Министерство образования Российской федерации
Новосибирский государственный технический университет
621.317
0-753
ОСНОВЫ МЕТРОЛОГИИ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ
Программа, методические указания и контрольные
задания для студентов III курса электромеханического
и электроэнергетического факультетов (все специальности)
заочного отделения
Составили: , , .
Новосибирск
1987
КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ
Контрольные задания включают задачи по основным темам курса. Перед выполнением контрольных работ следует изучить соответствующие темы курса, руководствуясь методическими указаниями. Полезно также предварительно ознакомиться с типовыми задачами, используя работу 6.
Размерность единиц в расчетах должна соответствовать системе единиц СИ. Допускаются только общепринятые сокращения.
Номер варианта определяются последней цифрой зачетной книжки студента.
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №1
Задача 1.1. При поверке после ремонта вольтметра класса точности 1,5 с конечным значением шкалы 5 В в точках шкалы 1,2,3,4,5 В получены показания образцового прибора U1, U2, U3, U4, U5, представленные в табл. 1.1. Определить, соответствует ли поверяемый вольтметр классу точности?
Таблица 1.1
Вариант | Показания образцового прибора, В | ||||
U1 | U2 | U3 | U4 | U5 | |
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 | 1,05 0,97 1,08 0,95 0,98 0,96 1,04 1,02 0,91 1,04 | 1,98 2,04 1,95 2,07 2,07 1,93 2,03 2,01 1,92 1,99 | 3,02 2,95 3,01 3,04 2,96 3,05 3,08 2,94 2,99 3,08 | 4,04 3,98 3,96 4,07 4,05 4,08 4,02 3,97 3,98 4,06 | 5,03 5,01 4,93 4,95 5,05 4,97 4,98 5,07 5,08 4,94 |
Задача 1.2. При измерении активного сопротивления резистора было произведено десять равноточных измерений, результаты которых приведены в табл. 1.2. Запишите результат измерения в виде доверительного интервала для двух значений доверительной вероятности Р1= 0,95 и Р2= 0,99. Кроме этого, оцените максимальную абсолютную и относительную погрешности измерения.
Таблица 1.2
Вариант | Результаты измерений, Ом | |||||||||||||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | |||||||||
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 | 8,295 9004 6,365 7,217 6,284 8243 9014 9536 7404 18,314 | 8,297 9011 6,369 7,219 6,287 8248 9018 9537 7403 18,309 | 8,294 9010 6,360 7,214 6,284 8244 9016 9539 7405 18,311 | 8,298 9007 6,365 7,217 6,281 8249 9022 9535 7407 18,318 | 8,291 9005 6,367 7,214 6,288 8247 9017 9537 7408 18,316 | 8,294 9008 6,365 7,216 6,284 8242 9010 9537 7409 18,316 | 8,297 9001 6,368 7,214 6,281 8244 9019 9535 7404 18,319 | 8,294 9009 6,364 7,219 6,287 8248 9016 9538 7403 18,311 | 8,298 9005 6,365 7,211 6,285 8247 9014 9540 7402 18,309 | 8,299 9007 6,368 7,213 6,288 8243 9018 9539 7403 18,316 | ||||||||
Примечание. Коэффициенты Стъюдента t (n) для Р1= 0,95 и Р2= 0,99 при n=10 составляют 2,26 и 3,25 соответственно.
Задача 1.3. Для измерения постоянного тока Ix (рис. 1.1) используется косвенный метод: поочередно миллиамперметром с пределом измерения 100 мА и классом точности 1,0 измеряются токи в ветвях R1 и R2 с последующим их суммированием.
Рис. 1.1
При включении прибора в ветвь R1 он показал I1, при включении в ветвь R2-I2. Значения I1 и I2 указаны в табл. 1.3. Определите абсолютную и относительную погрешности измерения Ix.
Таблица 1.3
Величина | Варианты | |||||||||
0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |
I1, мА I2, мА | 70 80 | 75 90 | 92 83 | 60 95 | 95 70 | 90 85 | 83 78 | 94 87 | 80 77 | 91 82 |
Задача 1.4. На рис. 1.2 показаны схемы измерения ЭДС источника Е с внутренним сопротивлением Ri (рис. 1.2.а) и падения напряжения на сопротивлении нагрузки RH (б) с помощью вольтметра с внутренним (входным) сопротивлением Rv, пределом измерения ХН и классом точности Кγ. Значение параметров даны в табл. 1.4.
E 
RV E 
RV
Рис.1.2
Определите методическую погрешность измерения, обусловленную сопротивлением вольтметра и инструментальную погрешность с учетом класса точности прибора. Найдите поправки к показаниям вольтметра, учитывающие методическую погрешность. Запишите результат измерения с учетом поправки.
