Изучение измерительнх преобразователей тока и напряжения цель работы




Скачать 231.59 Kb.
НазваниеИзучение измерительнх преобразователей тока и напряжения цель работы
Дата конвертации17.11.2012
Размер231.59 Kb.
ТипДокументы
ИЗУЧЕНИЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ


Цель работы: Изучение устройства и принципа действия измерительных преобразователей тока и напряжения.


1 Общие сведения

1.1 Трансформаторы тока


К измерительным органам ток обычно подводится от первичных измерительных преобразователей тока. Они обеспечивают изоляцию цепей тока измерительных ор­ганов от высокого напряжения и позволяют независимо от номи­нального первичного тока получить стандартное значение вторич­ного тока. Наиболее распространенными первичными преобразо­вателями тока являются измерительные трансформаторы тока.

Измерительные трансформаторы тока имеют стандарт­ный номинальный вторичный ток I2ном = 1; 5 А при любых значе­ниях номинального первичного тока I1ном; допускается изготовле­ние трансформаторов тока с номинальным вторичным током I2ном = 2; 2,5 А. Трансформаторы тока используют и в сетях на­пряжением до 1 кВ.

Для правильного действия релейной защиты требу­ется корректная работа трансформаторов тока при токах перегрузки электроустановки и токах короткого замыкания (КЗ), которые во много раз могут пре­вышать их номинальные первичные токи, особенно в сетях напря­жением до 1 кВ. Правильная работа быстродействующих уст­ройств защиты и автоматики должна обеспечиться при переход­ных процессах в трансформаторах тока. Особенностью измеритель­ных трансформаторов тока является то, что они работают в режиме, близком к режиму короткого замыкания. Первич­ная обмотка трансформатора ТА с числом витков ω1 включается в цепь первичного тока I1 сети, а к вторичной обмотке с числом витков ω2 подключаются цепи тока измерительных органов, на­пример измерительных реле тока КА1, КА2 с относительно малым сопротивлением (рисунок 1). Начала и концы обмоток трансфор­матора тока указываются на их выводах. Выводы первичной об­мотки Л1 и Л2 маркируются произвольно, а выводы вторичной об­мотки И1 и И2 – с учетом принятого обозначения выводов первич­ной обмотки. При этом за начало вторичной обмотки И1 прини­мается вывод, из которого мгновенный ток i2 направляется в цепь нагрузки, когда в первичной обмотке ток i1 направлен от начала Л1 к концу Л2. При такой маркировке мгновенное значение тока в обмотке реле имеет то же направление, что и при включении непосредственно в защищаемую цепь (без трансформатора).





Рисунок 1 – Измерительный трансформатор тока


На рисунке 1 показаны направления токов i1, i2 для некоторо­го момента времени и принятой намотки витков. Направление маг­нитного потока Фi при заданном направлении тока i1 определяет­ся по правилу буравчика. Ток i2 всегда направлен так, что раз­магничивает магнитопровод. При этом результирующий магнит­ный поток Ф, согласно закону полного тока, создается совместным действием магнитодвижущих сил (МДС) i1ω1 и i2ω2 обеих обмо­ток. Соотношение синусоидальных токов (напряжений, потоков) изображается обычно векторной диаграммой. Векторная диаграмма может быть изображена и имеет определенный смысл только при условии, что для каждой из величин выбрано условное положительное направление. Так, из диаграммы (рисунок 2) сле­дует, что ток отстает по фазе от тока на угол – ψ. Это означа­ет, что ток i2 достигает, например, положительного максимально­го мгновенного значения позже, чем ток i1, на время t = ψ/ω.





Рисунок 2 – Векторная диаграмма токов


Од­нако указанный момент времени становится неопределенным, если неизвестно, какое из двух возможных направлений тока счита­ется положительным. Если для одного положительного направле­ния ток отстает по фазе от тока на угол ψ, для другого (про­тивоположного) направления тока (при неизменном положи­тельном направлении тока ) угол сдвига фаз равен ψ + π (на рисунке 2 показано пунктиром). Поэтому при построении вектор­ной диаграммы первичного и вторичного токов трансформатора тока ТА необходимо задаться их условными положительными на­правлениями. Если для первичного тока принять положитель­ное направление от начала к концу обмотки, а для вторичного – от конца к началу обмотки, как показано стрелками на рисунке 1, то векторы МДС первичной и вторичной обмоток оказыва­ются направленными противоположно. При этом, согласно за­кону полного тока,


. (1)

Результирующая МДС Fнам создается частью тока , которая называется током намагничивания , т. е. .

Коэффициент трансформации трансформатора тока определяется по формуле:

, (2)


где ω1 – число витков первичной обмотки трансформатора тока;

ω2 – число витков вторичной обмотки трансформатора тока.

В соответствии с ГОСТ различают токовую, полную и угловую погрешности трансформаторов тока. Токовой погрешностью fI называется арифметическая разность между действительным вторичным током I2 и приведенным к вторичной цепи действительным первичным током:


, (3)


где I1 – первичный ток трансформатора тока.

Полной погрешностью трансформатора тока ε называется действующее значение разности произведения коэффициента трансформации на мгновенное значение вторичного тока и мгновенного значения первичного тока:


, (4)


где T – длительность периода первичного тока.

Угловой погрешностью δ трансформатора тока считается угол между векторами первичного и вторичного тока.

На основании опыта эксплуатации и теоретического анализа принято, что для обеспечения правильной работы большинства устройств релейной защиты погрешность трансформаторов тока не должна превышать по току ΔI = 10%, а по углу
δ – 70 . Эти требования обеспечиваются, если полная погрешность трансформаторов тока ε ≤ 10%, или иначе говоря, если ток намагничивания не превосходит 10% от тока I1, проходящего по трансформатору тока, то есть Iнам ≤ 0,1·I1.

Для оценки точности работы трансформаторов тока в схемах для абсолютно селективных защит важна полная погрешность (повышенная погрешность может привести к излишним срабатываниям), а для относительно селективных – токовая (повышенная погрешность может привести к отказу срабатывания).

При этом угловая погрешность δ не превышает нескольких электрических градусов, что считается приемлемым.

1.2 Трансформаторы напряжения


Напряжение подводится к измерительным органам от первичных измерительных преоб­разователей напряжения. Они, как и первичные измерительные преобразователи тока, обеспечивают изоляцию цепей напряжения измерительных органов от высокого напряжения и позволяют, не­зависимо от номинального первичного напряжения, получить стан­дартное значение номинального вторичного напряжения U2ном = 100 В. Одними из самых распространенных первичных преобразователей напряжения являются измерительные трансформаторы напряжения ТV.

Особенностью измерительного трансформатора напряжения яв­ляется режим холостого хода (близкий к холостому ходу) его вторичной цепи (рисунок 3). Первичная обмотка трансформатора ТV с числом витков ω1 включается на напряжение сети . Под действием напряжения по обмотке ω1 проходит ток намагничива­ния , создающий в магнитопроводе магнитный поток Ф. Магнитный поток, в свою очередь, наводит в первичной ω1 и вторичной ω2 обмотках ЭДС с дейст­вующими значениями со­ответственно E1 = 4,44f ω1Ф, E2 = 4,44f ω2Ф. От­сюда


. (5)





Рисунок 3 – Однофазный измерительный трансформатор напряжения


Отношение ω12 на­зывается коэффициентом трансформации и обозначается КU. В режиме холостого хода = 0, а ток в первичной обмотке
= . При этом и напряжение незначительно отличается от ЭДС . Поэтому

. (6)


Работа трансформатора с нагрузкой Zн (в виде, например, ре­ле напряжения КV) сопровождается прохождением тока и уве­личением (по сравнению с холостым ходом) тока (рисунок 4). Эти токи создают падение напряжения в первичной и вторич­ной обмотках, вследствие чего . Вторичное напряжение отли­чается от приведенного первичного по значению на и по фазе на угол δ. Поэтому трансформатор имеет две погрешности: погрешность напряжения

, (7)


и угловую погрешность, которая определяется углом δ между век­торами напряжений и .





