Методические указания к лабораторным работам ПМ02 по профессии Электромонтер по ремонту и обслуживанию электрооборудования

Лабораторная работа № 6

Изучение работы измерительных приборов электромагнитной системы

ПМ.02. Проверка и наладка электрооборудования

МДК 02.02. Контрольно-измерительные приборы

Цель работы: изучить принцип работы приборов для замеров переменного тока

Материалы, оборудование: амперметр, вольтметр.

Основные теоретические сведения

Электромагнитная система. Принцип действия электромагнит­ной системы основан на взаимодействии катушки с ферромагнитным сердеч­ником. Ферромагнитный сердечник втягивается в катушку при любой поляр­ности протекающего по ней тока. Это обусловлено тем, что ферромагнетик располагается в магнитном поле катушки так, что поле усиливается. Следова­тельно, прибор электромагнитной системы может работать на переменном токе. Однако электромагнитные приборы являются всё-таки низкочастотны­ми, так как с ростом частоты сильно возрастает индуктивное сопротивление катушки.

Уравнение шкалы или передаточная функция электромагнитной измерительной системы выражается как:

2 ,

где 2 =dt;

- индуктивность катушки

Достоинствами приборов электромагнитной системы являются простота конструкции, способность выдерживать значительные перегрузки, возмож­ность градуировки приборов, предназначенных для измерений в цепях пере­менного тока, на постоянном токе. К недостаткам приборов этой системы можно отнести большое собственное потребление энергии, невысокую точ­ность, малую чувствительность и сильное влияние магнитных полей.

На практике применяют амперметры электромагнитной системы с преде­лами измерения от долей ампера до 200 А, и вольтметры - от долей вольта до сотен вольт. Основное использование в виде щитовых и лабораторных переносных низкочастотных амперметров и вольтметров (f = 0 … 5 кГц).Класс точности 0,5 … 2,5,потребляемая мощность Рсоб =1 … 6 Вт.

Порядок выполнения работы:

1. Ознакомиться с оборудованием

2. Изучить устройство прибора.

3. Изучить правила эксплуатации.

4. Составить отчет

5. Ответить на контрольные вопросы.

Содержание отчета:

1. Название и цель работы.

2. Оборудование для выполнения лабораторной работы

3. Описать устройство прибора.

4. Достоинства и недостатки приборов данной системы.

5. Выводы по работе.

6. Ответить на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы:

1. Какие классы точности приборов существуют?

2. Что указывается на шкале прибора?

3. Что такое характеристика прибора?

4. Выбор типа прибора.

Список литературы

1. Башарин С.А., Теоретические основы электротехники. Теория электрических цепей и электромагнитного поля. М, ЗАО «КЖИ «За рулем», М., ИЦ «Академия», 2004 год.

2. Евдокимов Ф.Е., Теоретические основы электротехники. М., ИЦ «Академия», 2004 год.

3. Макиенко Н. И. Общий курс слесарного дела. - М.: Высшая школа, 2002 год

4. Соколовский Г.Г., Электроприводы переменного тока с частотным регулированием, учебник. ИЦ «Академия», 2006 год.

5. Никитин Е.М. Краткий курс теоретической механики для ВТУЗов DJVU. М.: Главная редакция физико-математической литературы издательства "Наука", 2001. - 400 с.

6. Шишмарев В.Ю., Средства измерений, учебник. ИЦ «Академия», 2006 год.

Лабораторная работа № 7

Изучение работы измерительных приборов электродинамической системы

ПМ.02. Проверка и наладка электрооборудования

МДК 02.02. Контрольно-измерительные приборы

Цель работы:

Материалы, оборудование:

Основные теоретические сведения

Электродинамическая система - измерительный механизм содержит две измерительные катушки: неподвижную и подвижную. Принцип действия основан на взаимодействии катушек, электромагнитные поля кото­рых взаимодействуют в соответствии с формулой:

cos ,

где Mвр - вращающий момент; I1 - ток через неподвижную катушку;I 2 -

ток через подвижную катушку; - фазовый сдвиг между синусоидальными токами; М- коэффициент взаимной индуктивности катушек.

На основе электродинамического механизма в зависимости от схемы соеди­нения обмоток могут выполняться вольтметры, амперметры, ваттметры. Досто- инством электродинамических вольтметров и амперметров является высокая точность на переменном токе. Предел основной приведенной погрешности может быть 0,1.. .0,2 %, что является наилучшим достижимым показателем для измерителыахх приборов переменного тока. По другим показателям электродинамиче­ские приборы близки к электромагнитным. Электродинамические приборы ис­пользуются как образцовые лабораторные низкочастотные высокого класса точности измерительные приборы.

