Wydział Elektryczny Politechniki Lubelskiej

Studium dzienne, semestr 5.

Zespół nr 3 Data wykonania:

1999-10-20

1. Artur Sobieszek

2. Marek Salasa

Laboratorium metrologii

elektrycznej i elektronicznej.

Ćwiczenie Nr 4

Temat: Wyznaczanie błędów dodatkowych mierników elektromagnetycznych.

1. Wstęp.

W ćwiczeniu nr 4 zapoznajemy się z miernikami elektromagnetycznymi, które są szeroko stosowane w obwodach prądu przemiennego. Są to mierniki wartości skutecznych prądu bądź napięcia. W ćwiczeniu tym poznajemy błędy dodatkowe związane z tym typem mierników, oraz sposoby ich wyznaczania.

2. Wyznaczanie błędów dodatkowych temperaturowych.

Schemat pomiarowy.

Oznaczenia:

A_x - miernik badany, amperomierz elektromagnetyczny, kl. 0,5, zakres 5 A, 10 A, nr P3-72;

A_w - miernik wzorcowy, amperomierz elektromagnetyczny, kl. 0,5, zakres 5 A, 10 A, nr P3-231;

R - opornik suwakowy R=9 Ω, I=6,2 A, nr PL-K-017 i R=3,6 Ω, I=10,2 A, nr PL-K-019;

V - woltomierz elektromagnetyczny, kl. 0,5, zakres 150 V, nr P3-222;

W₁,W₂ - wyłączniki;

Atr - autotransformator, nr P3-513

Tr1 - transformator 220/24 V, nr P3-306

Tr2 - transformator separujący 220/220 V.

Tabela pomiarów i wyników obliczeń.

		Ax w temp 20º C	Ax w temp 36º C
L.p.	Ix	Iw	Iw	ΔI	δ
		[A]	[A]	[A]	[A]	[%]
1	2,5	2,5	2,51	-0,01	-0,2	zakres 5 A
2	4,5	4,5	4,52	-0,02	-0,4
3	7	7,2	7,15	0,05	0,5		zakres 10A
4	9	9,1	9,08	0,02	0,2

Przykładowe obliczenia:

Wnioski:

• wartości błędów na zakresie 5 A i 10 A mają różne znaki, może być to spowodowane tym że przyrosty wskazań amperomierza wzorcowego były stosunkowo małe więc błąd odczytu jest w tym przypadku dość prawdopodobny;

• przy pomiarach przyjęto założenie że miernik wzorcowy znajduje się w warunkach znamionowych;

• moduły błędów dodatkowych nie są większe niż klasa miernika;

3. Wyznaczanie błędów dodatkowych częstotliwościowych.

Schemat pomiarowy.

Oznaczenia:

V_x - miernik badany, woltomierz elektromagnetyczny, kl. 0,5, zakres 60 V, nr P3-219;

V_w - miernik wzorcowy, woltomierz termoelektryczny, kl. 1,5, zakres 60 V, nr P3-356;

Gen - generator mocy o regulowanej częstotliwości i wartości napięcia sygnału wyjściowego, nr P3­­­­­­­-1899.

Tabela pomiarów i wyników obliczeń.

L.p.	f	Ux	Uw	ΔU	δ
	[Hz]	[A]	[A]	[A]	[%]
1	20	40	41,5	0,0	0,00
2	30	40	41,5	0,0	0,00
3	40	40	41,5	0,0	0,00
4	45	40	41,5	0,0	0,00
5	50	40	41,5	0,0	0,00
6	55	40	41,5	0,0	0,00
7	60	40	41,7	-0,2	-0,33
8	70	40	41,7	-0,2	-0,33
9	80	40	41,9	-0,4	-0,67
10	90	40	41,9	-0,4	-0,67
11	100	40	41,9	-0,4	-0,67
12	120	40	42,1	-0,6	-1,00
13	140	40	42,3	-0,8	-1,33
14	160	40	42,5	-1,0	-1,67
15	180	40	42,8	-1,3	-2,17
16	200	40	43	-1,5	-2,50

Przykładowe obliczenia:

Charakterystyka częstotliwościowa błędu dodatkowego δ = f(f)

Wnioski:

• błędy częstotliwościowe, zgodnie z teorią mają znak ujemny;

• moduł błędu dodatkowego nie przekracza klasy miernika (0,5) dla napięć o częstotliwościach do 85 Hz;

