Вимірювання параметрів елементів електричних кіл змінного струму

МЕТА РОБОТИ – вивчити основні засоби та методи вимірювань параметрів

електричних кіл змінного струму.

Після виконання лабораторної роботи студент повинен

– знати: методи вимірювань параметрів елементів електричних кіл та рекомендовані

області їх використання, а також принцип дії вимірювальних мостів

постійного струму;

– вміти застосовувати методи прямих та непрямих вимірювань параметрів елементів

електричних кіл змінного струму та оцінювати похибки результатів

вимірювань.

 

ОСНОВНІ ПОЛОЖЕННЯ

 

До параметрів елементів електричних кіл змінного струму відносяться індуктивність L, взаємоіндуктивність М, а також добротність індуктивності Q та тангенс куту втрат tg(δ) конденсаторів.

Вимірювання параметрів елементів кіл змінного струму – індуктивності L, ємності С, а також добротності котушок Q і тангенса кута втрат tg δ – в основному виконують мостами змінного страму і рідше непрямими вимірюваннями. Слід зауважити, що хоч непрямі вимірювання менш точні, в ланцюгах з великим струмом вони є основними (при випробуванні електричних машин та ін.).

При непрямих вимірюваннях використовуються ті ж схеми (рис. 4.1).

 

Рисунок 4.1 - Схеми підключення приладів при непрямому вимірюванні опору

 

Модуль комплексного опору котушки індуктивності знаходять за законом Ома

 

Z_X^'=U_V/I_A.

 

Приймаючи за дійсне значення активного опору результат вимірювання, отриманий за допомогою подвійного мосту постійного струму R_X, розраховують індуктивність L_X

; .

Виправлені значення модулів повних опорів котушок індуктивності розраховуються за формулами, отриманими на основі еквівалентних схем заміщення кіл (рис. 4.1) з урахуванням внутрішніх опорів приладів

для схеми 4.1 а, ;

для схеми 4.1 б, ,

де R_V, R_A – внутрішні опори відповідно вольтметра та амперметра;

U_V, І_A – покази приладів; R_X – активна складова опору об'єкта вимірювання.

При вимірюванні параметрів L та С, а також значень Q і tg δ мостами змінного струму реальні елементи кіл подаються у вигляді відповідних схем заміщення – рис. 4.2, а, б, в, г.

 

 

Рисунок 4.2 - Схеми заміщення котушок індуктивності (а, б) та конденсаторів (в, г)

 

Схема заміщення реального елементу залежить від співвідношення активної та реактивної (R_X та X_X) складових повного опору Z_X яке в свою чергу визначає схему моста /1. с. 193-199/.

В більшості випадків мости змінного струму для вимірювання індуктивності, ємності, опору об’єднують в одному приладі, в якому в якості зразкової реактивності використовують магазин зразкових конденсаторів.

Лицьова панель стенда приведена на рис. 4.3.

На стенді розміщені:

– об'єкти вимірювання – двообмотковий трансформатор Т_Р і конденсатор типу МБГ;

– амперметр і вольтметр електромагнітної системи типу Э377 класу точності 1.5;

Стенд також укомплектований переносним мостом змінного струму типу Р577 класу точності 1.0, що має внутрішній генератор синусоїдальної напруги, який забезпечує вимірювання L, С, Q, і tg δ при частоті f=1000 Hz. Границя допустимої основної похибки (у відсотках) індуктивністі L розраховується за формулою

,

та при вимірювані ємності С в діапазоні від 10 pF до 10² mF -