К контрольно-курсовой работе по дисциплине электрические измерения

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ И ЗАДАНИЯ

Уровень профессионального образования: высшее образование – бакалавриат

Направление подготовки: 13.03.02 Электроэнергетика и электротехника

Профили подготовки:

Электрооборудование и электрохозяйство предприятий,
организаций и учреждений

Электроснабжение

Квалификация выпускника: 63, академический бакалавр

Форма обучения: очная, заочная

Тула 2016 г.

ОБЩИЕ ОСОБЕННОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ

ПРИБОРАМИ РАЗЛИЧНЫХ СИСТЕМ

При использовании стационарных режимов в цепях переменного тока используют приборы, которые в зависимости от принципа действия измерительной системы определяют одно из следующих значений измеряемой величины:

а) действующее значение

б) среднее значение за половину периода (постоянная составляющая)

в) амплитудное (максимальное) значение за период

г) средневыпрямленное значение

Если кривые тока и напряжения симметричны относительно оси абсцисс, то действующее, среднее и амплитудное значения связаны между собой известными соотношениями:

1) Коэффициентом формы кривой (или );

2) Коэффициентом амплитуды (или ).

Очевидно, что значения этих коэффициентов зависят от формы кривой напряжения (тока). Так, для синусоиды

При несинусоидальных кривых значения коэффициентов и отличаются от этих значений. Чем ближе кривая измеряемой величины к прямоугольной форме, тем ближе к единице значения и , и наоборот, чем острее кривая, тем больше значения и по сравнению с соответствующими значениями коэффициентов для синусоиды.

Если измеряемая величина представляет собой несинусоидальную периодически изменяющуюся функцию, то ее можно представить в виде тригонометрического ряда. Отношение действующего значения основной гармоники ряда разложения к действующему значению всей кривой получило название коэффициента искажения

Для синусоиды

При несинусоидальной кривой тока или напряжения приборы различных систем будут вести себя по-разному и могут давать неодинаковые результаты измерения при одном и том же значении измеряемой величины.

Приборы электродинамической, электромагнитной, электростатической и термоэлектрической систем реагируют на действующее значение измеряемой величины, а приборы магнитоэлектрической системы – на постоянную составляющую измеряемой величины.

Рис.1 – формы кривой напряжения.

Приборы выпрямительной системы измеряют среднее по модулю значение измеряемой величины, а амплитудные электронные вольтметры – максимальное (амплитудное) значение. Но обычно всеми приборами (кроме магнитоэлектрических) пользуются для измерения действующих значений синусоидальных величин, и поэтому шкалы этих приборов градуируются в действующих значениях. Так, в выпрямительных приборах шкалы градуируется на напряжение , в амплитудных электронных вольтметрах на .Так как отношения и при несинусоидальной форме кривой отличаются от значений коэффициентов 1.11 и (для синусоиды), то выпрямительные и электронные приборы дают большую погрешность при измерении действующих значений несинусоидальной величины.

Посмотрим, что будут показывать приборы разных систем при различных формах кривой измеряемого напряжения (рис.1). Допустим, что .

В случае, приведенном на рис.1-а, магнитоэлектрический вольтметр покажет нуль, так как отсутствует постоянная составляющая; электродинамический вольтметр покажет 100 В; выпрямительный вольтметр покажет ; амплитудный электронный вольтметр покажет .

В случае, приведенном на рис.1-б магнитоэлектрический вольтметр покажет нуль, так как отсутствует постоянная составляющая; электродинамический вольтметр покажет ; выпрямительный вольтметр покажет ; амплитудный электронный вольтметр покажет .

В случае, приведенном на рис.1-в, при магнитоэлектрический вольтметр покажет постоянную составляющую ; электродинамический вольтметр покажет ; выпрямительный вольтметр покажет ; амплитудный вольтметр покажет .

В приведенной ниже таблице приведены некоторые виды простейших форм кривой напряжения (тока) и соответствующие им действующие и средние значения напряжения (тока), а также значения коэффициентов и .

В ряде практических случаев представляет интерес среднее значение измеряемой величины. В этом случае следует применять только приборы выпрямительной системы, так как даже отградуированные в средних значениях приборы других систем при отличии формы кривой измеряемой величины от синусоиды будут давать погрешность. Почти все типы приборов изменяют показания в зависимости от формы кривой измеряемой величины. Исключение составляют лишь приборы термоэлектрической и электростатической систем.