• z wykresu δ=f(f) można wywnioskować, że jeżeli błąd podstawowy ma podobny przebieg jak błąd dodatkowy to miernik ten może służyć jako woltomierz wartości skutecznej sygnału o częstotliwościach od 0 do 85 Hz, czyli zakres użytkowy miernika wynosi 0 ÷ 85 Hz;

• pomiar błędu dodatkowego nie został przeprowadzony w pobliżu końcowej wartości zakresu pomiarowego (60 V), gdyż generator nie pozwalał na ustawienie tak dużego napięcia wyjściowego;

• jako miernik wzorcowy został użyty woltomierz termoelektryczny o klasie 1,5. Wyższa wartość klasy miernika nie dyskwalifikuje go jako miernika wzorcowego, gdyż błędy oceniane są na podstawie różnicy wskazań, a więc ważniejsza jest dokładność odczytu i ustrój który eliminuje wpływ czynnika powodującego błąd dodatkowy, co zapewnia ustrój termoelektryczny.

4. Wyznaczanie błędów dodatkowych związanych z przechyleniem miernika.

Schemat pomiarowy.

Oznaczenia:

V_x - miernik badany, woltomierz elektromagnetyczny, kl. 0,5, zakres 60 V, nr P3-219;

V_w - miernik wzorcowy, woltomierz termoelektryczny, kl. 1,5, zakres 60 V, nr P3-356;

Gen - generator mocy o regulowanej częstotliwości i wartości napięcia sygnału wyjściowego, nr P3­­­­­­­-1899.

Tabela pomiarów i wyników obliczeń.

L.p.	Ux	Uw	ΔU	δ	Ux	Uw	ΔU	δ	Ux	Uw	ΔU	δ	Przechył miernika
		[V]	[V]	[V]	[%]	[V]	[V]	[V]	[%]	[V]	[V]	[V]		[%]
1	10	10			30	30			40	40			brak
2	10	9,7		0,3	0,50	30	29,7	0,3	0,50	40		39,9	0,1	0,17	1
3	10	9,9		0,1	0,17	30	30	0	0,00	40		40,1	-0,1	0,17	2
4	10	9,7		0,3	0,50	30	29,7	0,3	0,50	40		40	0	0,00	3
5	10	9,7		0,3	0,50	30	30	0	0,00	40		40	0	0,00	4
6	10	9,8		0,2	0,33	30	30	0	0,00	40		40	0	0,00	5
7	10	9,7		0,3	0,50	30	29,9	0,1	0,17	40		40	0	0,00	6
8	10	9,8		0,2	0,33	30	29,9	0,1	0,17	40		40,1	-0,1	0,17	7
8	10	9,9		0,1	0,17	30	30	0	0,00	40		40	0	0,00	8

Przykładowe obliczenia:

Wnioski:

• moduł błędu dodatkowego związanego z przechyłem miernika nie przekroczył wartości klasy miernika (0,50;

• pomiar błędu dodatkowego nie został przeprowadzony w pobliżu końcowej wartości zakresu pomiarowego (60 V), gdyż generator nie pozwalał na ustawienie tak dużego napięcia wyjściowego.

5. Podsumowanie.

Pomiary dla błędu dodatkowego związanego z wpływem zewnętrznego pola magnetycznego nie zostały wykonane z powodu braku czasu.

Analizując błędy dodatkowe z poszczególnych punktów ćwiczenia badane mierniki pomyślnie przeszły próby i w żadnym przypadku moduły błędów dodatkowych nie przekroczyły wartości granicznej błędu podstawowego (0,5). Wniosek ten nie uwzględnia błędu dodatkowego związanego z wpływem zewnętrznego pola magnetycznego na które mierniki elektromagnetyczne są wrażliwe.

Błędy dodatkowe w miernikach elektromagnetycznych należą do błędów które można minimalizować przez zapewnienie miernikowi znamionowych warunków pracy. Na niektóre z nich mamy wpływ większy (np. przechył miernika), a na niektóre z nich mniejszy (np. częstotliwość napięcia). Przy pomiarach należy uwzględniać nie tylko poprawki wynikające z błędów podstawowych, ale także z błędów dodatkowych.

Ocena:

. . . . . . . . . . . .

A_x

A_w

V

V_x

V_w

V_w

V_x

1

2

3

4

5

6

7

8

-strona przechyłu miernika

cyfra - numer pomiaru w tabeli

Rysunek objaśniający wyznaczanie błędu dodatkowego związanego z przechyłem miernika

---