Таблица 1.4
Величина | Варианты | |||||||||
0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |
Е, В Ri, Ом Rv, Ом RH, Ом Kγ, % XH, В | 4 50 103 100 0,5 5 | 6 20 5*102 40 1,0 10 | 10 400 104 103 1,5 10 | 5 30 5*102 50 1,0 5 | 12 40 103 80 0,5 15 | 14 200 5*103 450 1,5 15 | 18 250 104 750 2,5 20 | 20 25 103 90 0,5 20 | 25 150 5*103 400 1,5 25 | 28 300 107 900 1,0 30 |
Задача 1.5. Во вторичную обмотку измерительного трансформатора тока необходимо включить амперметр и токовые обмотки ваттметра, фазометра и счетчика электрической энергии. Номинальное сопротивление нагрузки трансформатора тока ZH. Амперметр имеет сопротивление Z1. Сопротивления токовых обмоток ваттметра, фазометра и счетчика одинаковы и равны Z2 для каждого из этих приборов. Косинус угла между активной составляющей сопротивления обмоток и модулями этих сопротивлений для всех приборов составляет 0,8. Расстояние от пульта с измерительными приборами до трансформатора тока 25 метров. Приведите схему включения приборов. Каким должно быть сечение медного провода для подключения пульта к вторичной обмотке трансформатора тока, чтобы модуль сопротивления фактической нагрузки не превышал ZH? Значения ZH, Z1, Z2 даны в табл. 1.5. Удельное сопротивление меди принять равным 0,017 Ом*мм2/м.
Таблица 1.5
Величина | Варианты | |||||||||
0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |
ZH, Ом Z1, Ом Z2, Ом | 2,0 0,4 0,4 | 1,0 0,2 0,2 | 0,6 0,1 0,04 | 2,0 0,2 0,2 | 1,0 0,1 0,04 | 0,4 0,04 0,02 | 0,6 0,1 0,04 | 4,8 0,4 0,6 | 1,0 0,4 0,04 | 1,0 0,04 0,2 |
Задача 1.6. В цепь пульсирующего тока i (t) = I0+Imsinωt последовательно включены магнитоэлектрический (М), электродинамический (Э) и термоэлектрический (ТЭ) миллиамперметры. Значения параметров приведены в табл. 1.6. Оцените показания каждого прибора и инструментальную погрешность.
Таблица 1.6
Вариант | I0 мА | Im мА | F Гц | Пределы измерения, мА | Класс точности, % | ||||
М | Э | ТЭ | М | Э | ТЭ | ||||
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 | 100 100 50 25 25 25 150 100 20 100 | 50 50 100 75 75 75 150 100 50 50 | 75000 100000 100 50 80000 105 5*105 3*105 400 50 | 200 150 200 100 100 100 300 200 30 200 | 150 150 200 100 150 150 300 300 100 150 | 150 150 200 100 100 150 300 300 100 150 | 0,5 1,0 1,5 0,5 1,0 1,5 0,5 1,0 1,5 1,0 | 0,5 0,2 0,5 0,2 0,5 0,2 0,5 0,2 0,5 0,2 | 1,5 2,5 2,5 1,5 2,5 1,5 2,5 1,5 2,5 1,5 |
Задача 1.7. Для измерения активной мощности в асимметричной трехпроводной цепи трехфазного тока используются два одинаковых ваттметра с пределом измерения по току 5А и по напряжению 100В. Шкалы ваттметров имеют по 100 дел., классы точности – 1.5. Токовые обмотки ваттметров включены через измерительные трансформаторы тока с номинальным коэффициентом трансформации KI и классом точности KIγ. Обмотки напряжения – через измерительные трансформаторы напряжения с номинальным коэффициентом трансформации KU и классом точности KUγ. Показание одного ваттметра равно α1 делений, второго - α2. Нарисуйте схему включения приборов, определите активную мощность первичной цепи и основную погрешность измерения мощности. Значения KI, KU, KIγ, KUγ, α1, α2 приведены в табл. 1.7.
Таблица 1.7
Величина | Варианты | |||||||||
0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |
KI KU KIγ KUγ α1 α2 | 100/5 6000/ 100 0,2 0,5 70 95 | 100/5 10000/ 100 1,0 1 60 90 | 200/5 500/ 100 0,5 1 75 93 | 250/5 380/ 100 3 0,5 80 97 | 300/5 15000/ 100 0,5 1 90 94 | 400/5 3000/ 100 1,0 0,5 95 95 | 500/5 380/ 100 0,2 1 75 98 | 600/5 15000/ 100 0,5 1 85 92 | 30/5 380/ 100 0,2 0,5 70 91 | 50/5 500/ 100 0,5 0,5 90 95 |
