Измерение мощности постоянного и переменного тока. Измерения мощности в цепях переменного и постоянного тока на примере исследования энергетических характеристик электромашинного агрегата, страница 5

где U_Н - показание вольтметра, Р_Н - показание ваттметра.

Сопротивление нагрузки определяется также с помощью косвенных измерений путем вычислений по одной из формул:

    (6)

Инструментальная погрешность измерений силы тока и сопротивления нагрузки может быть уменьшена за счет избыточности, которая возникает из-за того, что эти величины измеряются разными методами. Простейший способ использования этой избыточности - усреднение результатов измерений, полученных разными методами.

6.2. Характеристики погрешности результатов измерений

6.2.1. Характеристики инструментальной погрешности результатов прямых измерений

В настоящей лабораторной работе прямым измерениям подвергаются:

-  активная электрическая мощность, потребляемая каждой фазой электромашинного агрегата из трехфазной сети;

-  действующие значения переменного напряжения и тока в каждой фазе электромашинного агрегата.

-  постоянный ток, отдаваемый электромашинным агрегатом в нагрузку

-  постоянное напряжение на сопротивлении нагрузки;

-  мощность, потребляемая нагрузкой.

Поскольку условия, в которых выполняется работа, незначительно отличаются от нормальных условий, регламентированных для применяемых приборов, мы будем считать, что погрешность, возникающая от действия внешних влияющих величин, несущественна, и не будем принимать ее во внимание.

Исходными данными для расчета характеристики погрешности (неопределенности) результатов прямых измерений являются:

-  класс точности измерительного прибора и характер его обозначения на шкале;

-  результаты прямых измерений.

В силу того, что характеристики погрешности измерительных приборов нормируются без разделения на систематическую и случайную составляющие, и с целью обеспечения гарантий в определении погрешности результатов, будем рассчитывать погрешности, исходя из наихудшего из всех возможных соотношений систематической и случайной составляющих (см. также п.2.7 части I Лабораторного практикума [1]).

Начнем с простейшего случая прямых измерений тока, напряжения и мощности.

Пусть γ - числовое обозначение класса точности амперметра, вольтметра или ваттметра. Для применяемых в работе приборов число γ равно пределу допускаемой основной погрешности, приведенной к максимальному значению измеряемой величины из диапазона измерения, и выражается в процентах. Обозначим это значение измеряемой величины через х_mах. Учитывая, что основная приведенная погрешность нормируется в процентах, получим, что предельное значение абсолютной инструментальной погрешности каждого единичного результата прямого измерения

     (7)

а предельное значение относительной инструментальной погрешности

,           (8)

где х - результат измерения, отчитываемый по шкале прибора.

Замечания.

При измерении силы тока в качестве γ, х_max и х подставляются γ_А, I_max и I соответственно. При измерении напряжения - γ_в, U_mах и U соответственно. При изменении мощности - γ_Вг, P_max и Р.

При измерениях придется пользоваться различными диапазонами, поэтому в качестве I_max, U_max и P_max следует использовать верхние значения тех диапазонов, на которые включен прибор при выполнении каждого измерения.

6.2.2. Характеристики инструментальной погрешности результатов косвенных измерений.

В настоящей работе косвенные измерения выполняются в следующих случаях:

-  при определении по формуле (1) полной мощности в каждой фазе;

-  при определении суммарных мощностей по формулам (2),(3);

-  при определении коэффициента мощности по формуле (4);

-  при определении по формуле (5) тока, протекающего по сопротивлению нагрузки R_H;

-  при определении сопротивления нагрузки по формулам (6);

- при определении кпд.

В соответствии с формулами, приведенными в п. 2.7 части I Лабораторного практикума [1], для вычисления относительных погрешностей относительная инструментальная погрешность определения полной мощности по формуле (1) не превосходит

,        (9)

где  вычисляются по формуле (8).

Предельное значение относительной инструментальной погрешности определения суммарной активной мощности вычисляется в два этапа: вначале рассчитывается предельное значение абсолютной погрешности:

∆Р = ∆Р_А + ∆Р_В + ∆Р_С,         (10)

затем - предельное значение относительной погрешности: