POLITECHNIKA LUBELSKA WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY
LABORATORIUM METROLOGII
Rok akademicki: 2000/2001		Data wykonania: 2000-10-16	Data oddania: 2000-10-23
Wykonanie: Paluch Sławomir		GRUPA: ED 5.2	Ocena:
Ćwiczenie nr: 4	Temat: Wyznaczanie błędów dodatkowych mierników magnetoelektrycznych

I. Wstęp teoretyczny.

Ustrój elektromagnetyczny jako przetwornik wartości skutecznej prądu jest najczęściej stosowany w amperomierzach i woltomierzach prądu przemiennego, zwłaszcza tablicowych. Ustrój odznacza się prostotą i niezawodnością, m.in. dzięki temu, że prąd nie płynie przez organ ruchomy. Cewka nieruchoma ma budowę dostosowaną do zakresu: im większy prąd ma przepuszczać, tym grubszym drutem jest nawinięta i posiada mniej zwojów. W rezultacie amperozwoje cewki, potrzebne do wytworzenia znamionowego momentu napędowego, są w przybliżeniu stałe (ok. 250-300 Azw.).

II. Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest zapoznanie z konstrukcjami mierników elektromagnetycznych, jak też wyznaczenie błędów dodatkowych związanych z pracą tych przyrządów.

III. Wyznaczanie błędów temperaturowych:

Schemat 1. Schemat pomiarowy do wyznaczania błędów temperaturowych

Dobór przyrządów:

Dane komory:

PN=700W, UN=220V, τ(stała czasowa dla wszystkich U) = 24 min,

Uzas=50V υ=24^oC

Uzas=100V υ=33^oC

Uzas=150V υ=50^oC

Dla υ=20^oC - termometr na wysokości 300mm od dna komory

Ax - amperomierz elektromagnetyczny, przeznaczony do pracy w pozycji poziomej, kl 0.5, testowany napięciem probierczym 2kV, o zakresach 2 i 5A, RL - P3 - 116 - E6.

V - woltomierz elektromagnetyczny, przeznaczony do pracy w pozycji poziomej, kl 0.5, testowany napięciem probierczym 2kV, o zakresach 75 i150 V, RL - P3 -74 - E6.

Aw - amperomierz elektromagnetyczny przeznaczony do pracy w pozycji poziomej, kl 0.5, testowany napięciem probierczym 2kV, o zakresach 2 i 5A, , RL - P3 - 114 - E6.

R₁ - oporniki suwakowe 9Ω 6.2A PL-K - 017/E6 ; 3,6Ω, 10A, 250V , RL - K-019 - E6

A_t - autotransformator 0-250V, PL-P3-513-E6/

Transformatory separujące:

Tr - transformator 220/24V PL-P3-300-E6/

Tr - transformator 220/220 PL-P3-301-E6/

	Ix	Iw	ΔI	δi		Ix	Iw	ΔI	δi
	[dz]	[dz]	[dz]	[%]		[dz]	[dz]	[dz]	[%]
t=21^oC	37,9	37,9	0	0	t=34^oC	38,0	37,9	0,1	0,3
	50	50	0	0		50,1	50,0	0,1	0,2

Tabela 1. Wyznaczanie błędów temperaturowych

Przykładowe obliczenia:

IV. Wyznaczenie błędów częstotliwościowych

Schemat 2. Układ do pomiaru błędów częstotliwościowych

Dobór przyrządów:

Generator ZOPAN 20Hz- 20kHZ POWER GENERATOR typ PO-27

Wykorzystywany na zakresie 100V, 0,32A o oznaczeniu: PL-P3-529-E6/

V_x - woltomierz elektromagnetyczny typ TLEM 2 o zakresach 30 i 60 V,

przeznaczony do pracy w pozycji poziomej, testowany napięciem probierczym

2kV, kl 0.5 PL-P3-528-E6

V_w - woltomierz termoelektryczny kl 1.5, przeznaczony do pracy w pozycji poziomej,

testowany napięciem probierczym 2kV, PL-P356-E6

Lp	f	Ux	Uw	p	Uw + p	ΔU	δU
	[Hz]	[V]	[V]	[V]	[V]	[V]	[%]
1	20	40,0	41,6		39,9	0,1	0,25
2	50	40,0	41,7		40	0	0
3	80	40,0	41,7		40	0	0
4	110	40,0	41,8		40,1	-0,1	-0,25
5	150	40,0	42,5	-1,7	40,8	-0,8	-2,00
6	200	40,0	43,1		41,4	-1,4	-3,50
7	250	40,0	43,6		41,9	-1,9	-4,75
8	300	40,0	44,3		42,6	-2,6	-6,50
9	400	40,0	46,0		44,3	-4,3	-10,75
10	500	40,0	48,5		46,8	-6,8	-17,00

Tabela 2. Wyznaczanie błędów częstotliwościowych dla Ux=50V

Przykładowe obliczenia:

Wykres 1. Zależności błędu względnego δ_U od częstotliwości.

V. Wyznaczanie wpływu ustawienia miernika

Układ pomiarowy:

Schemat 3. Układ do wyznaczania wpływu ustawienia miernika

Dobór przyrządów:

Dobór przyrządów:

V_x - woltomierz elektromagnetyczny typ TLEM 2 o zakresach 30 i 60 V,

przeznaczony do pracy w pozycji poziomej, testowany napięciem probierczym

2kV, kl 0.5 PL-P3-220-E6

V_w - woltomierz elektromagnetyczny typ TLEM 2 o zakresach 30 i 60 V, przeznaczony do pracy w pozycji poziomej, kl 0.5, testowany napięciem probierczym 2kV.

R - opornik suwakowy 3.6 10,2A PL-K-019-E6

A_t - autotransformator 0-250V, PL-P3-513-E6/

Przy prawidłowym ustawieniu: U_x = U_w dla U_x=30,0 V i U_x=6,0 V

oraz U_x =59,0 V U_w=59,9V

pozycja	Ux	Uw	U		δU
	[V]	[V]	[V]		[%]
1	5,0	4,95	0,05		1,0
2	6,0	5,8	0,2		3,3
3	6,0	5,9	0,1		1,7
4	6,0	5,8	0,2		3,3
1-2	6,0	5,8	0,2		3,3
2-3	6,0	5,9	0,1		1,7
3-4	6,0	5,9	0,1		1,7
4-1	6,0	5,8	0,2		3,3
pozycja		Ux	Uw	U	δU
	[V]	[V]	[V]		[%]
1	30,0	30,0	0		0
2	30,0	30,0	0		0
3	30,0	29,9	0,1		0,3
4	30,0	29,8	0,2		0,7
1-2	30,0	30,0	0		0
2-3	30,0	29,9	0,1		0,3
3-4	30,0	29,9	0,1		0,3
4-1	30,0	29,9	0,1		0,3
1	59,0	59,7	-1,3		-2,2
2	59,0	59,2	-0,8		-1,3
3	59,0	59,0	-0,6		-1,0
4	59,0	59,4	-1		-1,7
1-2	59,0	59,9	-1,5		-2,5
2-3	59,0	59,1	-0,7		-1,2
3-4	59,0	58,9	-0,5		-0,8
4-1	59,0	59,5	-1,1		-1,9

Tabela 3. Wyznaczanie wpływu ustawienia miernika

Przykładowe obliczenia:

VI. Wyznaczanie wpływu zewnętrznych pól magnetycznych.

Schemat 4. Układ do wyznaczania wpływu zewnętrznych pól magnetycznych

Dobór przyrządów:

A_t - autotransformator 0-250V, PL-P3-513-E6/

Tr - transformator 220/24V PL-P3-300-E6/

R₁ - opornik suwakowy 9Ω 6.2A PL-K017/E6

R₂ - opornik suwakowy 3.6Ω 10,2A PL-K-019-E6

V_x - woltomierz elektromagnetyczny typ TLEM 2 o zakresach 30 i 60 V,

przeznaczony do pracy w pozycji poziomej, testowany napięciem probierczym

2kV, kl 0.5 PL-P3-220-E6

V_w - woltomierz termoelektryczny kl 1.5, przeznaczony do pracy w pozycji poziomej,

testowany napięciem probierczym 2kV.

W - Wyłącznik

Cewka: I_max=8A, c_w=74,7
, z=42, D_śr=80cm PL-P3-301-E6/

Natężenie pola magnetycznego w cewce wynosi:

Obrót	Ux	Uw	ΔU	δU
[^O]	[V]	[V]	[V]	[%]
0	30,00	30,00	0	0,00
45	30,00	30,00	0	0,00
90	30,00	29,95	0,05	0,17
135	30,00	30,02	-0,02	-0,07
180	30,00	30,04	-0,04	-0,13
225	30,00	30,03	-0,03	-0,10
270	30,00	30,00	0	0,00
315	30,00	29,95	0,05	0,17

Tabela 6. Wyznaczanie wpływu zewnętrznych pól magnetycznych

Przykładowe obliczenia:

Uwagi i wnioski dotyczące ćwiczenia.

Z przeprowadzonych pomiarów wynika, że temperatura ma wpływ na pracę miernika badanego. Przeprowadzone przez nas pomiary wykazały, że przy temperaturze 21^o C błąd względny wynosił 0% zarówno dla połowy, jak i dla całego zakresu pomiarowego. Podniesienie temperatury do 34 ^o C spowodowało wystąpienie błędu około 0,1 dz, czyli 0,2% przy wychyleniu 50 dz i 0,3% dla 38 dz . Na podstawie tych wyników możemy stwierdzić, że pomiary przeprowadziliśmy prawidłowo, gdyż ^a klasa dokładności miernika wynosiła 0,5 a uzyskane błędy były poniżej 0,5%.

Przy wyznaczaniu błędów częstotliwościowych woltomierza elektromagnetycznego jako miernika wzorcowego użyto woltomierza termoelektrycznego, gdyż nie wnosi on dodatkowego błędu częstotliwościowego. Łatwo zauważyć, że wraz ze wzrostem częstotliwości rosną błędy miernika.

Przy pomiarze napięcia Ux=30 V błędy miernika zawierały się w klasie dokładności jeszcze przy częstotliwości 110 Hz. Powyżej tej wartości błędy rosły gwałtownie osiągając przy 500 Hz wartość 17%.

Z pomiarów wpływu położenia miernika wynika, że dla wychylenia w połowie skali najbardziej niekorzystne jest nachylenie miernika w lewo, gdyż błąd wynosi wtedy 0,7% i znajduje się poza klasą.

Natomiast pomiary wykonywane na końcu zakresu były obarczone błędem ok. 2% i znajdowały się poza klasą dokładności woltomierza.

Pomiary wpływu zewnętrznych pól magnetycznych pokazały, że miernik badany był prawidłowo ekranowany. Zewnętrzne pole magnetyczne spowodowało błąd wskazania miernika w wysokości 0,17% dla odchylenia miernika o kąt 90^o i 315^o. Wartość błędu mieści się jednak w klasie dokładności woltomierza.

~ 220V

Atr

V_w

V_x

R

1

4

2

3

---