромеханічних приладів , як правило, складається із жорстко зв’язаного з рухомою частиною приладу покажчика і нерухомої шкали. Покажчики бувають стрілочні і світлові (тіньові). За характером розташування відміток розрізняють шкали рівномірні і нерівномірні, односторонні відносно нуля, двосторонні і безнульові. Шкалу градуюють в одиницях вимірюваної величини (іменована шкала ) або в поділках (неіменована шкала ). Неіменована шкала зустрічається в багатомежних приладах. В цьому випадку для визначення числового значення вимірюваної величини, треба число поділок шкали, якому відповідає положення покажчика в момент відліку, помножити на ціну поділки. Ціна поділки показує різницю значень величини, яка відповідає двом сусіднім поділкам шкали. Наприклад, для вольтметра із шкалою, що має повне число поділок , ціна поділки або стала приладу визначається за формулою

, В/под,

де номінальне значення напруги вольтметра, В ;  повне число поділок шкали приладу.

Постійна ватметра знаходиться із співвідношення

,

де номінальне значення напруги, на яке розрахований ватметр; номінальне значення струму, на яке розрахований ватметр; повне число поділок шкали ватметра.

Електромеханічні вимірювальні прилади класифікуються за рядом ознак, основні з яких: рід вимірюваної величини, рід струму, вимірювальна система приладу, клас точності приладу, робоче положення, кліматичні та інші умови експлуатації приладу.

За родом вимірювальної величини прилади поділяються на вольтметри, амперметри, ватметри, частотоміри тощо.

Залежно від роду струму прилади можуть використовуватися в колах постійного або змінного ( одно- або трифазного ) струмів. В останньому випадку повинен бути застережений діапазон частот, у якому можна використовувати прилад.

Система приладу визначається принципом дії вимірювального механізму, тобто принципом перетворення електромагнітної енергії на механічну. Най-більшого поширення набули прилади магнітоелектричної, електромагнітної, електродинамічної (феродинамічної), індукційної, електростатичної та інших систем.

15

Згідно з ГОСТ 13600  68 вимірювальні електромеханічні прилади поділяються на вісім класів точності: 0,05 ; 0,1 ; 0,2 ; 0,5 ; 1 ; 1,5 ; 2,5 ; 4. Клас точності є найважливішою характеристикою приладу. Число, що позначає клас

точності приладу, дорівнює найбільшому допустимому значенню основної похибки, вираженої у відсотках.

На шкалі електровимірювальних приладів зазначаються: назва або позначення одиниці вимірювальної величини, клас точності, система, робоче положення, ступінь захищеності від магнітних або електричних полів і від впливу навколишнього середовища, випробувальна напруга ізоляції, рік випуску, заводський номер, номер стандарту, рід струму і товарний знак заводу. Для позначення перелічених величин використовують спеціальні умовні позначення

( ГОСТ 2321778 ), які наносяться на шкалу приладу .

Будь-яке вимірювання не може бути абсолютно точним через недосконалість вимірювальних приладів, методів вимірювання і суб’єктивних факторів. Тому в процесі вимірювання треба визначити не тільки значення вимірюваної величини, але і ступінь точності вимірювання, тобто його похибку. Похибка вимірювання  це відхилення результату вимірювання від істинного значення вимірюваної величини. Похибки вимірювання поділяються на абсолютну, відносну, приведену, основну і додаткову.

Абсолютною похибкою називається різниця між показами приладу і дійсним значенням вимірюваної величини.

_, (1.1)

де покази приладу;  дійсне значення величини.

Поправка – різниця між дійсним і виміряним значенням величини, або абсолютна похибка з оберненим знаком

(1.2 )

Точність вимірювання оцінюється відносною похибкою  відношенням абсолютної похибки вимірювання до дійсного значення вимірюваної величини

(1.3)

або у відсотках:

(1.4)

Із формули відносної похибки випливає, що за однієї і тієї абсолютної похибки, відносна буде більша за малих значень вимірюваної величини, ніж за великих. Тому вимірювання на початковій ділянці шкали приладу виконувати не рекомендується. Вибір діапазону вимірювання приладу треба здійснювати таким чином, щоб номінальне значення вимірюваної величини знаходилось в останній третині шкали.

Точність вимірювальних приладів оцінюється за їх приведеною похибкою: відношенням абсолютної похибки вимірювання до номінального значення вимірювального приладу (відповідає повному значенню його шкали). Ця по-

хибка зазвичай виражається у відсотках:

16

(1.5)

Найбільша приведена похибка, визначена в нормальних ( регламентованих для даного приладу ) умовах роботи, називається основною похибкою приладу. Похибки, які виникли під час відхилення умов експлуатації приладу від нормальних називаються додатковими.

Число, що дорівнює найбільш допустимому значенню основної похибки, вираженої у відсотках, визначає клас точності приладу.

За непрямих методів вимірювання абсолютна і відносна похибки розраховуються за формулами:

для суми і різниці

; (1.6)

; (1.7)

; (1.8)

для добутку :

; (1.9)

. ( 1.10)

де і  значення величин, одержаних в результаті прямих вимірювань.

Перевірянням вимірювального приладу називається процес порівняння показів приладу по всій шкалі із зразковим з метою знаходження абсолютних, відносних і зведених похибок, а також його класу точності.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 2