Рисунок 4 – Схема замещения трансформатора напряжения


Значения погрешностей трансформатора напряжения опреде­ляются падением напряжения , которое увеличивается с ростом вторичной нагрузки (тока ). Вместе с ним возрастают и погреш­ности, поэтому нормальным режимом работы трансформатора на­пряжения является режим, близкий к холостому ходу.

В условиях эксплуатации трансформатор напряжения может работать с различными погрешностями. В зависимости от погреш­ностей по ГОСТ 1983 – 77Е установлены четыре класса точности: 0,2; 0,5; 1 и 3 соответственно погрешностям напряжения fU в про­центах.


1.3 Датчики Холла


Датчики компенсационного типа и датчики прямого усиления основаны на использовании эффекта Холла, который был обнаружен в 1879 году американским физиком Эдвином Гербертом Холлом. Эффектом Холла называется явление, связанное с воз­никновением поперечной разности потенциалов в пластине, помещенной в магнитное поле, если в продольном направ­лении этой пластины через электроды 1 – 2 протекает элек­трический ток I1 (рисунок 5). Значение напряжения Холла на электродах 3 – 4 для прямоугольной изотропной полупро­водниковой пластины, расположенной в однородном маг­нитном поле, определяется выражением


, (8)


где Rх – коэффициент Холла;

В – нормальная составляю­щая вектора магнитной индукции;

l, b, d – соответственно длина, ширина и толщина полупроводниковой пластины;

φ – функция, учитывающая зависимость напряже­ния Холла от соотношения геометрических размеров пла­стины, токовых и холловских электродов и свойств полу­проводника.





Рисунок 5 – Пластина Холла (θ – угол поворота эквипотенциальных линий под действием магнитного поля, называемый углом Холла)

Коэффициент Холла Rх определяется свойствами полу­проводникового материала

, (9)


где Ax – коэффициент, зависящий от механизма рассеяния носителей заряда в кристаллической решетке, Ax = 1 ÷ 1,93;

n, p – соответственно концентрации электронов и дырок;

μn, μp – подвижности соответственно электронов и дырок;

e – заряд электрона.

Генераторы Холла обладают определенной зависимостью чувствительности и начального выходного напряжения от температуры, тем не менее, эта зависимость может быть значительно компенсирована электронной схемой датчика тока.

Датчики прямого усиления используют эффект Холла. Магнитная индукция В и напряжение Холла, создаются измеряемым первичным током IP, который необходимо преобразовать в выходной ток датчика. Ток управления подается с помощью стабилизированного источника тока (рисунок 6).





Рисунок 6 – Принцип работы датчика прямого усиления,
основанного на эффекте Холла


Датчики прямого усиления способны измерять постоянный, переменный ток и токи других форм с гальванической изоляцией. Они отличаются низкой потребляемой мощностью и уменьшенными геометрическими размерами, а также относительно небольшим весом, в особенности для диапазона больших токов. Они обеспечивают отсутствие внутренних потерь в измеряемой цепи и особенно устойчивы к перегрузкам. Эти датчики сравнительно недороги и в основном применяются в промышленности.


1.4 Магнитодиоды


На основе магнитодиодного эффекта был предложен новый гальваномагнитный прибор – магнитодиод. Магнитодиод представляет собой полупроводниковый прибор с р-n-переходом и невыпрямляющим контактом (омическим или антизапирающим), между которыми находится область высокоомного полупроводника (рисунок 7). Отличие от обычных полупроводниковых диодов состоит только в том, что магнитодиод изготавливается из высокоомного полупроводника с проводимостью, близкой к собственной, и длина базы d в несколько раз больше длины диффузионного смешения носителей L, в то время как в обычных диодах d < L. В «длинных» диодах при прохождении электрического тока определяющими становится процессы, зависящие от рекомбинации и движения неравновесных носителей в базе и на поверхности.





