Akademia Górniczo - Hutnicza W Krakowie ZAKŁAD METROLOGII						Dariusz Krakowski
LABORATORIUM METROLOGII
Wydział: EAIiE		Rok akad.: 1998 / 99		Rok studiów: II	Kierunek: Elektrotechnika			Grupa: 3
Temat ćwiczenia: SPRAWDZANIE PRZYRZĄDÓW POMIAROWYCH
Data wykonania:			Data zaliczenia:			Ocena:

I. WPROWADZENIE

Obecnie dokonamy sprawdzenia popularnych przyrządów pomiarowych jakimi są mierniki analogowe. W miernikach analogowych wskazania są funkcją ciągłą wartości wielkości mierzonej.

W zależności od fizycznej zasady działania rozróżnia się ustroje mierników: magnetoelektryczne, elektromagnetyczne, elektrodynamiczne, ferrodynamiczne i elektrostatyczne. Różnią się one między sobą nie tylko budową, lecz także właściwościami metrologicznymi. Jedną z takich ich właściwości jest dokładność.

W trakcie eksploatacji, a także przechowywania dokładność narzędzia pomiarowego może ulegać zmianom, dlatego wymagane jest okresowe sprawdzanie dokładności przyrządu pomiarowego. Podstawową zasadą jest, aby narzędzie pomiarowe było sprawdzane narzędziem dokładniejszym, przy użyciu odpowiednio dokładnej metody.

Sprawdzając przyrządy pomiarowe dokonamy wyznaczenia wartości wskaźnika klasy, a na jego podstawie oszacujemy przydatność urządzenia pomiarowego. Według normy PN-84/E-06501, która dotyczy badania mierników analogowych, wskaźnik klasy dokładności jest to liczba określająca klasę dokładności przyrządu pomiarowego i wyznaczająca granice wartości bezwzględnego błędu podstawowego, wyrażonego w procentach wartości umownej. Wskaźnik klasy dokładności mierników najczęściej używanych jest wybierany wśród liczb : 1, 2, 5 i ich dziesiętnych podwielokrotności. Dopuszcza się wskaźniki klas 0.3, 1.5, 2.5, 3 oraz dla częstościomierzy kl. 0.15 oraz omomierzy kl. 10 i 20.

Metoda pomiaru i urządzenie wzorcowe muszą być tak dobrane by największy możliwy błąd pomiary urządzeniem wzorcowym nie przekraczał 25% dopuszczalnego błędu miernika badanego wyrażonego w ten sam sposób.

Przyrządy o klasach 1 do 5 są przyrządami użytkowymi, natomiast przyrządy klas 0,05 do 0,5 nazywamy kontrolnymi i są one używane do sprawdzania dokładności przyrządów użytkowych.

Przy wyznaczaniu błędów zaleca się nastawienie wskazówki sprawdzanego przyrządu na sprawdzaną kreskę podziałki i odczytanie wyniku na urządzeniu wzorcowym. Oczywiście ustawianie wskazówki odbywa się za pomocą zmiany wartości wielkości mierzonej. Błąd dla każdej sprawdzanej kreski liczymy dwa razy: raz zmieniając wartość mierzoną w górę podziałki, a drugi raz po osiągnięciu końca zakresu podziałki w dół. O przynależności do danej klasy dokładności decyduje największy z wyznaczonych błędów. Błąd procentowy pomiaru wyznaczamy z wzoru:

,

gdzie:

W_W jest wartością wskazaną przez miernik badany

W_P jest wartością poprawną wskazywaną przez miernik wzorcowy

W jest wartością umowną (zakres pomiarowy)

Zgodnie z normą PN-84/E-06501 należy tak dobrać ilość pomiarów by zbadać odchylenia na wszystkich ocyfrowanych kreskach , ale jeśli jest ich mniej od pięciu ( łącznie z zerową ) to należy wykonać pomiary pomiędzy każdą z nich.

W naszym ćwiczeniu badaniu poddamy: amperomierz, woltomierze napięcia stałego i zmiennego oraz watomierze użytkowe (techniczny) a dokładniej zajmiemy się wyznaczeniem klasy uniwersalnego magnetoelektrycznego miernika z przetwornikiem prostownikowym kl. 2,5 oraz watomierza ferrodynamicznego kl. 1.

Za pomocą magnetoelektrycznego miernika z przetwornikiem prostownikowym możemy dokonywać pomiarów zarówno w obwodach prądu stałego jak i w obwodach zmiennoprądowych na co zezwala nam uniwersalny ustrój tego przyrządu. Badanie wyżej wymienionych urządzeń pomiarowych dokonamy metodą porównawczą, natomiast za poprawną wartość będziemy przyjmowali wskazania przyrządów o większej dokładności tzw. mierników laboratoryjnych (o kl. 0.05 - 0.5).

W drugiej części naszego ćwiczenia sprawdzimy poprawność działania jednofazowego licznika energii elektrycznej.

Sprawdzanie biegu jałowego polega na obserwacji ruchu wirnika przy otwartym obwodzie prądowym i zmianie napięcia zasilającego od 80% do 110% napięcia znamionowego, Wirnik ma zatrzymać się po wykonaniu nie więcej niż jednego obrotu tak by znak na tarczy był widoczny w otworze tabliczki znamionowej, Można też sprawdzać bieg jałowy przy napięciu znamionowym U_n i prądzie nie większym niż 0,1% I_n, W tym przypadku cos ϕ musi być równy 1.

