Опис лабораторної роботи


Скачати 94.49 Kb.
НазваОпис лабораторної роботи
Дата17.04.2013
Розмір94.49 Kb.
ТипДокументи
bibl.com.ua > Фізика > Документи


Вимірювання потужності постійного електричного струму у віртуальному комп’ютерному середовищі LabVIEW


Опис лабораторної роботи



2007

1. Мета роботи

Ознайомлення з технологіями вимірювання потужності постійного електричного струму з застосуванням віртуального інтерактивного комп’ютерного середовища LabVIEW. Одержання відомостей про способи обліку похибок вимірювання у цьому випадку.
2. Обладнання, програмне та інформаційно-методичне забезпечення.

2.1. ЕОМ типу IBM PC. Програма LabVIEW 7.0 та методичні посібники для роботи з нею.

2.2. Інтерактивний електронний посібник Основи інформаційно-електронних технологій.
3. Теоретичні відомості

Повторіть питання обробки й представлення результатів прямих і непрямих вимірів. Ознайомтеся з наступними питаннями.

• Методи виміру потужності постійного електричного струму.

• Причини виникнення і способи обліку похибок при вимірі потужності постійного електричного струму.

• Пристрій, принцип дії й основні характеристики електродинамічних і ферродинамічних ватметрів.

• Пристрій, принцип дії й основні характеристики цифрових ватметрів.

• Метод непрямих вимірів потужності за допомогою амперметра і вольтметра, включаючи схеми підключення приладів, розрахункові формули для визначення потужності і способи розрахунку похибки.

• Зміст і способи реалізації методів вимірювання, використовуваних при виконанні роботи.

• Пристрій і характеристики засобів вимірів, використовуваних при виконанні роботи.

Вимірювання потужності в колах постійного і змінного струму робиться електродинамічними і ферродинамічними ватметрами, крім того, використовуються цифрові ватметри, у яких для знаходження потужності реалізована функція перемножування векторів струму і напруги. У лабораторних умовах електродинамічні ватметри дотепер використовуються частіше інших, вони випускаються у виді переносних приладів із класом точності 0,1-0,5.

У відсутність дорогих і складних електродинамічних і цифрових ватметрів зручно вимірювати потужність постійного струму побічно - за допомогою амперметра і вольтметра. У цьому випадку для визначення шуканого значення потужності Р спочатку знаходять значення сили постійного струму I і напруги U, після чого шукане значення обчислюють по формулі Р = IU.

При непрямих вимірах електричної потужності можливі дві схеми вмикання приладів (мал. 3.2.1а і 3.2.1б). У обох випадках на результатах вимірів позначається методична похибка, обумовлена злиттям внутрішнього опору вольтметра і/або амперметра. У схемі, поданій на мал. 3.2.1а, амперметр вимірює не струм навантаження, а суму струмів навантаження і вольтметра, у схемі, поданій на мал. 3.2.1б, - показання вольтметра визначаються не падінням напруги на навантаженні, а сумою падінь напруги на навантаженні й амперметрі.

2



Мал. 3.2.1. Різні схеми вмикання амперметра і вольтметра при вимірі потужності постійного струму

Отже, в обох випадках потужність, обчислена на підставі показань амперметра і вольтметра, буде відрізнятися від дійсного значення Рд. Першу схему краще використовувати, якщо RН<< RВ, другу - якщо RН>> RА, де RН - опір навантаження, a RВ і RА - внутрішній опір вольтметра й амперметра відповідно.

При виконанні непрямих вимірів потужності відповідно до описаної вище процедури абсолютна методична похибка вимірювання у випадку, зображеному на мал. 3.2.1.а, обчислюється по формулі:

(3.2.1)

а в другому випадку - по формулі:

(3.2.2)

Непрямі виміри потужності постійного струму методом амперметра і вольтметра проводять, використовуючи магнітоелектричні прилади. Інструментальна похибка цих приладів визначається класом точності, що звичайно знаходиться в межах від 0,5 до 2,5.

Оцінка граничної результуючої відносної інструментальної похибки непрямих вимірів потужності електричного струму проводиться по формулі:

(3.2.3)

де і - абсолютні похибки вимірів сили струму і напруги відповідно.
4. Опис лабораторного стенда

Лабораторний стенд являє собою Lab VIEW комп'ютерну модель, що розташовується на робочому столі персонального комп'ютера. На стенді (мал. 3.2.2) знаходяться дві моделі магнітоелектричного вольтамперметра, модель магазина опорів, модель УИП і модель КУ.

При виконанні роботи моделі засобів вимірів (див. [6]) служать для рішення описаних нижче задач.

Модель УИП використовується при моделюванні роботи джерела регульованої стабілізованої напруги постійного струму.
3



Мал. 3.2.2. Вид моделі лабораторного стенда на робочому столі комп'ютера при виконанні лабораторної роботи № 3.2 (1 - магнітоелектричні вольтамперметри, 2 - магазин опорів,3 - УИП, 4 - КУ)

Модель пристрою комутації (КУ) використовується для моделювання підключення вимірювальних приладів до електричної схеми у відповідності зі схемами, розглянутими вище. На лицьовій панелі КУ розташований тумблер вмикання КУ і світлові індикатори обраної схеми підключення приладів.

Схема з'єднання приладів при виконанні роботи показана на мал. 3.2.3.



Мал. 3.2.3. Схема з'єднання приладів при виконанні роботи №3. 2

4

5. Робоче завдання

5.1. Вивчіть опис роботи і рекомендованої літератури. Продумайте свої дії за комп'ютером.

5.2. Запустіть програму лабораторного практикуму і виберіть лабораторну роботу № 3.2 «Измерение мощности постоянного электрического тока» у групі робіт «Измерение электрических величин». На робочому столі комп'ютера автоматично з'являться модель лабораторного стенда з моделями засобів вимірів і допоміжних пристроїв (мал. 3.2.2.) і вікно створеного в середовищі MS Excel лабораторного журналу, що служить для формування звіту за результатами виконання лабораторної роботи.

Моделі магнітоелектричних вольтамперметрів використовуються при моделюванні процесу прямих вимірів постійної електричної напруги і сили постійного електричного струму методом безпосередньої оцінки.

Модель магазина опорів використовується при моделюванні роботи багатозначної міри електричного опору.

5.3. Ознайомтеся з розташуванням моделей окремих засобів вимірів і інших пристроїв на робочому столі.

5.4. Розрахуйте значення опору R, при якому струм у колі (мал. 3.2.1) складе не більш 3 А, при напрузі на виході УИП не більш 15 В (при розрахунку врахуйте внутрішній опір вольтамперметра й УИП).

5.5. Підготуйте до роботи модель УИП:

• уключите тумблер «СЕТЬ»;

• тумблер переключення піддіапазонів УИП установіть в положення «0-15 В»;

• за допомогою ручки плавного регулювання вихідної напруги установіть, орієнтуючись на стрілочний індикатор, нульову напругу на виході УИП.

5.6. Підготуйте до роботи магазин опорів, установивши за допомогою восьмидекадного перемикача опір магазина рівним значенню, розрахованому в п. 5.4.

5.7. Приступіть до виконання завдань лабораторної роботи.

Завдання 1. Виконання непрямих вимірів потужності постійного електричного струму в низькоомних колах

а) Підготуйте до роботи моделі магнітоелектричних вольтамперметрів:

• за допомогою КУ включіть прилади за схемою, зображеною на мал. 3.2.1а;

• установіть опір навантаження рівним значенню, розрахованому в п. 5.4;

• установіть перемикачі меж виміру і перемикачі множника меж вольтамперметрів у положення, при якому забезпечується найкраща якість вимірів при струмі в навантаженні в межах 400-500 мА;

• плавно підвищуючи напругу на виході УИП, добийтеся того, щоб показання амперметра установилися в діапазоні 400-500 мА.

б) Виконайте вимірювання потужності постійного електричного струму для випадку, коли вимірювальні прилади включені за схемою, зображеної на мал. 3.2.1а:

• не змінюючи регулювання засобів вимірів і УИП, встановлені в пункті «а», зніміть показання засобів вимірів;

• запишіть у звіт показання вольтамперметрів і магазина опорів, тип і клас точності приладів, обрані діапазони вимірів;

5

• збільшіть опір магазина до найближчого значення, кратного 10 Ом, зніміть і запишіть у звіт показання засобів вимірів;

• запишіть показання вольтметра й амперметра в звіт;

• не змінюючи напруги на виході УИП, продовжіть виміри, збільшуючи опір магазина в послідовності 100 Ом, 1 кОм, 10 кОм, 100 кОм, знімаючи і записуючи в звіт показання засобів вимірів.

Завдання 2. Виконання непрямих вимірів потужності постійного електричного струму у высокоомних колах

а) Виконайте вимір потужності постійного електричного струму в колі при різних значеннях опору R для випадку, коли вимірювальні прилади включені за схемою, зображеної на мал. 3.2.1б:

• не змінюючи напруги на виході УИП, переключіть КУ в положення 2 і установіть опір магазина рівним 100 кОм;

• зніміть показання вольтметра й амперметра. Запишіть отримані результати в звіт;

• не змінюючи напруги на виході УИП, продовжіть виміри, зменшуючи опір магазина в послідовності 100 кОм, 10 кОм, 1 кОм, 100 Ом, 10 Ом, значення, розраховане в п. 5.4, знімаючи і записуючи в звіт показання засобів вимірів.

5.6. Увага: при виконанні завдання змінюйте по необхідності межі вимірів вольтметра й амперметра так, щоб показання потрапляли в робочий діапазон засобів вимірів (рекомендується, щоб показання виявлялися якнайближче до межі шкали приладу).

5.7. Збережете результати.