Рисунок 7 – Структура «торцевого» магнитодиода


В прямом направлении при высоких уровнях инжекции проводимость магнитодиода определяется инжектированными в базу неравновесными носителями. Падение напряжения происходит не на р-n-переходе, как в диоде, а на высокоомной базе. Если магнитодиод, через который протекает ток, поместить в поперечное магнитное поле, то произойдет увеличение сопротивления базы. Сопротивление базы увеличивается и за счет повышения роли поверхностной рекомбинации отклоняющихся к поверхности полупроводника носителей. Эквивалентную схему магннтодиода можно представить в виде магкиторезистора с последовательно включенным усилителем. Типичная ВАХ «торцевого» магнитодиода приведена на рисунке 8.

Свойства магнитодиодов характеризуются вольтовой и токовой магниточувствительностями.





Рисунок 8 – Вольтамперная характеристика «торцевого»
магнитодиода


Вольтовая магниточувствительность γU определяется изменением напряжения на магнитодиоде при изменении магнитного поля на 1 мТл и постоянном значении тока через магнитодиод


, (10)


где LE – усредненный путь, проходимый носителями за время жизни в направлении внешнего электрического поля;

γ = qU/ckT – коэффициент неравновесности при высоких уровнях инжекции.

Токовая магниточувствительность γI определяется изменением тока через магнитодиод при изменении магнитного поля на 1 мТл и постоянном напряжении на магнитодиоде


. (11)


Обычно при больших скоростях поверхностной рекомбинации наблюдается зависимость времени жизни носителей от магнитного поля. Если скорость поверхностной рекомбинации на двух гранях одинакова, то время жизни носителей с увеличением магнитного поля уменьшается. Если на одной грани скорость поверхностной рекомбинации больше, чем на другой, то при отклонении носителей к первой наблюдается уменьшение, а ко второй – увеличение времени жизни, В соответствии с этим меняется и длина диффузионного смещения. Если изменение эффективного времени жизни достаточно велико, то оно может превысить влияние изменения подвижности и искривления линий тока и будет определять магниточувствнтельность магнитодиода.


1.5 Герконовое реле


Герконовые реле – это электромагнитные реле с герметизированными магнитоуправляемыми контактами. Значительными недостатками электромеханических реле являются наличие открытых ненадежных контактов, подверженных влиянию окружающей среды, а также относительно большое время срабатывания из-за значительной массы подвижного якоря. Попытка ослабить эти недостатки привела к созданию герконовых реле. Основной элемент этого реле – герметизированный магнитоуправляемый контакт (геркон). Основная часть герконового реле – это заполненная инертным газом стеклянная колба 1 (рисунок 9) с впаянными в нее пружинящими пластинами из ферромагнитного материала 2 и обмоткой 3. Пластины одновременно являются магнитопроводом, подвижными частями реле и контактными пружинами. В нормальном режиме пластины разомкнуты и цепь управления разорвана. Ток в обмотке вызывает магнитный поток Ф, проходящий по пластинам. Он создает электромагнитную силу, стремящуюся притянуть пластины к друг другу. Пластины смыкаются и замыкают управляемую цепь, если электромагнитная сила превышает механические силы упругости пластины. Геркон имеет малые размеры, его длина l ≈ 30…..50 мм, диаметр стеклянной колбы D ≈ 3…5 мм, а зазор между пластинами – десятые доли миллиметра.





Рисунок 9 – Устройство герконового реле


В связи с малой инерционностью пластин герконовое реле может следовать за изменением синусоидального напряжения и в течение периода срабатывать дважды.

Создано множество различных конструкций герконовых реле и с одним, и с несколькими герметизированными контактами. У многоконтактных реле внутри обмотки расположено несколько герконов. В логической части устройств релейной защиты применяются многоконтактные реле РПГ – 2 и РПГ – 5. Имеется предположения по использованию герконов в качестве измерительных органов, например токовой защиты. Конструктивные особенности герконового реле обеспечивают высокую надежность коммутации, малое время срабатывания (tс.р ≈ 0,001с), длительный срок службы (до 108-1012 срабатываний).


