Порядок выполнения работы.

1. Ознакомиться с приборами и записать их технические характеристики.

Таблица 4.1

№	Наименование прибора	Тип	Предел измерения	Цена деления	Характеристика
1 2

2. Собрать схему согласно рис. и представить ее для проверки преподавателю.

3. Проверить положение стрелок измерительных приборов. Они должны находиться на нулевой отметке шкалы.

4. Подать напряжение на схему. Установить стрелку проверяемого вольтметра поочередно на всех числовых отметках шкалы при увеличении напряжения от нуля до номинального значения. Регулировать напряжение нужно так, чтобы стрелка поверяемого вольтметра постепенно подходила к первой числовой отметке шкалы, не переходя за нее. Показания приборов записать в табл. 4.2.

5. Произвести проверку вольтметра по тем же отметкам шкалы в обратном порядке, т. е. уменьшая напряжение от номинального значения до нуля. Данные наблюдений занести в табл. 4.2.

6. По данным измерений п.4 и 5 вычислить абсолютную и приведенную погрешности и поправки, выбирая для этого максимальное значение для каждой пары абсолютных погрешностей, полученных для данной отметки поверяемого вольтметра. Результаты вычислений записать в табл. 4.2.

7. По наибольшему значению приведенной погрешности определить класс точности поверяемого вольтметра и сравнить его с классом точности, указанным на циферблате.

8.Составить отчет по результатам выполненной работы.

Таблица 4.2

Показание приборов

Результаты расчетов

№

Ход вверх

Ход вниз

Средн. зн.

DU

g

d

U0

U

U0

U

U0

U

1

2

3

Контрольные вопросы.

1. Какие существуют погрешности измерительных приборов?

2. Как определяют поправки к показаниям прибора?

3. Что называется приведенной погрешностью прибора?

4. Что обозначает класс точности прибора?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 10

Измерение сопротивлений

Цель работы: 1. Изучить устройство и работу омметра, одинарного измерительного моста, косвенными методами и мегомметра. 2. Научиться производить измерения сопротивлений различными методами.

Общие теоретические положения.

Сопротивление — один из важнейших параметров электроустановок Известен ряд методов измерения сопротивлений. На выбор того или иного метода влияют особенности объекта измерения, требуемая степень точно­сти, а также сопротивление. По значениям сопротивления делятся на три группы: малые (10 Ом и менее), средние (10—IO⁵ Ом) и большие (свыше IO⁵ Ом). Малыми могут быть сопротивления обмоток электрических ма­шин и заземляющих устройств, большими — сопротивления изоляции. При измерении больших сопротивлений следует учитывать ли устранять вли­яние температуры, влажности, состояние поверхности объекта измерения На результат измерения малых сопротивлений влияют сопротивления из­мерительных проводов, контактов и контактные термоЭДС. Более пред­почтительными являются измерения сопротивлений на постоянном токе, так как при этом применяются приборы магнитоэлектрической системы, имеющие высокую чувствительность и точность, и исключаются погрешно­сти, связанные с влиянием емкости и индуктивности объекта измерения и электрической цепи.

В процессе выполнения настоящей работы приобретаются и совершен­ствуются умения измерять сопротивления мостом, омметром, мегомметром и при помощи амперметра и вольтметра.

Для того чтобы определить сопротивление участка цепи с помощью амперметра и вольтметра, амперметр включают последовательно, а вольтметр — параллельно ему. Включив амперметр и вольтметр по схемам рис. 1 или 2. измеряют значения тока и напряжения.

Рис.1 Рис.2

Зная показания амперметра и вольтметра, искомое сопротивление определяют по формуле:

R_Х=U/I.

Сопротивление может быть определено и с помощью омметра. Принципиальная схема омметра изображена на рис. 3.

Рис.3

В цепь источника тока с ЭДС Е включены последовательно известное ограничительное сопротивлении R_ОГР резистивный элемент R_Х и измеритель тока (И) магнитоэлектрической системы. Ток в цепи:

I=E/(R_ОГР+R_X).

При постоянных значениях Е и R_ОГР ток цепи I зависит только от сопротивления R_x, поэтому каждому значению сопротивления R_X соответствует определенное значение тока.

Следовательно, шкалу измерителя можно непосредственно отградуировать в единицах сопротивления (0м). Шкала прибора — обратная: нуль ее находится справа, что соответствует наименьшему сопротивлению и наибольшему току. Приступая к измерениям с помощью омметра, стрелку прибора нужно установить на нуль. Для этого необходимо замкнуть переключатель S, установить R_Х=0 и, регулируя R_ОГР ручкой, выведенной на переднюю панель прибора, установить стрелку измерителя на нуль. Затем переключатель 5 следует разомкнуть. Если в схеме прибора переключатель не предусмотрен, то при установке измерителя на нуль зажимы а и 6 нужно замкнуть накоротко толстым проводом.

Для точных измерений сопротивлений в лабораторных условиях широкое применение находят мосты постоянного тока. Простейшая схема моста постоянного тока показана на рис. 4.

Рис. 4

В три плеча моста включены сопротивления r₁, r₂ и r₃, в четвертое плечо — измеряемое сопротивление r_X. К точкам А и В присоединен источник питания, между точками С и О включен магнитоэлектрический гальванометр Г. Изменяя сопротивления r₁,r_2,r₃ можно добиться равновесия моста, при котором ток в цепи гальванометра отсутствует. В этом случае напряжение между точками С и D равно нулю, токи через сопротивления r₁ и r₂ одинаковы, токи через сопротивления r₃ и r_X также равны между собой. Учитывая это, можно написать

I₁r₁=I₂r₃, I₁r₂=I₂r_х.

Разделив почленно полученные уравнения, находим

r_х/r₃=r₂/r₁, r₁r_х=r₂r₃

Отсюда:

r_х=r₂r₃/r₁.

Разновидностью омметров являются мегомметры. Они предназначены для измерения сопротивления изоляции отдельных частей электротехнических установок по отношению к «земле» и друг к другу. Измерение сопротивления изоляции должно производиться при напряжении, по возможности равном рабочему, но не меньшем 100 В. Мегомметры состоят из источника напряжения (генератора постоянного тока) и измерительного прибора. Для измерения сопротивления зажим Л мегомметра присоединяют к одному проводу линии, а зажим 3—к другому проводу или к «земле». Вращая ручку мегомметра с частотой 120 об/мин, определяют по шкале сопротивление изоляции. Если провод оборван, то мегомметр покажет очень большое сопротивление изоляции (порядка 10⁶—10⁷ 0м). При коротком замыкании линии показания мегомметра близки нулю. В нормальной линии мегомметр фиксирует сопротивление нагрузки.

Схема присоединения мегомметра приведена на рис.5 А

В случаи измерения сопротивления изоляции между цепями, изолированными от земли, к которым относится сопротивление изоляции между жилами кабеля, зажимы “Л” и “^” присоединяются к обесточенным жилам кабеля, а зажим “Э” к броне кабеля.

Схема присоединения прибора в этом случаи приведена на рис. 5Б

А) Б)

Рис.5 Схемы включения мегомметра М4100/5

ПОДГОТОВКА К РАБОТЕ

1. Изучить схемы методов измерения. Обратите внимание на то, что:

на всех схемах R_x — измеряемое сопротивление, И — электроизмери­тельный прибор магнитоэлектрической системы;

на рис. 4 а показана схема моста, на рис. 3. — схема омметра;

схема на рис. 1и2 позволяет найти значение R_x по закону Ома;

на рис. 5, приводится схема измерения сопротивления мегомметром.

2. Изобразить эти схемы.

3. Ответьте на вопросы теста:

4. При измерении сопротивления мостом необходимо, регулируя R и отношение сопротивлений Rl/R2, уравновесить мост. Как это делают? —

а) устанавливают наибольшее показание измерителя И; б) добиваются нулевого показания измерителя.

5. Как находят R_x при измерении сопротивления мостом? — a) R_x = =RR₁ /R_2; б) значение R_x определяют по шкале измерителя И, градуиро­ванной в омах; в) все ответы верные.

6. .Как определяют значение R_x при помощи омметра? — a) R_x равно добавочному сопротивлению R_доб ; б) значение R_x показывает стрелка измерителя И, шкала которого градуирована в омах; в) все ответы верные.

Приборы и оборудование: источник постоянного тока (выпрямитель), вольтметр магнитоэлектрической системы (с известным сопротивлением R_V), амперметр магнитоэлектрической системы (с известным сопротивлением R_A), омметр, измерительный мост постоянного тока, мегомметр, три резистора, сопротивления которых предстоит измерять, электродвигатель трехфазного тока любой мощности, соединительные провода.

Порядок выполнения работы. 1 . Ознакомиться с приборами и другим оборудованием, предназначенными для выполнения лабораторной работы, записать их технические характеристики.

