Лабораторная работа Л-01-2

Исследование влияния на показание вольтметра частоты и формы кривой измеряемого напряжения

Цель работы:изучение влияния неинформативных параметров сигнала измеряемой величины на показания комбинированного аналогового прибора при измерении напряжения переменного тока.

Задачами лабораторной работы являются:

– изучение функциональной электрической схемы и метрологических характеристик комбинированного аналогового прибора в режиме измерения переменного напряжения;

– проведение эксперимента по определению влияния частоты измеряемого напряжения на показания прибора и оценивание частотной погрешности;

– проведение эксперимента по определению влияния формы кривой измеряемого напряжения на показания прибора;

– расчёт действительного значения напряжения по показаниям вольтметра при известной форме кривой измеряемого напряжения.

Используемое оборудование:

- комбинированный аналоговый прибор (тестер);

- функциональный генератор сигналов (сигналы ‑ синусоидальный, пилообразный и импульсный прямоугольной формы);

- источник постоянного напряжения.

Подготовка к работе

1.1 Изучите теоретический материал, относящийся к данной работе по литературе [1, С. 104-109] и [2, С. 176-179] и описание работы.

1.2 Подготовьте ответы к тесту (Приложение 2).

1.3 Действие аналоговых комбинированных приборов в режиме измерения переменных напряжений основано на преобразовании с помощью полупроводниковых диодов измеряемого переменного напряжения в ток, регистрируемый магнитоэлектрическим измерительным механизмом, отсчёт по шкале которого производится в значениях измеряемой величины.

Электрические схемы аналоговых комбинированных приборов в режиме измерения переменного напряжения приведены на рисунке 1, где ИМ –магнитоэлектрический измерительный механизм, R_д – добавочное сопротивление, VD₁...VD₄ – полупроводниковые диоды, U₁, U₂, U₃ – пределы измерений. U₁<U₂<U₃.

Рисунок 1 Электрические схемы аналоговых комбинированных приборов в режиме измерения переменного напряжения

а) - однополупериодная схема выпрямления, б) - двухполупериодная схема выпрямления

В однополупериодной схеме (рисунок 1, а) ток через ИМ, включенный последовательно с диодом VD, протекает только в один полупериод переменного напряжения u(t). В отрицательный полупериод, когда VD₁ заперт и его сопротивление велико, ток протекает через диод VD₂, включенный параллельно ИМ. Диод VD₂ защищает диод VD₁ от пробоя. Для уравнивания сопротивлений параллельных ветвей последовательно со вторым диодом включен резистор R, номинальное сопротивление которого должно быть равно сопротивлению цепи измерительного механизма R_им. Подвижная часть магнитоэлектрического измерительного механизма из-за её инерционности при частотах выше 20 Гц не успевает следить за мгновенным значением измеряемого сигнала и поэтому реагирует на средневыпрямленное значение (рисунок 2, а):

В двухполупериодной схеме выпрямления (рисунок 1, б) среднее значение тока через ИМ увеличивается вдвое по сравнению со значением тока при однополупериодном выпрямлении. В положительный полупериод ток проходит через VD₁, ИМ, диод VD₃. В течение отрицательного полупериода ток проходит через диоды VD₂, VD₄ и ИМ, т.е. ток через ИМ проходит в одном и том же направлении в оба полупериода (рисунок 2, б).

Рисунок 2 Формы кривых напряжения и тока при однополупериодном (а) и двухполупериодном (б) выпрямлении

Следовательно, показания прибора будут пропорциональны

Среднеквадратическое значение переменного напряжения U определяется как положительный квадратный корень из суммы квадратов мгновенных значений напряжения за период сигнала:

. (2)

Связь между среднеквадратическим и средневыпрямленным значением осуществляется через коэффициент формы

где для двухполупериодного выпрямления определяется по формуле (1).

Коэффициент формы для синусоидального напряжения равен 1,11 (см. Приложение 1).

При измерении напряжений и токов неинформативными параметрами сигнала измеряемой величины являются частота и форма.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: