МВИ активной, реактивной мощности и угла сдвига φ фазы между током и напряжением в цепи переменного тока промышленной частотой 50 Гц с комплексной нагрузкой цепи

МИНЕСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Северо-Западный государственный заочный технический университет

Кафедра метрологии

КУРСОВАЯ РАБОТА

по

Методам и средствам измерений, испытаний и контроля.

Тема: МВИ активной, реактивной мощности и угла сдвига φ фазы между током и напряжением в цепи переменного тока промышленной частотой

50 Гц с комплексной нагрузкой цепи.

Выполнил студент:

Факультет ИПиСОБ

Курс IV

Специальность 200501.65

Шифр 8206030017

Проверил преподаватель:

Подпись преподавателя

Дата

Санкт-Петербург

2011

СОДЕРЖАНИЕ:

Введение	3
1. Разработка основных этапов МВИ	4
1.1. Формирование исходных данных	4
1.2. Выбор методов и средств измерений	5
2. Разработка документации	11
Используемая литература	15

Введение.

Методика выполнения измерений (МВИ) – это нормативный документ, который регламентирует методы, технические средства, теоретические зависимости и алгоритмы выполнения измерений и вычислений.

Получение результатов измерений с известной точностью, не превышающие допустимых пределов, является важнейшим условием обеспечения единства измерений. Таким образом, МВИ, отвечающие современным требованиям, играют решающую роль в обеспечении единства измерений. МВИ определяют качество измерений, разрабатываются и применяются с целью обеспечения измерений физических величин с точностью, правильностью и достоверностью, удовлетворяющих регламентированным для них норм.

Существуют два вида МВИ: типовая и индивидуальная.

Типовая МВИ – МВИ, рассчитанная на применение любого экземпляра СИ и вспомогательных технических средств, характеристики которых удовлетворяют требованиям описания МВИ.

Индивидуальная МВИ – МВИ, рассчитанная на применение конкретных экземпляров СИ и вспомогательных технических средств при определении показателей качества который учитывались индивидуальные свойства этих экземпляров.

Целью данной курсовой работы является получение практических навыков разработки МВИ, основными этапами которой являются:

1)  формирование исходных данных для разработки МВИ

2)  выбор методов и средств измерений (далее – СИ)

3)  разработка описания МВИ

4)  оформление результатов разработки МВИ.

В рамках данной курсовой работы рассматриваются:

– основные вопросы разработки индивидуальной МВМ

– выбор методов и СИ

– разработка проекта документа на МВИ.

1. Разработка основных этапов МВИ.

1.1.  Разработка исходных данных.

Измеряемая величина – активная, реактивная мощность, угол сдвига φ фаз между током и напряжением.

Исходные данные:

RC (последовательное соединение R и C)

емкость C не более …… 1,6 мкФ

сопротивление R не более …… 10⁴ Ом

напряжение сети U_c не более …… 75 В

ток сети I_c не более …… 0,5 А

Нормы точности:

Относительная погрешность результата измерения мощности не более ……

– активная мощность …… ±0,5 %

– реактивная мощность …… ±1,5 %

– угол сдвига фазы …… ±4,0 %

Проведем предварительные расчеты.

Активная мощность, выделяемая на нагрузке цепи, определяется по формуле:

, где φ – угол сдвига фазы между током и напряжением.

Реактивная мощность определяется по формуле:

,

С учетом исходных данных можно определить угол сдвига φ фаз по формуле:

, где ω – круговая частота и определяется по формуле: ;

,

 ,

 ,

 Вт,

 вар.

1.1  Выбор методов и средств измерений.

Предварительный анализ показал, что данная измерительная задача может быть решена с помощью методов и средств, приведенных в таблице1:

табл.1

Данные		Измеряемые ФВ
		Активная мощность Ракт	Реактивная мощность Рреак	Угол сдвига фаз φ
Варианты решения	1	Ваттметр	Варметр	Фазометр
	2	Вольтметр; Амперметр; Фазометр;	Вольтметр; Амперметр; Фазометр;	Ваттметр; Вольтметр; Фазометр;
	3	Варметр; Фазометр;	Ваттметр; Фазометр;	Варметр; Вольтметр; Амперметр;

Представляется перспективным применение тех методов и средств при которых минимизируется число используемых приборов.

Таким образом, ставиться задача измерения реактивной мощности и угла сдвига φ фазы между током и напряжением в цепи переменного тока.

Поставленная задача может быть решена 2-мя способами:

– с помощью Амперметр, Вольтметр и Фазометр.

– с помощью Ваттметр и Фазометр.

Вариант первый.

Используем приборы: Амперметр, Вольтметр и Фазометр.

Амперметр: Д5014/2; 2,5 А ;5,0 А; клт 0,2.

Вольтметр: Д5015/2; 75 В

Тип прибора	Характеристики	Диапазон измерений
Амперметр Д 5014/2	Измеряемый ток Класс точности	0…5 А 0,2
Вольтметр Д 5015/2	Измеряемое напряжение перекрывается пределами	0…600
Фазометр Д 578

 

 В

 А

 Вт

В данном случае рациональнее перейти к относительной погрешности измерения активной мощности.

1.2.1  %

1.2.2  %

 Вт

 вар

В данном случае рациональнее перейти к относительной погрешности измерения реактивной мощности.

– расчеты приведены выше в п. 1.2.1

– расчеты приведены выше в п. 1.2.2

 Вт

1.2.3

 %

 ^о

Этот способ не очень удачен так, как после измерений надо проводить много расчетов.

Рассмотрим второй вариант.

Используем приборы: Ваттметр и Фазометр.

 Вт

В данном случае рациональнее перейти к относительной погрешности измерения активной мощности.

 %

 %

 Вт

 Вт

Реактивную мощность рассчитаем косвенным способом по формуле: