|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция |
Теоретическая часть. 39. 2. 1 Измерения. Основные понятия и постулаты39. 2. 1 Измерения. Основные понятия и постулаты Измерения – сложный процесс, включающий в себя взаимодействие целого ряда его структурных элементов. К ним относятся: - измерительная задача; - объект измерения; - принцип, метод и средство измерения и его модель; - условия измерения; - субъект измерения; - результат и погрешность измерения; Начальным элементом каждого измерения является его задача (цель). Задача любого измерения заключается определении значения выбранной (измеряемой) физической величины с требуемой точностью в данных условиях. Объект измерения – это реальный физический объект, свойства которого характеризуются одной или несколькими измеряемыми физическими величинами. Метод измерения – это совокупность физических принципов, на которых основаны измерения, например, применение эффекта Джозефсона для измерения электрического напряжения или эффекта Доплера для измерения скорости. Метод измерения – это прием или совокупность приемов сравнения измеряемой физической величины с ее единицей в соответствии с реализованным принципом измерения. Метод измерения должен по возможности иметь минимальную погрешность и способствовать исключению систематических погрешностей или переводу их в разряд случайных. Правильность измерений – это характеристика измерений, отражающая близость к нулю систематических погрешностей результатов измерений. Субъект измерения – человек.
39.2.2 Постулаты теории измерений Как и любая другая наука, метрология строится на основе ряда основополагающих постулатов, описывающих ее. Первым постулатом метрологии является постулат α: в рамках принятой модели объекта исследования существует определенная измеряемая физическая величина и ее истинное значение. Если, например, считать, что деталь представляет собой цилиндр (модель – цилиндр), то она имеет диаметр, который может быть измерен. Так как при различных целях исследований данному объекту могут быть сопоставлены различные модели, то из постулата α вытекает следствие α1: для данной физической величины объекта измерения существует множество измеряемых величин. Постулат β: истинное значение измеряемой величины постоянно. Следствие β1: для измерения переменной физической величины необходимо определить ее постоянный параметр – измеряемую величину. Постулат γ: существует несоответствие измеряемой величины исследуемому свойству объекта (пороговое несоответствие измеряемой величины) пороговое несоответствие принципиально ограничивает достижимую точность измерений при принятом определении измеряемой физической величины. Следствие γ1: истинное значение измеряемой величины отыскать невозможно. Следствие γ2: достижимая точность измерения определяется априорной информацией об объекте измерения.
39..2. 3 Сведения о средстве измерения Понятие «средство измерения» является одним из важнейших в теоретической метрологии. РМГ 29 - 99 определяет средство измерения как техническое средство, используемое при измерениях и имеющее нормированные метрологические свойства. Средство измерения содержит устройства (блоки, модули), которые выполняют эти элементарные операции. Такие устройства называются элементарными средствами измерений. В их число входят измерительные преобразователи, меры и устройства сравнения. Измерительный преобразователь – это техническое устройство, построенное на определенном физическом принципе и выполняющее одно частное измерительное преобразование, т.е. операцию преобразования входного сигнала X в выходной X1, информативный параметр которого с заданной степенью точности функционально связан с информативным параметром входного сигнала и может быть измерен с достаточной степенью точности. Мера – это средство измерений, предназначенное для воспроизведения и хранения физической величины одного (однозначная мера) или нескольких (многозначная мера) размеров, значение которых выражены в установленных единицах и известны с необходимой точностью. Устройство сравнения (компаратор) – это средство измерений, дающее возможность выполнять сравнение мер однородных величин или же показаний измерительных приборов. Средства измерений, используемые в различных областях науки и техники, чрезвычайно многообразны. Однако для этого множества можно выделить некоторые общие признаки, присущие всем средствам измерений независимо от области применения. По роли, выполняемой в системе обеспечения единства измерений, средства измерений делятся на: - метрологические, предназначенные для воспроизведения единицы и ее хранения или передачи размера единицы рабочим средствам измерений; - рабочие, применяемые для измерений, не связанных с передачей размера единиц. Подавляющее большинство используемых на практике средств измерений принадлежат ко второй группе. Метрологические средства измерений весьма немногочисленны. Они разрабатываются, производятся и эксплуатируются в специализированных научно-исследовательских центрах. По уровню автоматизации все средства измерений делятся на: - неавтоматические; - автоматизированные, производящие в автоматизированном режиме одну или часть измерительной операции; - автоматические, производящие в автоматическом режиме измерения и все операции, связанные с обработкой их результатов, регистрацией, передачей данных или выработкой управляющих сигналов. В настоящее время все большее распространение получают автоматизированные и автоматические средства измерений. Это связано с широким использованием в средствах измерений электронной и микропроцессорной техники. По уровню стандартизации средства измерений подразделяются на: - стандартизованные, изготовленные в соответствии с требованиями государственного или отраслевого стандарта; - нестандартизированные, предназначенные ля решения специальной измерительной задачи, в стандартизации требований в которых нет необходимости. По отношению к измеряемой физической величине средства измерений делятся на: - основные это средства измерений той физической величины, значение которой необходимо получить в соответствии с измерительной задачей; - вспомогательные – это средства измерений той физической величины, влияние которой на основное средство измерений или объект измерения необходимо учесть для получения результатов измерения требуемой точности.
39. 2. 4 Принцип действия ваттметра Принцип действия ваттметра основан на взаимодействии токов, протекающих по двум рамкам (катушкам), одна из которых подвижная (обмотка напряжения) 2 - 2, включаемая в цепь параллельно.
Рисунок 39. 1 – Схема включения ваттметра
Ток I2 в обмотке напряжения 2 - 2 пропорционален напряжению в контролируемой цепи и совпадает с ним по фазе. Ток совпадает по фазе с напряжением, потому что цепь обмотки напряжения ваттметра обладает практически чисто активным сопротивлением, а ток Ir равен току I нагрузки. Момент, действующий на подвижную обмотку, равен:
Мв р = С U I cos φ = CP, (39. 2)
где С – коэффициент пропорциональности. Поскольку противодействующий момент Мпр пропорционален углу поворота α стрелки, отклонение стрелки пропорционально измеряемой активной мощности Р. Для правильного включения ваттметра один из выводов токовой обмотки и дин из выводов обмотки напряжения отмечают звездочками (*). Эти выводы, называемые генераторными, необходимо включать со стороны источника питания. Ваттметр – прибор, имеющий назначение измерять работу, совершаемую электрическим током в единицу времени при прохождении тока через какой-либо проводник, так, например, ваттметр может дать число ватт, потребных для получения некоторой силы электрического света в каждую секунду каким-либо механизмом, приводимым в движение при посредстве электрического тока и т.д. Работа, совершаемая электрическим током в течение секунды (в ваттах), определяется произведением числа ампер, выражающего силу тока, проходящего через исследуемую часть цепи, на разность потенциалов, выраженную в вольтах, концов этой части цепи. Вследствие этого, различные ваттметры представляют собой в сущности не что иное, как электродинамометр, через одну катушку которого, приготовленную из толстой проволоки и имеющую небольшое числи оборотов ток, а другая катушка этого электродинамометра, имеющая обыкновенно большое число оборотов тонкой проволоки и часто последовательно соединенная с проводником большего сопротивления, вводится, как ветвь, параллельно исследуемой части цепи. Через эту катушку, очевидно, будет проходить ток, по величине пропорциональной разности потенциалов на концах изучаемой в отношении работы тока части цепи. Так как подвижная катушка электродинамометра испытывает вращающее действие, пропорциональное произведению сил токов в обеих катушках, то, в данном случае, это действие будет пропорционально произведению числа ампер – силы тока в данном проводнике на число вольт, выражающее разность потенциалов этого проводника, то есть будет пропорционально числу ватт, доставляемому током исследуемой части цепи. Подвижная катушка удерживается в своем первоначальном положении без отклонения закручиванием нити или пружинки, на которой она подвешена. Опытом определяется значение одного градуса такого кручения и тогда число градусов, на которое во время опыт произведено закручивание, для удержания подвижной катушки в ее первоначальном положении, дает прямо возможность определить число ватт развиваемых током.
39.2.5 Электронный трехфазный ваттметр - счетчик ЦЭ 6802 ТУ 25-7565.010 - 93 Назначение. Предназначен для измерения активной мощности и электроэнергии в трех- и четырехпроводных, трехфазных и двухпроводных однофазных цепях переменного тока. Для измерения реактивной мощности и энергии в трехфазных цепях переменного тока. Для поверки счетчиков активной электроэнергии класса 0,2иниже, поверки ирегулировки3-хфазных ваттметров и счетчиков реактивной энергии класса 0,5 и ниже. Для измерения величины тока и напряжения по 3-м фазам с точностью класса 0,2. Для проверки амперметров и вольтметров переменного тока класса 0,5 и ниже методом образцового прибора. Измерение величины напряжения и тока по трем фазам с точностью 0,2.