Прибор	Система	Условное обозначение системы	Предел измерения	Цена деления	Класс точности

2. Определить сопротивление трех резисторов методом вольтметра и амперметра. В зависимости от порядка измеряемой величины выбрать схему рис. 6.1 или 6.2. Повторить опыт при других значениях напряжения и тока. Вычислить среднее значение сопротивления для каждого резистора. Данные наблюдений и результаты вычислений занести в таблицу

Таблица

		Измеряемое сопротивление
N/N	Измеряемое сопротивле- ние	Методом вольтметра и амперметра				Методом омметра	методом моста
		U, B	I, A	RX, Ом	RX СР,Ом	R¢х, Ом	R¢¢Х, Ом
1
2	R1
3
4	R2
5
6	R3

2. По заводской инструкции ознакомиться со схемой и правилами эксплуатации омметра. Измерить сопротивление тех же резисторов омметром, результаты записать в таблицу.

3. Ознакомиться с устройством измерительного моста и правилами его пользования. Произвести измерение сопротивлений резисторов с помощью моста, результаты полученных измерений занести в таблицу.

4. Познакомиться с правилами выполнения измерений с помощью мегомметра.

5. Пользуясь мегомметром, измерить сопротивление изоляции обмоток трехфазного электродвигателя относительно его корпуса.

6. Составить отчет по результатам выполненной работы.

ВОПРОСЫ ЗАЧЕТА

1. Можно ли утверждать, что схему (рис. б, г) целесообразно применять при измерении сопротивлений, значения которых соизмеримы с сопротивлением вольтметра? — а) да; б) нет.

2. Чему равно сопротивление вольтметра, если в схеме (рис. г) показание вольтметра U₁ - 36 В, U₂ - 24 В и сопротивление R_x - 12 кОм? — а) 24 кОм; б) 12 кОм; в) 36 кОм.

3. Можно ли мегомметром измерить сопротивление обмотки возбуждения двигателя по­стоянного тока? — а) да; б) нет.

4. В какое положение необходимо установить переключатель в схеме (рис. в) при измерении малых сопротивлений? — а) 1; б) 2.

5. При каких сопротивлениях в схеме (рис, д) выше точность измерения? — а) малых;

б) средних.

6. Чему равно измеряемое сопротивление R_x (рис. д), если R₀ — 2 кОм, I₁ -25 мА, I₂- 50 мА? — а) I кОм; б) 2 кОм; в) 4 кОм

7. Какая погрешность измерения сопротивления омметром, если он показал 820 Ом, а при измерении мостом этого же сопротивления результат оказался равным 800 Ом? — а) R - 20 Ом; б)  R - 2,5 %; г) все ответы верные.

8. Чему равно соотношение сопротивлений R _1/ R₂ в схеме моста, если R_x - 400 Ом, R -40 Ом? – а) 10; б) 0,1; в) 1.

9. При измерении мостом получили R = 3,2 кОм, R₁/ R_{2 =} 0,01, а при измерении этого же сопротивления омметром — R_x = 32 Ом. Можно ли утверждать, что при измерении омметром

допущена ошибка? — а) да; б) нет.

10. Верно ли, что при измерении больших сопротивлений омметром получается более высокая точность измерения, чем амперметром и вольтметром? — а) да; б) нет.

И. Как можно определить сопротивление проводника (обмотки)? — а) вольтметром; 5) мостом; в) все ответы верные.

12. Верно ли, что при измерении средних и малых сопротивлений метод амперметра и вольтметра (рис. в) может дать более точный результат, чем омметр? — а) да; 6) нет.

13. Известно, что если переключатель находится в положении 2 (рис. в), то при увеличении R_x возрастает погрешность измерения сопротивления. Почему это происхо­дит? — а) из-за возрастающей погрешности измерения напряжения; б) из-за возрастающей погрешности измерения тока; в) все ответы верные.

14. Известно, что R_x меньше 10 Ом и больше I Ом. Каким методом можно измерить это сопротивление? — а) методом вольтметра; б) методом амперметра и вольтметра; в) все ответы верные

15. Какой метод измерения сопротивления более целесообразен, если его значение больше 300 Ом, но меньше 500 Ом? — а) метод вольтметра; б) метод замещен.

16. В чем сущность метода измерения cопротивления с помощью амперметра и вольтметра?

17. Какие существуют схемы включения амперметра и вольтметра для измерения сопротивления и когда какая схема применяется?

18. Какой закон электротехники лежит в основе метода измерения сопротивления с помощью амперметра и вольтметра?

19. Почему шкалу омметра градуируют справа налево?

20. Объясните принцип действия и условия равновесия измерительного моста.

21. Как практически измерить сопротивление изоляции?

22. Чему должно быть равно сопротивление изоляции между зажимами различных обмоток двигателя, а также между зажимами любой обмотки и корпусом, если изоляция не повреждена?