Celem wyznaczenia rzetelności wskazań licznika porównamy również czas 30 obrotów tarczy licznika z wielkością obliczoną teoretycznie w trzech stanach:

1. prąd i napięcie znamionowe, cos ϕ = 1

2. napięcie równe 10% napięcia znamionowego, cos ϕ = 1

3. prąd i napięcie znamionowe, cos ϕ = 0,5 - charakter indukcyjny

II. PRZEBIEG ĆWICZENIA

1. Wyznaczanie wartości wskaźnika klasy mierników analogowych

a. woltomierza magnetoelektrycznego

E - akumulator - 4.8 V

R1- rezystor suwakowy - 121 Ω

R2 - rezystor suwakowy - 21,6 Ω

Vb - miernik uniwersalny, magnetoelektryczny z prostownikiem, kl. 2,5, zakres 0 - 3 V

Vw - multimetr cyfrowy V560, zakres 0 - 10V

W tym ćwiczeniu wyznaczamy dokładność miernika uniwersalnego, magnetoelektrycznego multimetrem cyfrowym V560. Wyniki pomiarów zawarte są w poniższej tabeli.

Tabela pomiarowa:

V­b[V]	Vw1[v]	Vw2[v]	δ+	δ-	δ%-	δ%+
0	0,001	0,001	0001	0,001	0,03	0,03
0,5	0,471	0,489	-0,029	-0,011	0,96	0,4
1	0,985	0,978	-0,015	-0,022	0,5	0,7
1,5	1,489	1,490	-0,011	-0,01	0,4	0,3
2	2,001	1,990	0,001	-0,01	0,03	0,3
2,5	2,498	2,503	-0,002	0,003	0,06	0,1
3	3,037	3,028	0,037	0,028	1,2	0,9

V­_b[V]- wskazanie miernika uniwersalnego

V_w1[v]- wskazanie multimetru przy mierzeniu od początku podziałki

V_w2[v]- wskazanie multimetru przy mierzeniu od końca podziałki

δ₊ - błąd liczony od wartości odpowiadającej początek podziałki

δ_- - błąd liczony od wartości odpowiadającej koniec podziałki

δ_%-,δ_%+ - błędy procentowe

Żaden z błędów procentowych nie przekroczył wartości 2,5, zatem miernik ten należy do klasy 2,5.

1. Wyznaczanie wartości wskaźnika klasy mierników analogowych

b. amperomierza magnetoelektrycznego

E - akumulator - 4.8 V

R1 - rezystor suwakowy -121 

R2 - rezystor suwakowy - 21,6 

R3 - rezystor suwakowy -151 

Ab - miernik uniwersalny, magnetoelektryczny z prostownikiem, kl. 2,5, zakres 0,6 A lub 1,5 A

Aw - amperomierz magnetoelektryczny, kl. 0,5, zakres 0,75 A lub 1,5 A

Tabela pomiarowa:

A­b[A]	Aw1[A]	Aw2[A]	δ+	δ-	δ%-	δ%+
0,1	0,092	0,09	-0,008	-0,01	1,3	1,66
0,2	0,191	0,19	-0,009	-0,01	1,5	1,66
0,3	0,291	0,292	-0,009	-0,008	1,5	1,3
0,4	0,39	0,386	-0,01	-0,014	1,66	2,3
0,5	0,49	0,485	-0,01	-0,015	1,66	2,5
0,6	0,59	0,589	-0,01	-0,011	1,66	1,8

A­_b[A]- wskazanie miernika uniwersalnego

A_w1[A]- wskazanie amperomierza magnetoelektrycznego przy mierzeniu od początku podziałki

A_w2[A]- wskazanie amperomierza magnetoelektrycznego przy mierzeniu od końca podziałki

δ₊ - błąd liczony od wartości odpowiadającej początek podziałki

δ_- - błąd liczony od wartości odpowiadającej koniec podziałki

δ_%-,δ_%+ - błędy procentowe

Żaden z błędów procentowych nie przekroczył wartości 2,5, zatem miernik ten należy do klasy 2,5.

1. Wyznaczanie wartości wskaźnika klasy mierników analogowych

c. woltomierza elektromagnetycznego

Atr - autotransformator

R1- rezystor suwakowy - 151 

R2 - rezystor suwakowy - 2l .6 

Vb - miernik uniwersalny magnetoelektryczny z prostownikiem, kl. 2,5, zakres 15 V

Vw - miernik elektromagnetyczny z ekranem magnetycznym, kl. 0,2, zakresy 7,5 V i 15 V

Tabela pomiarowa:

V­b[V]	Vw1[v]	Vw2[v]	δ+	δ-	δ%-	δ%+
2,5	2,25	2,3	-0,25	-0,2	1,6	1,3
5	4,85	4,8	-0,15	-0,2	1	1,3
7,5	7,3	7,3	-0,2	-0,2	1,3	1,3
10	9,8	9,8	-0,2	-0,2	1,3	1,3
12,5	12,4	12,3	-0,1	-0,2	0,6	1,3
15	15,2	15,1	0,2	0,1	1,3	0,6

V_b[V]- wskazanie miernika uniwersalnego

V_w1[v]- wskazanie woltomierza elektromagnetycznego przy mierzeniu od początku podziałki

V_w2[v]- wskazanie woltomierza elektromagnetycznego przy mierzeniu od końca podziałki

δ₊ - błąd liczony od wartości odpowiadającej początek podziałki

δ_- - błąd liczony od wartości odpowiadającej koniec podziałki

δ_%-,δ_%+ - błędy procentowe

Żaden z błędów procentowych nie przekroczył wartości 2,5, zatem miernik ten należy do klasy 2,5.

III. WNIOSKI

W wyniku przeprowadzonych pomiarów których celem było sprawdzenie dokładności pomiarowej przyrządów, którymi były woltomierz magnetoelektryczny, elektromagnetyczny i woltomierz elektromagnetyczny stwierdziliśmy, iż badane przyrządy mieszczą się w swojej klasie. Jako przyrządów wzorcowych użyliśmy mierników lepszych klas.

---