Область применения. Региональные, территориальные, городские и районные предприятия Гостехнадзора. Органы сертификации электроустановок. Метрологические, ремонтные службы. Предприятия- изготовители средств учета электроэнергии. Контрольно-измерительные лаборатории промышленных предприятий.
Нормативно - правовое обеспечение: - соответствие ГОСТ 22261 – 94 Средства измерений электрических и магнитных величин. Общие технические условия; - сертифицированы в Украине и СНГ; - внесены в Госреестр средств измерений Украины (№13548 - 93).
Особенности: - одновременная поверка от 1 до 8 счетчиков, имеющих телеметрические выходы; - автоматизированная обработка информации; - отображение результатов измерений на цифровом дисплее; - высокая временная и температурная стабильность; - возможность работы в составе компьютерных комплексов через интерфейс ИРПС; - индикация измеренных значений токов и напряжений раздельно по фазам в Вольтах и Амперах; - контроль частоты измерительных сигналов в Герцах; - контроль угла сдвига фаз (в градусах), значения cos φ; - имеет встроенную защиту от перегрузки, не критичен к подаче переменного напряжения до 450 Вт по параллельным цепям.
Характеристики надежности:
- межповерочный интервал - 1 год; - гарантийный срок эксплуатации - 3 года. Таблица 39.1 – Технические характеристики электронного трехфазного ваттметра – счетчика ЦЭ 6802
Счетчики ЦЭ 6802 используется как образцовый в составе установки МК 6801 для поверки и регулировки счетчиков электроэнергии. 39. 2. 6 Погрешности измерения ваттметром
Основными составляющими погрешности измерения ваттметром являются нормируемые в ГОСТ 84 76 – 93 погрешность, вызванная изменением температуры окружающего воздуха, отклонением напряжения от номинального. ГОСТ 22261 – 94 нормирует погрешность ваттметра при нормальных условиях, а именно (метрологические характеристики): - при температуре 200С 20С; - положение любое между горизонтальным и вертикальным 10 рабочей области; - ориентация прибора относительно магнитного поля земли - любая 50 от указанного направления ориентации; - частота 45-65 Гц.
Таблица 39. 2 – Пределы допускаемой погрешности
Для ваттметра, используемого в данной лабораторной работе, класса точности 0,2 предел допускаемой основной погрешности 0,2. Предел допускаемой дополнительной погрешности приборов, вызванной изменением температуры окружающего воздуха от нормальной до любой температуры в пределах, установленных рабочими условиями применения, на каждые 10 0С должен быть равен: - предел допускаемой основной погрешности для приборов соответствующих по климатическим условиям 2 – 4 группам по ГОСТ 22261 – 94; - 0,8 предела допускаемой основной погрешности - для приборов, соответствующих климатическим условиям 5-й группы по ГОСТ 22261 – 94; - 0,6 предела допускаемой основной погрешности – для приборов, соответствующих климатическим условиям 6 и 7-й группам по ГОСТ 22261 – 94 классов точности 0,2 и 0,5. Предел допускаемой дополнительной погрешности, вызванной отклонением напряжения от номинального (57,7; 127; 220 – фазное, 100; 220; 380 – линейное) в пределах рабочей области, при неизменном значении измеряемой мощности нормируется ГОСТ 8476-93 как равный пределу допускаемой основной погрешности ( 0,2). Суммарная погрешность результата измерений состоит из неисключенной систематической погрешности (НСП) и случайной погрешности. Вычисляем неисключенную систематическую погрешность по формуле (39.3):
Q(p)= ±| ∑Qi |, (39.3)
Таблица 39.3 – Значения коэффициента K
Вычисляем среднеквадратическое отклонение по формуле (39.4):
(39.4)
где хi – результат i-го единичного измерения; среднее арифметическое значение измеряемой величины.
По соотношению между Q(p) и S определяем, по какому из трех случаев будем проводить расчет: 1) если Q(p)/S<0,8, то НСП Θ(p) пренебрегают и принимают случайную погрешность (р) за погрешность результата измерений (39.5):
(р) = S(X)·ZP/2 = (р), (39.5)
2) если Q(p)/S > 8,то пренебрегают случайной погрешностью и принимают
(р) = Θ(p), (39.6)
3) если то доверительные границы погрешности результата измерений вычисляют по формуле (39.7):
, (39.7)
K Σ = , (39.8)
, (39.9) где К(Р) = 1,3 согласно таблицы 39.3, если число результатов наблюдений равно 3.
Результат измерения имеет вид:
, (39.10)
Поиск по сайту: |
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.013 сек.) |