1.6 Пояс Роговского


Рассмотрим длинную катушку в магнитном поле (рисунок 10, а). Ее можно представить как совокупность замкнутых витков и прямолинейных отрезков, соединяющих витки (рисунок 10, б). Если магнитное поле быстро уменьшается до нуля, то по цепи катушки протечет некоторый заряд, обусловленный кратковременной ЭДС индукции в круговых витках и в прямолинейных отрезках. Действие прямолинейных отрезков можно исключить, если сделать катушку двухслойной (рисунок 10, в), так как в этом случае прямолинейные отрезки внутренней и наружной обмоток вызывают противоположные токи во внешней цепи, и поэтому остается только действие витков катушки.





Рисунок 10 – Схема пояса Роговского

Величина заряда, протекающего в цепи за время исчезновения поля. Если n – число витков катушки на 1 см длины (в обоих слоях), то на элементе длины ds катушки будет n·ds витков, которые дадут заряд


, (12)


где S – площадь каждого витка в см2;

r – полное сопротивление цепи;

Hs – проекция напряженности магнитного поля на ds.





Рисунок 11 – Измерение магнитного напряжения в поле прямого тока.
Пояс Роговского охватывает ток один раз


Полный заряд, прошедший по цепи


. (13)





Рисунок 12 – Пояс Роговского охватывает ток два раза


В выражении (13) интегрирование производится по контуру l, совпадающему с осью катушки. Заряд оказывается пропорциональным магнитному напряжению UM, и поэтому, изгибая катушку должным образом, можно измерить магнитное напряжение по любому контуру.

Если изогнуть пояс Роговского таким образом, чтобы образовался замкнутый контур, охватывающий ток (рисунок 11), и затем выключить ток, создающий магнитное поле, то отброс баллистического гальванометра укажет магнитное напряжение по замкнутому контуру. При этом легко убедиться, что отброс гальванометра не изменяется при любом изгибании пояса Роговского, пока образованный им контур охватывает ток один раз. Если замкнутый контур охватывает ток два раза (рисунок 12), то и отброс гальванометра возрастает вдвое. Если пояс образует замкнутый контур, не охватывающий ток, то гальванометр не дает никакого отброса.

Пользуясь поясом Роговского, можно измерить магнитное напряжение по любому контуру, замкнутому или разомкнутому, и в любом магнитном поле, независимо от того, создано ли это поле контурами с током или магнитами. На сегодняшний день на основе пояса Роговского выполнено большое количество датчиков и измерительных преобразователей для измерения тока.


2 Устройство лабораторного стенда


Лабораторный стенд изображен на рисунке 13.





Рисунок 13 – Внешний вид лабораторного стенда

На лицевой панели лабораторного стенда расположены два амперметра (один служит для измерения постоянного тока, другой – переменного тока), два вольтметра (также постоянного и переменного напряжения). С торцевой стороны в лабораторный стенд вмонтированы два трансформатора тока, трансформатор напряжения, датчик Холла, магнитодиод, а также герконовое реле. Все элементы лабораторного стенда имеют на лицевой панели контактные выводы.

На лицевой панели лабораторного стенда расположен светодиод, сигнализирующий о включении питания лабораторного стенда. С левой стороны от светодиода расположен задатчик напряжения для изучения магнитодиодов и датчиков Холла, а с правой стороны – задатчик тока.

Схема подключения датчика Холла, магнитодиода и геркона представлена на рисунке 14.





Рисунок 14 – Схема подключения датчика Холла,
магнитодиода и геркона


3 Порядок выполнения работы

3.1 Изучение трансформаторов тока


1 Ознакомить с устройством лабораторного стенда.

2 Собрать схему представленную на рисунке 15.





Рисунок 15 – Схема испытания трансформатора тока ТТ1


Амперметр А1 на рисунке 15 – это амперметр переменного тока на лицевой панели лабораторного стенда, а амперметр А2 – это мультиметр.

3 Выставить напряжение на ЛАТРе равным нулю, а ползунок реостата поставить на максимальное значение сопротивления, включить ЛАТР в сеть. Ползунок реостата переместить в среднее положение, после чего ЛАТРом добиться значения силы тока в первичной обмотке трансформатора тока ТТ1 порядка 2 А. При измерении значений силы тока следует учитывать, что для трансформатора ТТ1 силе тока на входе равной 1 А должен соответствовать ток на выходе порядка 1 мА.