Класс точности 0,1 … 0,2,потребляемая мощность Рсоб = 1 Вт., частотный диапазон 0 … 5кГц.

1 - неподвижная катушка

2 - подвижная катушка

Порядок выполнения работы:

1. Ознакомиться с оборудованием

2. Изучить устройство прибора.

3. Изучить правила эксплуатации.

4. Составить отчет

5. Ответить на контрольные вопросы.

Содержание отчета:

1. Название и цель работы.

2. Оборудование для выполнения лабораторной работы

3. Описать устройство прибора.

4. Достоинства и недостатки приборов данной системы.

5. Выводы по работе.

6. Ответить на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы:

1. Какие классы точности приборов существуют?

2. Что указывается на шкале прибора?

3. Что такое характеристика прибора?

4. Выбор типа прибора.

Список литературы

1. Башарин С.А., Теоретические основы электротехники. Теория электрических цепей и электромагнитного поля. М, ЗАО «КЖИ «За рулем», М., ИЦ «Академия», 2004 год.

2. Евдокимов Ф.Е., Теоретические основы электротехники. М., ИЦ «Академия», 2004 год.

3. Макиенко Н. И. Общий курс слесарного дела. - М.: Высшая школа, 2002 год

4. Соколовский Г.Г., Электроприводы переменного тока с частотным регулированием, учебник. ИЦ «Академия», 2006 год.

5. Никитин Е.М. Краткий курс теоретической механики для ВТУЗов DJVU. М.: Главная редакция физико-математической литературы издательства "Наука", 2001. - 400 с.

6. Шишмарев В.Ю., Средства измерений, учебник. ИЦ «Академия», 2006 год.

Лабораторная работа № 8

Изучение принципа работы электросчетчиков

ПМ.02. Проверка и наладка электрооборудования

МДК 02.02. Контрольно-измерительные приборы

Цель работы: изучение принципа работы электросчетчиков.

Материалы, оборудование: счетчики однофазные и трехфазные

Основные теоретические сведения

Счетчик электроэнергии является прибором, реагирующим не только на значение энергии, но и на направление ее передачи. Поскольку измеряемая электроэнергия пропорциональна мощности нагрузки, то в дальнейшем мы будем оперировать понятием «направление мощности».

Как известно, в электрической цепи активная энергия передается от ее источника (генератора) к приемнику (нагрузке). Разрежем один из проводов, соединяющих источник питания с электроприемником, с целью включения последовательной обмотки измерительного прибора. Конец провода, обращенный к источнику питания, можно назвать генераторным, а другой конец, обращенный к нагрузке, - нагрузочным.
В распределительных сетях, предназначенных для электроснабжения промышленных предприятий, объектов сельского хозяйства и других объектов, активная и реактивная мощности, как правило, передаются в одном направлении. Это объясняется тем, что электроприемники представляют собой активно-индуктивные сопротивления, т. е. наряду с активной потребляют и реактивную энергию.

При наличии у потребителя компенсирующих устройств направления активной и реактивной мощности могут быть, противоположными. Однако в большинстве случаев учет реактивной энергии, отдаваемой потребителем в сеть, не производится.
В замкнутых сетях направления активной и реактивной мощности могут быть различными и изменяющимися в зависимости от режима работы. Диск счетчика должен вращаться только в направлении, указанном стрелкой, так как в противном случае показания счетчика будут уменьшаться. Поэтому в таких сетях необходимы счетчики со стопорами, причем по два - для каждого вида энергии. Заметим, что направление мощности от шин в линию принято считать положительным, а от линии к шинам отрицательным

Порядок выполнения работы:

1. Ознакомиться с оборудованием

2. Изучить устройство прибора.

3. Изучить правила эксплуатации.

4. Составить отчет

5. Ответить на контрольные вопросы.

Содержание отчета:

1. Название и цель работы.

2. Оборудование для выполнения лабораторной работы

3. Описать устройство прибора.

4. Достоинства и недостатки приборов данной системы.

5. Выводы по работе.

6. Ответить на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы:

1. Какие классы точности приборов существуют?

2. Что указывается на шкале прибора?

3. Что такое характеристика прибора?

4. Выбор типа прибора.

Список литературы

1. Башарин С.А., Теоретические основы электротехники. Теория электрических цепей и электромагнитного поля. М, ЗАО «КЖИ «За рулем», М., ИЦ «Академия», 2004 год.

2. Евдокимов Ф.Е., Теоретические основы электротехники. М., ИЦ «Академия», 2004 год.

3. Макиенко Н. И. Общий курс слесарного дела. - М.: Высшая школа, 2002 год

4. Соколовский Г.Г., Электроприводы переменного тока с частотным регулированием, учебник. ИЦ «Академия», 2006 год.

