Порядок выполнения работы.

1. Измерение мощности постоянного тока косвенным методом при помощи вольтметра и амперметра выполняют по схеме, приведенной на рис. б. Питание схемы производят от блока питание БП типа В5-9, а в качестве нагрузки используют магазин сопротивлений RH типа МСР. Измерение мощности выполняют при помоги вольтметра V1 и амперметра А типа Э59. Напряжение на амперметре измеряют вольтметром V2 типа В7-16А.

Рис.6

При измерении мощности напряжение источника БП устанавливают равным 20 B и контролируют по вольтметру V1. После этого изменяют сопротивление нагрузки и регистрируют показания приборов. Результаты измерений заносят в ф. 1.

Расчет мощности выполняют по формулам: измеренное значение мощности определяют по показаниям приборов V1 и А, Ри= Uv1IА мощность, потребляемую амперметром, рассчитывают по формуле РА = Uv2 IА, мощность, рассеиваемую в нагрузке, определяют с учетом поправки - РА по формуле PН= РИ-РА.

Относительная погрешность измерения мощности определяют по формуле

где Iном и Uном – пределы измерения амперметра А и вольтметра V1, соответственно, kA и kv1 – классы точности амперметра и вольтметра.

Форма 1

Напряжение Uv1, B
Сопротивление нагрузки RН, Ом
Ток нагрузки IА, А 0,043 0,022 0,014 0,011
Напряжение Uv2, В 0,478 0,198 0,533 0,377
Поправка - PA, Вт 0,021 0,011 0,007462 0,004147
Мощность нагрузки PН, Вт 0,839 0,429 0,273 0,216
Относительная погрешность , % 3.7 3.9 4.2 4.4

2. Измерение мощности постоянного тока c помощью электродинамического ваттметра типа Д535 выполняют по схеме, изображенной на рис.7 . Питание схемы производят от блока питания БП типа Б5-9. Напряжение на нагрузке измеряют вольтметром V типа В7-16А. В качестве нагрузки используют магазин сопротивлений типа МСР.

Рис.7.

При измерении мощности устанавливают на нагрузке напряжение UН=40 В, которое измеряют вольтметром V. После этого измерения сопротивление нагрузки RН и регистрирует показания ваттметра W. Результат измерения заносят в ф.2.

Для определения поправки - P измеряют мощность, потребляемую обмоткой напряжения ваттметра W. Для этого в схеме, изображенной на рис.7. отключают нагрузку и регистрируют показания ваттметра W при отключенной нагрузке.

Примечание. При измерении P допускается нагрузку не отключать, а устанавливать ее сопротивление RН=100 кОм.

Мощность PН , потребляемую нагрузкой, вычисляют по формуле РН =Pw - Р. Относительную погрешность измерения мощности рассчитывают по формуле

где Uном и Iном установленные пределы измерения ваттметра по напряжению и току; kw - класс точности ваттметра, Pw -показания ваттметра.

 

Форма2

Напряжение UН, B
Сопротивление RН, Ом
Показание ваттметра Pw. Вт 3,775 1,8 1,2 0,9
Поправка - P, Вт 0,1 0,1 0,1 0,1
Мощность нагрузки PН, Вт 3,675 1,7 1,1 0,8
Погрешность р, % 0.9 1.4 1.7 2.0

3. Определение класса, точности ваттметра Д535 на постоянном токе выполняют по схеме, изображенной на рис. 8. Для этого ваттметр W подключают к сопротивлению Rм при раздельном питании цепей тока и напряжения. Напряжение на обмотке U - U* ваттметра устанавливают при помощи источника питания БП1 типа Б5-9 и измеряют вольтметром V типа B7-16A. Ток в обмотке I-I* ваттметра устанавливают при помощи источника питания БП2 типа TЕС-15 и измеряют при помощи амперметра А типа В7-21.

Рис.8

Перед началом измерений необходимо включить образцовые приборы B7-I6A и B7-2I и выдержать их включенными 10...15 мин. После этого на магазине сопротивлений установить значение Rм = 75 Ом, а на измерительных приборах установить пределы измерений: для ваттметра Д539 - 100 мА и 75 В, для амперметра B7-21 - 1А, для вольтметра В7-16А - 100 В.

Выходное напряжение источника БП1 установить равным номинальному значению напряжения ваттметра Uном= 75 В и поддерживать постоянным по показаниям вольтметра B7-16A. Ток в обмотке ваттметра устанавливать при помощи источника БП2 и измерять амперметром В7-21. Измерения выполнить при различных показаниях поверяемого ваттметра. Показания образцовых приборов и поверяемого ваттметра занести в ф. 3.

Форма 3

Напряжение Uобр , В
Показание ваттметра P,w. Вт 2.5 5.0 7.5
Ток Iобр, A 0.033 0.065 0.098
Действительная мощностьPg, Вт 2.475 4.875 7.35
Погрешность , % 0% 1% 2.5% 2%
Погрешность , % 0% 0.3% 1.7% 2%

Действительное значение мощности определяют по формуле Pg=UобрIобр. Относительная погрешность ваттметра рассчитывают по формуле =(Pw-Pg)/Pg*100%. Приведённую погрешность ваттметра определяют по формуле.