4 На выходе трансформатора тока измерить величину силы тока при помощи мультиметра. Трансформатор ока ТТ1 содержит в своей конструкции выпрямительную схему и поэтому с его вторичной обмотки снимается унифицированный сигнал постоянного тока от 0 до 5 мА.

5 Повторить пункты 2 – 4 для трансформатора тока ТТ2. Схема испытания трансформатора тока ТТ2 представлена на рисунке 16.

6 По полученным данным рассчитать величину токовой погрешности fI по формуле (3) для обоих трансформаторов тока.

7 На основе измеренных и рассчитанных данных сделать вывод о пригодности трансформаторов тока.





Рисунок 16 – Схема испытания трансформатора тока ТТ2


3.2 Изучение трансформаторов напряжения


1 Собрать схему, представленную на рисунке 17.





Рисунок 17 – Схема испытания трансформатора напряжения ТН


Вольтметр V1, изображенный на рисунке 16 – это вольтметр в составе ЛАТРа, а вольтметр V2 – вольтметр переменного тока на лицевой панели стенда.

2 При помощи ЛАТРа подать напряжение на вход трансформатора (порядка 200 – 250 В).

3 Измерить значения входного и выходного напряжений

4 На основании полученных данных определить коэффициент трансформации трансформатора напряжения по формуле (6).

5 По формуле (7) рассчитать величину погрешности напряжения трансформатора напряжения.

6 На основании измеренных и рассчитанных данных сделать вывод о пригодности трансформатора напряжения.


3.3 Изучение магнитодиодов


1 Соединительными проводами соединить клеммы амперметра постоянного тока и клеммы 1 и 2. Клеммы 3 и 4 магнитодиода подключить к клеммам вольтметра постоянного тока, как показано на рисунке 17.





Рисунок 17 – Схема подключения при испытании магнитодиода


Амперметр изображенный на рисунке 17 – это мультиметр.

2 Подключить лабораторный стенд к сети, при этом загорится светодиод на его лицевой панели.

3 Задатчиком напряжения, расположенным на лицевой панели стенда, подать напряжение на магнитодиод (10 В).

4 При помощи мультиметра снять значение силы тока, протекающего в цепи магнитодиода (клеммы 3 и 4).

5 Задатчиком тока, расположенным на лицевой панели стенда изменить значение силы тока в цепи и проследить, как меняются показания мультиметра.

6 Повторить пункты 4 и 5 еще четыре раза, по результатам измерений построить график зависимости Iвых = f(Iвх).

7 Обесточить лабораторный стенд, разобрать схему.


3.4 Изучение датчиков Холла


1 Соединительными проводами соединить токовые входы датчика Холла (клеммы 1 и 2) с клеммами амперметра постоянного тока, клеммы вольтметра постоянного тока с клеммами цепи питания (клеммы 7 и 8).

2 Подключить лабораторный стенд к сети, при этом загорится светодиод на его лицевой панели.

3 Установив напряжение в цепи питания порядка 10 В, подать ток на вход датчика Холла.

4 При помощи мультиметра снять значение напряжения с выхода датчика Холла (клеммы 5 и 6), значение напряжение на выходе составляет порядка
10 – 20 мВ.

5 Изменить значение силы тока подаваемого на вход датчика Холла и проследить как при этом изменяются показания мультиметра.

6 Повторить пункты 4 и 5 еще четыре раза и по полученным данным построить график зависимости Uвых = f(Iвх).


3.5 Изучение герконовых реле


1 Соединительными проводами соединить клеммы амперметра постоянного тока с клеммами обмотки герконового реле (клеммы 1 и 2).

2 Подключить лабораторный стенд к сети, при этом загорится светодиод на его лицевой панели.

3 К клеммам геркона подсоединить мультиметр в режиме «прозвонки».

4 Подать ток на обмотку герконового реле.

5 Из показаний амперметра определить силу тока срабатывания и отпускания герконового реле.

Герконовое реле срабатывает, если мультиметр подает звуковой сигнал.

