Расширение пределов измерения вольтметров

РАСШИРЕНИЕ ПРЕДЕЛОВ ИЗМЕРЕНИЯ ВОЛЬТМЕТРОВ

 

по курсу “Метрология и электрические измерения”

 

 

для студентов специальностей

140205, 140211, 140604, 140605, 140606, 140607, 140608, 210106

очной, очно-заочной, заочной форм обучения

 

 

Нижний Новгород 2016 г.

Доц., к.ф.м.н. Охулков С.Н., ст. преп., Ершова Е.А.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5

РАСШИРЕНИЕ ПРЕДЕЛОВ ИЗМЕРЕНИЯ ВОЛЬТМЕТРОВ

6.1. Цель работы.

 

6.1.1. Изучить методы расширения пределов измерения вольтметров;

6.1.2. Изучить методы расчета сопротивления добавочных резисторов.

 

6.2. Основные теоретические положения.

 

Резистор, включенный последовательно с измерительным механизмом (ИМ), вращающий момент которого зависит от тока, и используемый для измерения напряжения, называется добавочным резистором. Его основное назначение - преобразовать напряжение в ток.

Ток Iо в цепи ИМ (Рис. 6.1.) определяется уравнением преобразования:

Uх

Iо = ---------,

Rим + Rд

 

где Uх - измеряемое напряжение;

Rим - сопротивление ИМ;

Rд - сопротивление добавочного резистора.

 

 

Рис. 6.1.

 

Добавочные резисторы служат также для расширения пределов измерения по напряжению уже готовых вольтметров и других приборов, например ваттметров, фазометров, имеющих параллельные цепи, включаемые под напряжение.

Если вольтметр имеет номинальный предел измерения Uн и сопротивление Rим и нужно расширить предел до U’н > Uн, то справедливо равенство:

 

Uн U’н

---- = ---------.

Rим Rим + R’д

 

Отсюда сопротивление резистора:

 

R’д = Rим (n - 1),

 

где n = U’н/Uн - и обычно называется множителем шкалы.

 

Добавочные резисторы изготовляются обычно из манганиновой проволоки, намотанной на каркас из изоляционного материала.

У вольтметров с верхним пределом измерения до 300В добавочные резисторы встраивают внутри корпуса прибора. При устройстве вольтметров с пределом измерения свыше 300В добавочные резисторы из-за их размеров и по условиям охлаждения устанавливают вне корпуса прибора.

В зависимости от точности подгонки добавочные резисторы подразделяются на классы: 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0.

 

6.3. Проведение опыта.

6.3.1. Соберите схему согласно рис. 6.2.

 

Рис. 6.2.

 

6.3.2. В данной работе в качестве поверяемого вольтметра используется миллиамперметр ИП с Uн=100мВ и добавочным резистором R’д = R12 (при этом его максимальное отклонение соответствует 100 В), контрольным является V2; а для случая ИП с добавочным резистором R11 - максимальное отклонение соответствует 50 В.

6.3.3. Включите стенд, затем тумблер включения питания ЛАТРа Т1 (S7) и наконец тумблер питания цепей постоянного тока (S6). Изменяйте переключателем ЛАТРа величину напряжения (V2) до получения измеряемого напряжения на приборе ИП.

6.3.4. Сделайте необходимое для расчетов количество замеров.

6.3.5. По окончании работы верните все аппараты в исходное положение и отключите стенд.

6.3.6. Для того чтобы определить величину сопротивления добавочного резистора измерительного прибора ИП, измерьте его внутреннее сопротивление с помощью LCR-мера.

6.4. Обработка результатов опыта.

 

6.4.1. Определите величину сопротивления добавочного резистора измерительного прибора ИП, для чего измерьте его внутреннее сопротивление.

 

6.5. Вопросы для самопроверки.

 

6.5.1. Какие вспомогательные элементы применяются для изменения пределов измерения магнитоэлектрических вольтметров?

6.5.2. Какого порядка должно быть сопротивление добавочного резистора к измерительному механизму с Rо = 1 Ом и падением напряжения на рамке

Uо = 10 мВ, для получения вольтметра с Uн = 10 В?

6.5.3. До какого значения напряжения будет расширен предел измерения вольтметра с сопротивлением рамки Rо = 1 Ом и падением напряжения на ней

Uо = 10 мВ при включении добавочного резистора Rд = 100000 Ом?