Лабораторная установка и электрическая схема соединений

Все приборы, предназначенные для измерения синусоидальных напряжений или токов, проградуированы в действующих значениях измеряемой синусоидальной величины, независимо от принципа их действия. При искажении формы измеряемого напряжения или тока возникает дополнительная погрешность измерения, в некоторых случаях весьма значительная.

По принципу действия приборы, измеряющие переменное напряжение  (ток ), делятся на две группы:

1). Приборы, реагирующие на действующее (среднеквадратическое) значение измеряемой величины

,

где А – действующее (среднеквадратическое) значение измеряемой величины;

 - мгновенное значение измеряемой величины (напряжение или ток).

В импортных приборах возможность измерения среднеквадратического значения обозначается маркировкой “TrueRMS” (истинное среднеквадратическое - “rootmeansquare” = RMS).

При несинусоидальных напряжениях (токах) приборы данного типа показывают действующее значение, независимо от формы напряжения (тока). Для синусоиды действующее значение равно , т. е. в  раз меньше амплитуды синусоиды .

2). Приборы, реагирующие на средневыпрямленное значение измеряемой величины

,

где –средневыпрямленное значение измеряемой величины;

 - мгновенное значение измеряемой величины.

Средневыпрямленное значение синусоиды равно . Для получения на индикаторе прибора действующего значения синусоидальной величины при градуировке таких приборов учитывается коэффициент формы синусоиды

В данной работе выполняется сравнение показаний приборов различных систем при измерении напряжения (тока) имеющего форму прямоугольных импульсов
(рис. 2.2.1).

Рис. 2.2.1. Форма несинусоидального напряжения и тока при тестировании приборов.

Для напряжения (тока), имеющего форму рис. 2.2.1, действующее, средневыпрямленное и амплитудное значения совпадают (). Следовательно, показания приборов, реагирующих на средневыпрямленное значение измеряемой величины, будут в  раз больше показаний приборов, измеряющих действующее значение напряжения или тока, имеющего форму рис. 2.2.1.

Из испытываемых в данной работе приборов истинное действующее значение напряжения (тока) измеряют мультиметр РС5000 (блок 534, А2), электромагнитный вольтметр Э42700 (блок 512.1, А4) и электромагнитный миллиамперметр Э42700 (блок 532, А5). Аналоговый и цифровой мультиметры блока 510.1 (А3) и магнитоэлектрический миллиамперметр с выпрямителем Ц42300 (блок 532,А5) показывают средневыпрямленное значение измеряемой величины, умноженное на коэффициент формы синусоиды (1,11…).

Принципиальные электрические схемы экспериментов по измерению несинусоидальных напряжений и токов приведены на рис. 2.2.2 а и б..

 

а)	б)

 

Рис. 2.2.2. Принципиальные электрические схемы экспериментов по измерению синусоидального напряжения (а) и тока (б).

В схемах рис. 2.2.2 регулируемый источник несинусоидального напряжения G и переменный резистор R моделируют эквивалентный генератор, соответствующий цепи, в которой измеряются напряжения и токи.

Лабораторная установка (рис. 2.2.3) состоит из однофазного источника питания G1 (218), блока питания A1 (212.2) с выходом регулируемого по частоте и амплитуде несинусоидального напряжения, переменного резистора 330 Ом (А7 – блок резисторов 2330) и испытываемых приборов (блоки 510.1, 512.1, 532 или 534).

Схемы подключения мультиметров блоков А2 (534), А3 (510.1) и вольтметра А4 (512.1) при измерении напряжения приведены на рис. 2.2.3. При измерении напряжения мультиметры подключаются к источнику гнездами «V» и «COM». Все приборы на рис. 2.2.3 соединены параллельно и измеряют одно и тоже несинусоидальное напряжение «Генератора напряжений специальной формы» блока А1.

Схемы подключения мультиметров блоков А2 (534), А3 (510.1) и миллиамперметров блока А5 (532) при измерении тока приведены на рис. 2.2.4. При измерении тока мультиметры подключаются к цепи гнездами «A» («mA») и «COM». Все приборы на рис. 2.2.4 соединены последовательно и измеряют один и тот же несинусоидальный ток в цепи выхода «Генератора напряжений специальной формы» (блок А1) и переменного резистора 330 Ом (блок А7).

Однофазный источник питания G1 предназначен для безопасного питания блоков А1 (212.2) и приборов А2 (534) и А3 (510.1), требующих сетевого питания.

 

Рис. 2.2.3. Схема электрическая соединений
для измерения несинусоидального напряжения.

 

Рис. 2.2.4. Схема электрическая соединений
для измерения несинусоидального тока.

 

Перечень аппаратуры

Обозначение	Наименование	Тип	Параметры
G1	Однофазный источник питания	218	~ 220 В / 16 А
А1	Блок генераторов напряжения	212.2	Постоянное напряжение 0…+15 В, ток не более 200 мА
А2	Мультиметр	534	Цифровой мультиметр SANWA PC5000
А3	Блок мультиметров	510.1	Аналоговый мультиметр 7050, цифровой мультиметрMY60
А4	Вольтметр	512.1	Электромагнитный. Э42700; 0…10 В; кл.2,5
А5	Блок миллиамперметров	532	Э42700; 0…100 мА; кл.1,5 Ц42300; 30…100 мА; кл.2,5
А7	Блок резисторов	2330	Переменные резисторы 2х10 кОм; 330 Ом; 10 Ом