6 На основании полученных данных сделать выводы о пригодности применения герконовых реле в качестве измерительных преобразователей тока.


4 Метрологическое обработка результатов измерений


Результат любого измерения всегда содержит в своем значении некоторую погрешность, поэтому при проведении измерений задача заключается не только в нахождении самой измеряемой величины, но и в оценке допущенной при ее измерении погрешности.

Разность между приближенным значением числа и его точным значением называется абсолютной погрешностью этого числа.

Отношение абсолютной погрешности приближенного числа к самому этому числу называется относительной погрешностью

Из-за наличия случайных погрешностей результаты измерений также представляют собой случайные величины, поэтому истинное значение хист измеряемой величины указать нельзя. Можно установить некоторый интервал значений измеряемой величины вблизи полученного в результате измерений значения хизм, в котором с определенной вероятностью содержится хист. Тогда результат измерений можно представить в следующем виде:


, (14)


где х – погрешность измерений.

Если проведено n измерений величины х, то за лучшую оценку истинного значения результата измерений принимается среднее арифметическое значение


, (15)


где хi результат i-го измерения.

Произведем оценку случайной погрешности измерения с помощью стандартной или средней квадратичной погрешности.

Средней квадратичной погрешностью называется величина


, (16)


где n – число наблюдений.

Средняя квадратичная погрешность среднего арифметического S определяется следующим соотношением


, (17)


где Sn – результат отдельного измерения

Пусть а – вероятность того, что результат измерений отличается от истинного на величину, не большую, чем Δх. Вероятность а в этом случае не название доверительной вероятности, а интервал значений измеряемой величины от -Δх до + Δх, называемый доверительным интервалом.

Определим доверительный интервал, чем он больше, тем с большей вероятностью хист попадает в этот интервал.


, (18)


где ta,n – коэффициент Стьюдента.

Значения коэффициента Стьюдента в зависимости от а и n приведены в таблице 1. Окончательно границы доверительного интервала устанавливаются с учетом систематической погрешности Δхсист. Систематическая погрешность, как правило, указана в паспорте или на шкале прибора, а в простейших случаях может быть принята равной половине цены деления младшего разряда шкалы. Суммарная погрешность определяется из следующего соотношения:


. (19)


Определенная согласно (19) величина Δх является абсолютной погрешностью. Очевидно, что при одном и том же значении Δх результат может оказаться достаточно точным при измерении некоторой большой величины, тогда как при измерении малой величины его точность будет недостаточной.


Таблица 1 – Значение коэффициентов Стьюдента

а = 0,68

а = 0,95

а = 0,99

n

ta,n

n

ta,n

n

ta,n

2

2,0

2

12,7

2,0

63,7

3

1,3

3

4,3

1,3

9,9

4

1,3

4

3,2

1,3

5,8

5

1,2

5

2,8

1,2

4,6


Относительная погрешность определяется как


, (20)


и выражается, обычно, в процентах.

Для обработки результатов проведения измерений предлагается следующая последовательность действий.

1 По формуле (15) вычисляется среднее значение из n измерений.

2 По формуле (16) определяется среднеквадратичная погрешность среднего арифметического значения.

3 Задается доверительная вероятность α и определяется коэффициент Стьюдента ta,n для заданного α и числа произведенных измерений n по таблице 1.

4 По формуле (19) вычисляется абсолютная погрешность результата измерений.

5 По формуле (20) оценивается относительная погрешность результата измерений.

6 Окончательный результат записывается в виде


. (21)

5 Техника безопасности



При выполнении лабораторной работы необходимо придерживаться следующих правил:

1 Перед началом сборки схем установить, какими выключающими уст­ройствами подается в схему напряжение и убедиться, что выключающие уст­ройства находятся в отключенном положении.

2 При сборке схемы не следует применять излишне длинных соедини­тельных проводов и слишком коротких (в натяжку).

3 Включать лабораторный стенд разрешается только после проверки преподавателем правильности сборки схемы.

4 Строго соблюдать последовательность работ, указанную в задании.


6 Контрольные вопросы


1 Устройство и принцип действия трансформаторов тока.