5.8. Після зберігання результатів закрийте додаток LabVIEW і при необхідності виключіть комп'ютер.
6. Оформлення звіту

Звіт повинний бути оформлений відповідно до вимог. Рекомендовані форми таблиць для запису результатів приведені нижче.

• відомості про характеристики використаних засобів вимірів;

• необхідні електричні схеми;

• дані розрахунків, що проводилися при виконанні відповідних пунктів завдання;

• експериментальні дані;

• цілком заповнені таблиці звіту (див. табл. 3.2.1), а також приклади розрахунків, що виконувалися при заповненні таблиць;

• графіки залежності абсолютної і відносної похибок вимірів потужності від опору при різних схемах умикання;

• аналіз отриманих даних і вивід про особливості і якість проведених вимірів і за результатами проробленої роботи.
6

Таблиця 3.2.1.


7. Контрольні питання

  • Потрібно виміряти потужність постійного струму, рівну орієнтовно 1 Вт (10 Вт, 100 Вт, 1 кВт). Як це краще зробити, якщо потрібно, щоб відносна похибка вимірів Не перевищила 0,5% (10 мВт)?

  • Які електромеханічні механізми використовуються у ватметрах постійного струму?

  • Яка область значень потужності постійного струму доступна для виміру електромеханічними й електронними ватметрами?

  • У якому випадку переважно застосовувати електромеханічні, а в якому - електронні ватметри постійного струму? Яка зразкова похибка вимірів у цих випадках?

  • Назвіть основні джерела похибки при непрямому вимірі потужності постійного струму.

  • Яка функція перетворення електродинамічного ватметра?

  • Справний електродинамічний ватметр має клас точності 0,5 і шкалу від 0 до 100 Вт. Яка максимально можлива відносна похибка виміру потужності, якщо прилад показує 50 Вт?

  • У якому діапазоні частот можна використовувати електродинамічний ватметр?

  • Порівняйте точностні характеристики електродинамічних і ферродина-мічних ватметрів.

  • • Що можна віднести до істотних переваг ферродинамічних ватметрів?


7

Література

  1. Батоврин В.К. и др. LabVIEW: практикум по основам измерительных технологий: Учебное пособие для вузов. – М: ДМК Пресс, 2005.

  2. Кушнир Ф.В. Электрорадиоизмерения: Учебное пособие для вузов. – Л: Энергоиздат. 1983.

  3. РанневГ.Г., Тарасенко А.П. Методы и средства измеренийЖ Учебник для вузов. - М., Академия, 2003.

  4. Информационно-измерительная техника и технологии. Учебник для вузов. Под ред. Г.Г.Раннева. – М. Высшая школа., 2002.

  5. Опадчий Ю.Ф. Аналоговая и цифровая электроника. - М.: Горячая линия - Телеком. 2002.

  6. Курс лабораторних работ для дисциплины “Метрология, стандартизация, сертификация и аккредитация” Упорядочено преподавателями Власенко В.М., Чаповский М.З., Нефедова И.М.


Укладачі: Власенко В.М., Нефедова І.М.
Друк цього опису можна виконати з файла LR_3-2_druk.doc

Схожі:

Гершунский Б. С. Основы электроники и микроэлектроники К., Выща шк.,...
Опис виконання завдань лабораторної роботи, самостійної та індивідуальної роботи
Опис лабораторної роботи
Вимірювання параметрів гармонійної напруги за допомогою осцилографа у віртуальному
Опис лабораторної роботи
Вимірювання сили постійного електричного струму у віртуальному комп’ютерному середовищі LabVIEW
Опис лабораторної роботи
Вимірювання напруги змінного електричного струму у віртуальному комп’ютерному середовищі LabVIEW
Опис лабораторної роботи
Вимірювання частоти і періоду електричних сигналів у віртуальному комп’ютерному середовищі LabVIEW
Опис лабораторної роботи
Вимірювання частоти і періоду електричних сигналів у віртуальному комп’ютерному середовищі LabVIEW
Дослідження електричних кіл змінного струму Опис лабораторної роботи
Навчально-дослідний стенд для фізичного моделювання електронних пристроїв та методичний посібник для роботи на ньому
Вимірювання кута фазового зрушення у віртуальному комп’ютерному середовищі...
Придбання навиків вимірювання кута фазового зрушення. Одержання відомостей про характеристики і будову та навиків роботи цифрового...
Проектування та моделювання шифраторів Опис лабораторної роботи
Ознайомлення з принципом дії, основними властивостями та параметрами шифраторів, дослідження їх характеристик та логічних функцій,...
Проектування та моделювання шифраторів Опис лабораторної роботи
Ознайомлення з принципом дії, основними властивостями та параметрами шифраторів, дослідження їх характеристик та логічних функцій,...
Додайте кнопку на своєму сайті:
Портал навчання


При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання © 2013
звернутися до адміністрації
bibl.com.ua
Головна сторінка