Класс точности поверяемого ваттметра устанавливают по наибольшему абсолютному значению приведенной погрешности макс и выбирают из ряда (1; 2; 2,5; 5) 10n

4. При измерении мощности переменного тока определяют частотную и фазовую погрешности ваттметра Д535. Для определения частотной погрешности собирают схему изображенную на рис.9

Рис .9

В качестве источника сигала используют генератор типа ГЗ-109, а в качестве нагрузки - магазин сопротивлений типа МСР (RН = 500 Ом). Ваттметр W типа Д535 устанавливают на предел измерения по току 50 мА и по напряжению - 75 В Изменяя выходное напряжение генератора, устанавливают напряжение на нагрузке, равное 30 В. Частоту генератора изменяют в пределах от 20 Гц до 10 кГц, поддерживая постоянным напряжение на нагрузке, и регистрируют показания ваттметра. Результаты измерений заносят в ф. 4

Форма 4

Напряжение UH , В
Частота f ,Гц
Мощность Pw, Вт 1.75 1.2 2.15
Погрешность f, % 12.5% 0% 40% 50% 7.5%

Частотную погрешность ваттметра рассчитывают по формуле , где Pw – показания ваттметра, Pf0 – показания ваттметра на частоте f0 =100 Гц.
Для определения фазовой погрешности собирают схему, изображенную на рис.10. В качестве нагрузки используют параллельное соединение магазинов сопротивления и емкости. Частоту генератора устанавливают равной 100 Гц и в дальнейшем поддерживает постоянной.

Рис.10.

На ваттметре устанавливают пределы измерения: 100 мА. по току и 75 В по напряжению. Напряжение на нагрузке устанавливают равным 40 В и в дальнейшей поддерживают постоянным, контролируя его по вольтметру V. Сопротивление нагрузки устанавливают равным Rн = 400 Ом так, чтобы активная составляющая тока нагрузки была равна номинальному току Iном=100 мА. Изменяя емкость нагрузки, изменяют реактивную составляющую тока нагрузки и регистрируют показания ваттметра W. Результаты измерений заносят в ф 5.

Форма 5.

Частота f ,Гц
Напряжение UН , В
Сопротивление RН, Ом
Емкость CН мкФ
Мощность Pw, Вт 4.2 4.2 4.2 4.2 4.2 4.2
Сдвиг фаз H, град
Погрешность , %

Угол сдвига фаз между напряжением и током нагрузки рассчитывают по формуле , где Rн и Cн – сопротивление и емкость нагрузки.

Фазовую погрешность определяют по формуле , где Pw0 – показание ваттметра при н=0.

5. Измерение импульсной мощности с помощью осциллографа выполняют по схеме, изображенной на рис.11. Импульсные

Рис.11

сигналы создаются при помощи выпрямления синусоидального напряжения генератора ГЗ-109 посредством диода Д. В качестве нагрузки используют параллельное соединение магазинов сопротивления Rн типа P4830 и емкости Cн типа Р5025. Для регистрации формы тока в нагрузке последовательно с ней включен датчик тока Rш, напряжение на котором пропорционально току нагрузки. Напряжение с датчика тока и напряжение нагрузки подводят к двухканальному электронному осциллографу типа C1-83.

Для наблюдения двух кривых - напряжения и тока в нагрузке осциллограф устанавливают в режим, при котором на экране поочередно получают изображения подводимых сигналов. Кривые тока и напряжения с экрана осциллографа регистрируют на кальку с учетом масштабов по координатным осям.

На выходе генератора ГЗ-109 устанавливают напряжение 10 В и частоту 400 Гц. Сопротивление нагрузки устанавливают равным Rн=500 Ом, а емкость нагрузки Сн =0,5 мкФ. Для построения кривой мгновенной мощности в нагрузке кривые напряжения и тока графически перемножают, как показано на рис. 12.

Рис.12

Кривую напряжения разбивают на восемь равных интервалов по времени и ординаты кривой напряжения перемножают на соответствующие ординаты кривой тока. По результатам измерений и вычислений заполняют ф.6. Расчет мгновенной мощности выполняют по формуле pk =ukik,где uk и ik -мгновенные значения напряжения и тока.

Импульсную мощность выделяют путем графического интегрирования по формуле Симпсона (для n=8)

Среднюю мощность определяют путем деления импульсной мощности на скважность Р= Rи / , где =T/tn.

 

Форма 6.

Номер ординаты k
Напряжение uk,В 0.5 1.5 3.5 5.5 10.5 8.5
Ток ik, А -0.025 -0.075 -0.1 -0.115 -0.115 -0.105 -0.085 -0.05 -0.02
Мощность Pk, Вт 0.0125 0.1125 0.35 0.6325 0.92 1.05 0.8925 0.5 0.17
Мощность Pи, Вт 0.57 0.57 0.57 0.57 0.57 0.57 0.57 0.57 0.57

 

3. Вывод.

1. Наибольшую точность при измерении мощности в нагрузке дает прямой метод измерения с помощью ваттметра

2. Импульсная мощность составила 0.57 Вт, средняя при скважности 3 – 0.19 Вт