2 Какими погрешностями характеризуются трансформаторы тока, как они рассчитываются и чем обусловлено их наличие?

3 Устройство, принцип действия трансформаторов напряжения.

4 Какими погрешностями характеризуются трансформаторы напряжения, как они рассчитываются и чем обусловлено их наличие?

5 В чем заключается эффект Холла?

6 Принцип работы датчика прямого усиления основанного на эффекте Холла.

7 Что представляет собой магнитодиод?

8 Построение датчиков тока на основе датчиков холла и магнитодиодов.

9 Устройство и принцип действия герконового реле.

10 Принцип работы пояса Роговского.


Список использованных источников


1 В.А. Андреев. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения. - М: Высш. шк., 1991.

2 И.С. Таев. Электрические аппараты управления. - М: Высш. шк., 1984.

3 Г.И. Котенко. Гальваномагнитные преобразователи и их применение. – Л.: Энергоиздат. Ленингр. отд-ние, 1982. – 104 с.

4 И.М. Викулин, Л.Ф. Викулина, В.И. Стафеев. Гальваномагнитные приборы. – М.: Радио связь, 1983. – 104 с.

5 В.В. Брайко, И.П. Гринберг, Д.В. Ковальчук, С.Г. Таранов. Гальваномагнитные преобразователи в измерительной технике. – М.: Энергоатомоиздат, 1984. – 360 с.


Добавить в свой блог или на сайт

Похожие:

Изучение измерительнх преобразователей тока и напряжения цель работы icon«Активное сопротивление в цепи переменного тока»
Цель урока: Получение и вывод формулы переменного тока. Изучение влияния активного сопротивления на переменный ток, вывод формулы...

Изучение измерительнх преобразователей тока и напряжения цель работы iconЗадача: Часть I: 1 определение коэффициента передачи напряжения в каждой цепи
Цель работы: изучение трех цепей переменного тока, содержащих: а два резистора, б конденсатор и резистор, в катушку индуктивности...

Изучение измерительнх преобразователей тока и напряжения цель работы iconИспытание трехфазного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором
Цель работы: Снятие рабочих характеристик асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором методом торможения генератором постоянного...

Изучение измерительнх преобразователей тока и напряжения цель работы iconПовышение качества стабилизации выходного напряжения преобразователей частоты на основе инверторов тока за счет применения адаптивных регуляторов
Ведущая организация: Институт проблем точной механики и управления ран, г. Саратов

Изучение измерительнх преобразователей тока и напряжения цель работы iconЛабораторная работа №1 «Последовательное соединение проводников и проверка падения напряжения в отдельных проводниках»
Изучить методы измерения тока, напряжения, мощности и сопротивления в электрических цепях постоянного тока с последовательным соединением...

Изучение измерительнх преобразователей тока и напряжения цель работы iconСтабилизаторы в цепи переменного тока Регулирование напряжения импульсным методом в цепи переменного тока
На рисунке изображена принципиальная схема тиристорного стабилизатора напряжения в цепи переменного тока при использовании пары встречно-...

Изучение измерительнх преобразователей тока и напряжения цель работы iconЛабораторная работа № Элементы электрических цепей постоянного тока
Цель работы: изучение свойств основных элементов электрических цепей постоянного тока; построение вольт-амперных характеристик

Изучение измерительнх преобразователей тока и напряжения цель работы iconСостав и основные параметры выпрямителей
Вп относятся: номинальные средние значения выпрямленных напряжения и тока ( и ); коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения ();...

Изучение измерительнх преобразователей тока и напряжения цель работы iconЛабораторная работа по физике «Изучение закона Ома»
Цель работы: проверить закон Ома, изучить основные принципы работы цепи постоянного тока

Изучение измерительнх преобразователей тока и напряжения цель работы iconМетодические указания к лабораторной работе
Цель работы: Изучение электрических свойств металлов с помощью моста постоянного тока


Разместите кнопку на своём сайте:
lib.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©lib.convdocs.org 2012
обратиться к администрации
lib.convdocs.org
Главная страница