5. Никитин Е.М. Краткий курс теоретической механики для ВТУЗов DJVU. М.: Главная редакция физико-математической литературы издательства "Наука", 2001. - 400 с.

6. Шишмарев В.Ю., Средства измерений, учебник. ИЦ «Академия», 2006 год.

Лабораторная работа № 9

Определение погрешности измерений

ПМ.02. Проверка и наладка электрооборудования

МДК 02.02. Контрольно-измерительные приборы

Цель работы: определение погрешности измерительных приборов.

Материалы, оборудование: амперметр, ваттметр, вольтметр.

Основные теоретические сведения

Технические характеристики средства измерения отражаются все основные его свойства (погрешность, чувствительность, габариты, масса и т.д.). Технические характеристики средств измерений, влияющие на результаты и погрешности измерений, называют метрологическими характеристиками.

Основными метрологическими характеристиками любого электроизмерительного прибора и устройства являются класс точности или предел допускаемой основной погрешности. Для большинства типов приборов в стандартах на конкретные виды приборов устанавливается в качестве основной характеристики класс точности.

Класс точности является обобщенной характеристикой средств измерений, определяющей пределы допускаемых основных и дополнительных погрешностей. Основная погрешность-это погрешность средства измерений, используемого в нормальных для него условиях эксплуатации (температура окружающего воздуха, влажность воздуха, атмосферное давление и др.).

Для приборов, у которых основная погрешность больше 4%, класс точности не устанавливается, и приборы характеризуются предельным значением основной погрешности.

Погрешность измерения - оценка отклонения измеренного значения величины от её истинного значения. Погрешность измерения является характеристикой (мерой) точности измерения.

Пределы допускаемых основных и дополнительных погрешностей устанавливаются в виде абсолютных, относительных или приведенных погрешностей.

Абсолютная погрешность  прибора есть разность между показателем прибора Х_П и истинным значением Х измеряемой величины, т.е.: = Х_П - Х.

Точность измерения оценивается обычно не абсолютной, а относительной погрешностью - выраженной процентным отношением.

Относительная погрешность  прибора представляет собой отношение абсолютной погрешности к истинному значению измеряемой величины. Относительная погрешность, обычно выражаемая в процентах, равно:

.

В связи с тем, что истинное значение величины остается неизвестным, при оценке погрешностей его заменяют приближающимся к нему значением, найденным экспериментальным путем и называемым действительным. При проверке прибора действительное значение обычно принимается равным показанию образцового прибора.

Для оценки точности электроизмерительных приборов служит приведенная погрешность.

Приведенная погрешность  прибора есть выраженное в процентах отношение абсолютной погрешности к нормирующему значению Х_N:

.

Для приборов с нулевой отметкой на краю или вне шкалы нормирующее значение равно конечному значению диапазона измерений. Для приборов с двухсторонней шкалой, т.е. с отметками шкалы, расположенными по обе стороны от нуля, оно равно арифметической сумме конечных значений диапазона измерений.

Класс точности у различных средств измерений может выражаться одним числом или дробью.

В зависимости от способа, который используется для сравнения измеряемой величины с единицей измерения, электроизмерительные приборы подразделяются на приборы непосредственной оценки (вольтметр) и приборы сравнения, служащие для сравнения измеряемой величины с известными, которые иногда монтируются в прибор (мост для измерения сопротивления).

Приборы с непосредственным отсчетом, кроме того, подразделяются:

1. по принципу действия в зависимости от системы: приборы магнитоэлектрической, электромагнитной, электродинамической, электростатической систем; цифровые и т.д.

2. по степени точности: приборы классов точности 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0 .

Каждый, даже самый лучший прибор, имеет некоторую погрешность измерения. По степени точности приборы делят на 8 классов: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1; 1,5; 2,5; 4, причем самый точный прибор имеет класс 0,05. Погрешность тем меньше, чем ближе измеряемая величина к номинальному значению прибора. Поэтому предпочтительно использовать такие приборы, у которых во время измерения стрелка будет находиться во второй половине шкалы.

Порядок выполнения работы:

1. Ознакомиться с оборудованием

2. Определить класс точности каждого прибора

3. Дать характеристику приборам.

4. Составить отчет

5. Ответить на контрольные вопросы.

Содержание отчета:

1. Название и цель работы.

2. Оборудование для выполнения лабораторной работы

3. Описать характеристику каждого прибора по условным обозначениям.

4. Выводы по работе.

5. Ответить на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы:

1. Какие классы точности существуют?

2. Что называется абсолютной погрешностью?

3. Почему пользуются приведенной погрешностью?

4. Что влияет на точность измерений?

