Определение частотных погрешностей различных вольтметров. Измерение напряжений несинусоидальной формы

Программа работы

1. Определение частотных погрешностей различных вольтметров.

2. Измерение напряжений несинусоидальной формы.

3. Проверка прибора.

Таблица приборов.

Таблица 1 Таблица приборов

Уравнения шкал:

1. Для ЭМ вольтметра

2. Для ЭД вольтметра

3. Для ЭС вольтметра

4 Для ВП вольтметра

где           a - угол отклонения подвижной части ИМ;

                W - удельная противодействующий момент;

                В - магнитная индукция;

                w - число витков рамки ИМ;

                s - площадь рамки;

                        I, I_cp - действующее и среднее значение измеряемого тока;

I₁, I₂ - действующее значение токов в подвижной и неподвижной  катушках ИМ;

L - индуктивность катушки ИМ;

M - взаимная индуктивность катушек ИМ;

y - угол сдвига фаз между токами I₁ и I₂;

Эквивалентные схемы

1. Определение частотных погрешностей различных вольтметров.

Рисунок 1

Собрав схему рис. 1 и подключив к источнику  переменного напряжения, частота которого изменяется в пределах 50¸50000 Гц. В качестве образцового вольтметра берется электростатический.

Подключая исследуемые вольтметры, устанавливают заданное напряжение на образцовом вольтметре и, поддерживая его постоянным, записывают показания исследуемых приборов при различных частотах и заносят их в таблицу 2

Таблица 2 Результаты измерений при различных частотах

Измеряют					Вычисляют			Тип ИМ
f, Гц	U0, В	U1, В	U2, В	U3, В
					1	2	3
50	55	55	54,5	54	0	0,909	1,818	0-ЭС 1-ЭД 2-ЭМ 3-ВП
500	55	55	54,5	55	0	0,909	0
1000	55	55,25	53,5	55	0,454	2,727	0
2000	55	48,5	39	55	11,818	29,090	0
3000	55	36	27	55	34,545	50,909	0
5000	55	21	15,5	55	61,818	71,818	0
7000	55	15	11	55,5	72,727	80	0,909
9000	55			55,5			0,909
10000	55			55,5			0,909
20000	55			56			1,818
50000	55			60			9,090

По полученным данным строят кривые относительной погрешности, откладывая по оси абсцисс lg f. (рис. 2)

Показания ЭС и ВП вольтметров не зависят от частоты напряжения, у ВП вольтметра диапазон рабочих частот меньше, чем у ЭС, а показания ЭД и ЭМ достоверны только при частотах близких к 50 Гц, так как при увеличении измеряемого напряжения у ЭД и ЭМ вольтметров увеличивается входное сопротивление, а ток уменьшаться. Это ведет к меньшему отклонению стрелки вольтметра.

2. Измерение напряжений несинусоидальной формы.

Рисунок 3

Собрав схему рис. 3 и подключив к источнику переменного напряжения не синусоидальной формы. В качестве образцового вольтметра берется электростатический, показания которого не зависят от формы кривой измеряемого напряжения.

Подключая исследуемые вольтметры, устанавливают заданное напряжение на образцовом вольтметре и, поддерживая его постоянным, записывают показания исследуемых приборов при различных форм напряжений и заносят их в таблицу 3.

Таблица 3 Результаты измерений при различных форм напряжения

Форма напряжения	Измеряют				Вычисляют
	U0, В	U1, В	U2, В	U3, В				Кф
					1	2	3
	61	61	60,5	60	0	0,820	1,639	1,129
	54,5	54,5	54,25	56	0	0,459	2,752	1,080
	67	67	67	60	0	0	10,448	1,240
	60,5	23,5	47,9	56	61,157	20,826	7,438	1,199

, где    U₀ - показания образцового вольтметра;

                                U_вп - показания выпрямительного вольтметра;

Показания ЭС, ЭД и ЭМ вольтметров практически не зависят от формы напряжения, ВП вольтметр завесит от формы измеряемого напряжения, так как ВП вольтметр измеряет действующее значения напряжение.

3. Поверка прибора.

Рисунок 4

Поверка производиться по блок-схеме рис. 4.

Произвести поверку, устанавливая указатель поверяемого прибора на оцифрованные отметки шкалы (как можно точнее) и записывать показания образцового прибора с точностью до 0,5 деления шкалы. (результаты измерения заносят в таблицу 4.

Таблица 4 Поверка прибора

Измеряют		Вычисляют
Uп, B	Uo, B	D, B	d, B	g0, %	gпр, %	K
20	20,25	0,25	-0,25	1,235	0,417	1
30	30,25	0,25	-0,25	0,826	0,417
40	40,5	0,5	-0,5	1,236	0,833
50	50,5	0,5	-0,5	0,990	0,833
60	60	0	0	0	0

D=U_x-U₀; d=-D; ;

Графики поправок и g₀ построены на рис. 5.

Вычисленный класс точности совпадает с классом точности указанным на приборе.

4. Пояснения к рисункам.

Рис. 5 ИМ электродинамический системы.

1 – подвижная катушка.

2 – неподвижная катушка.

3 – спиральная катушка.

4 – жестко закрепленная ось.

Рис. 6 ИМ электростатической системы.

1 – подвижная алюминиевая пластинка.

2, 3 – неподвижная алюминиевая пластинка.

Рис. 7 ИМ магнитоэлектрической системы.

1 – магнитопровод.

2 – постоянный магнит.

3 – алюминиевая рамка.

4 – стальной керн.

5 – стальной цилиндр.

Рис. 8 ИМ электромагнитной системы

1 – постоянный магнит.

2 – алюминиевый лепесток.

3 – демпфер.

Рис. 9 ИМ электромагнитной системы

1, 3 – сердечник.

2 – алюминиевый лепесток.

4 – катушка.

Рис. 10 ИМ электростатической системы.

1 – тяга.

2, 4 – неподвижная пластина.

3 – подвес.

5 – подвижная пластина.