5. Достоинства комбинированных приборов.

Список литературы

1. Башарин С.А., Теоретические основы электротехники. Теория электрических цепей и электромагнитного поля. М, ЗАО «КЖИ «За рулем», М., ИЦ «Академия», 2004 год.

2. Евдокимов Ф.Е., Теоретические основы электротехники. М., ИЦ «Академия», 2004 год.

3. Макиенко Н. И. Общий курс слесарного дела. - М.: Высшая школа, 2002 год

4. Соколовский Г.Г., Электроприводы переменного тока с частотным регулированием, учебник. ИЦ «Академия», 2006 год.

5. Никитин Е.М. Краткий курс теоретической механики для ВТУЗов DJVU. М.: Главная редакция физико-математической литературы издательства "Наука", 2001. - 400 с.

6. Шишмарев В.Ю., Средства измерений, учебник. ИЦ «Академия», 2006 год.

Лабораторная работа № 10

Определение мощностей по показаниям приборов

ПМ.02. Проверка и наладка электрооборудования

МДК 02.02. Контрольно-измерительные приборы

Цель работы: определить мощность в сети.

Материалы, оборудование: вольтметр, амперметр, ваттметр.

Основные теоретические сведения

Электрическая мощность - физическая величина, характеризующая скорость передачи или преобразования электрической энергии. При изучении сетей переменного тока, помимо мгновенной мощности, соответствующей общефизическому определению, вводятся также понятия активной мощности, равной среднему за период значению мгновенной, реактивной мощности, которая соответствует энергии, циркулирующей без диссипации от источника к потребителю и обратно, и полной мощности, вычисляемой как произведение действующих значений тока и напряжения без учёта сдвига фаз.

По назначению и диапазону частот ваттметры можно разделить на три категории - низкочастотные (и постоянного тока), радиочастотные и оптические. Ваттметры радиодиапазона по назначению делятся на два вида: проходящей мощности, включаемые в разрыв линии передачи, и поглощаемой мощности, подключаемые к концу линии в качестве согласованной нагрузки. В зависимости от способа функционального преобразования измерительной информации и её вывода оператору ваттметры бывают аналоговые (показывающие и самопишущие) и цифровые.

НЧ-ваттметры используются преимущественно в сетях электропитания промышленной частоты для измерения потребляемой мощности, могут быть однофазные и трехфазные. Отдельную подгруппу составляют варметры - измерители реактивной мощности. Цифровые приборы обычно совмещают возможность измерения активной и реактивной мощности.

Чаще всего измерение мощности осуществляется одним прибором - ваттметром. Как было сказано ранее, для измерения мощности лучшей является электродинамическая система.

Ваттметр снабжен двумя измерительными элементами в виде двух катушек: последовательной и параллельной. По первой катушке течет ток, пропорциональный нагрузке, а по второй - пропорциональный напряжению в сети. Угол поворота подвижной части электродинамического ваттметра пропорционален произведению тока и напряжения в измерительных катушках:

α = k I U = k P

Схема включения ваттметра

При отсутствии ваттметра мощность определяется путем вычисления показателями вольтметра и амперметра.

Порядок выполнения работы:

1. Ознакомиться с оборудованием

2. Определить мощность сети при максимальной нагрузке.

3. Определить ток протекающий по двигателю, используя паспортную мощность.

4. Составить отчет

5. Ответить на контрольные вопросы.

Содержание отчета:

1. Название и цель работы.

2. Оборудование для выполнения лабораторной работы

3. Определение мощности всей нагрузки сети.

4. Выводы по работе.

5. Ответить на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы:

1. Что такое мощность, единицы измерения?

2. Как определяется мощность в однофазных сетях?

3. Как определяется мощность в трехфазных сетях?

4. Для чего необходимо знать мощность потребителя?

5. Выбор вводных кабелей по нагрузке.

Список литературы

1. Башарин С.А., Теоретические основы электротехники. Теория электрических цепей и электромагнитного поля. М, ЗАО «КЖИ «За рулем», М., ИЦ «Академия», 2004 год.

2. Евдокимов Ф.Е., Теоретические основы электротехники. М., ИЦ «Академия», 2004 год.

3. Макиенко Н. И. Общий курс слесарного дела. - М.: Высшая школа, 2002 год

4. Соколовский Г.Г., Электроприводы переменного тока с частотным регулированием, учебник. ИЦ «Академия», 2006 год.

5. Никитин Е.М. Краткий курс теоретической механики для ВТУЗов DJVU. М.: Главная редакция физико-математической литературы издательства "Наука", 2001. - 400 с.

6. Шишмарев В.Ю., Средства измерений, учебник. ИЦ «Академия», 2006 год.