 |
Выбор методов и средств измерений
|
|
|
|
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
. РАЗРАБОТКА ОСНОВНЫХ ЭТАПОВ
Формирование исходных данных для разработки МВИ
Выбор методов и средств измерений
. ОФОРМЛЕНИЕ ДОКУМЕНТА НА МВИ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ
Методика выполнения измерений (МВИ) - технологический процесс измерений, выполнение которого с соблюдением всех требований, содержащихся в описании аттестованной МВИ, гарантирует получение результатов измерений с качеством, удовлетворяющим для него нормам.
Получение результатов измерений с известной точностью, не превышающей допускаемых пределов, является важнейшим условием обеспечения единства измерений. Таким образом, МВИ, отвечающие современным требованиям, играют решающую роль в обеспечении единства измерений.
МВИ определяют качество измерений, разрабатываются и применяются с целью обеспечения измерений физических величин с точностью, правильностью и достоверностью, удовлетворяющих регламентированным для них норм.
Существует два вида МВИ: типовая и индивидуальная.
Типовая МВИ - МВИ, рассчитанная на применение любого экземпляра СИ и вспомогательных технических средств, характеристики которых удовлетворяют требованиям описания МВИ.
Индивидуальная МВИ - МВИ, рассчитанная на применение конкретных экземпляров СИ и вспомогательных технических средств и при определении показателей качества которой учитывались индивидуальные свойства этих экземпляров.
Целью данной курсовой работы является получение практических навыков разработки индивидуальной МВИ, для применения её в лабораторном практикуме. Основными этапами данной курсовой работы являются:
формирование исходных данных для разработки МВИ;
|
|
|
выбор методов и средств измерений (СИ);
разработка проекта документа на МВИ;
При разработке МВИ одним из основных исходных требований является требование к точности измерений.
Разработка основных этапов мви
Формирование исходных данных
Измеряемые величины - активная и реактивная мощность, выделяемые в сети переменного однофазного тока промышленной частоты.
Характеристики измеряемых величин:
активная мощность, Вт, не более.................17,0
реактивная мощность, Вар, не более..............28,0
Нормы точности измерений:
Пределы допускаемого относительного
отклонения показаний от измеряемой
активной мощности, %, не более................. ± 1,0
Пределы допускаемого относительного
отклонения показаний от измеряемой
реактивной мощности, %, не более................. ± 4
Условия измерений:
- диапазон температуры окружающего воздуха, 0С,......15-25
- относительная влажность, %........................................50-80
частота напряжения питания, Гц...................................45-55
Характеристики объекта:
ток в сети, А…………….........1,4
напряжение в сети, В...............25,0
угол φ, эл. градусов, не более..60,0
вид нагрузки в сети...................RC
Выбор методов и средств измерений
Предварительный анализ показал, что для измерений активной мощности однофазного переменного тока промышленной частоты могут быть применены два принципа измерений:
- с помощью амперметра, вольтметра и фазометра (с последующим вычислением по формуле P=UIcosφ (1));
- с помощью прибора для измерения активной мощности - ваттметра.
Для реализации первого метода применяют три прибора: снимают показания с каждого и вычисляют по формуле (1) показание по активной мощности. Максимально допустимое относительное отклонение показаний от измеряемой активной мощности в этом случае вычисляют по формуле:
,(2)
где 
- максимально допустимые относительные отклонения показаний соответственно вольтметра, амперметра и фазометра от измеряемых величин соответственно напряжения, тока, угла φ.
|
|
|
В нашем случае не должно превышать ±1,0%.
При использовании вольтметра класса точности 0,5 с пределом измерений 50В, амперметра класса точности 0,5 с пределом измерений 4А и фазометра класса точности 0,5 с пределом измерений 90 эл. градусов максимально допустимые относительные отклонения показаний соответственно вольтметра, амперметра и фазометра от измеряемых величин будут:
U =0,5%
I = 0,5%
φ = =0,3%
акт = =0,76%
Для реализации второго метода достаточно применения одного прибора - ваттметра, измеряющего активную мощность. В настоящее время для измерения мощности переменного тока промышленной частоты используют электродинамические и ферродинамические ваттметры. В нашем случае применение одного из указанных измерительных механизмов зависит от пределов измерений этих приборов, а так же от их классов точности.
О влиянии на проводимые измерения внешних магнитных полей в задании ничего не сказано, следовательно, ими можно пренебречь. Кроме того, можно применить экранированный прибор или с астатическим механизмом. На приборы с ферродинамическими измерительными механизмами внешние магнитные поля влияния не имеют. Однако показания электродинамических ваттметров более точные, т. е. приборы имеют классы точности 0,1; 0,2; 0,5. В отличие от ферродинамических, имеющих классы точности редко 1,0 и чаще 1,5; 2,5.
Из этого следует, что в нашем случае применить необходимо прибор электродинамической системы для обеспечения требуемой точности измерений активной мощности. В литературе [3] останавливаем свой выбор на многопредельном ваттметре Д57. Его основные метрологические характеристики: Iном. =2; 4А, Uном. = 30-45-60 В, кл.т.0,1. Максимально допустимое относительное отклонение показаний от измеряемой активной мощности определяем по формуле
(3)
Для определения значения реактивной мощности так же существует два принципа:
- метод амперметра, вольтметра и фазометра (с последующим вычислением Q по формуле Q=UIsinφ);
- метод ваттметра и фазометра с последующим вычислением по формуле
(4)
|
|
|
Для реализации первого метода необходимо применение аналогичных приборов, что и для определения активной мощности первым способом. Анализ данного метода был приведён выше.
Для реализации второго метода необходимо применение двух приборов: ваттметра и фазометра. Этот метод предпочтительнее уже тем, что ваттметр нами уже выбран (Д5016/2) и применяется для измерения активной мощности. Для измерения же коэффициента мощности cos φ применяют приборы непосредственной оценки на основе логометров электродинамической и ферродинамической систем. В литературе [3] выбираем фазометр Д578. Его основные метрологические характеристики приведены в таблице 1. Выбор фазометра на основе электродинамического логометра основан на том, что шкала выбранного прибора Д578 проградуирована в эл. градусах, что позволяет, при вычислении реактивной мощности по формуле (4), сократить операцию перевода: cos φ -- эл. градусы - tq φ. Максимально допустимое относительное отклонение показаний от измеряемого углаj, определяется по формуле:
,(5)
где: 
- максимально допустимое относительное отклонение показаний от
измеряемой активной мощности;
- максимально допустимое относительное отклонение показаний от измеряемого угла j.
Определим максимально допустимое относительное отклонение показаний от измеряемого угла j.
Тогда
В качестве нормы точности показаний было установлено, что относительное отклонение показаний от измеряемой активной мощности не более 1,0%, а пределы допускаемого относительного отклонения показаний от измеряемой реактивной мощности не более 4%. В результате расчётов было получено 
=0,35%, 
=0,8%. Следовательно, можно сделать вывод об окончании выбора методов и средств измерений, т.к., целесообразно выбрать следующие методы:
для измерения активной мощности использовать ваттметр;
для измерения реактивной мощности использовать ваттметр и фазометр.
Выбор данных способов обосновывается тем, что при измерении активной мощности удобнее пользоваться ваттметром, так как нет необходимости производить вычисления после каждого измерения силы тока, напряжения и углаj. А также необходимо учитывать, что измеряемые величины должны быть стабильны в период выполнения измерений. Ваттметр будет использоваться и для измерения реактивной мощности плюс фазометр. Так же это будет экономически целесообразнее, так как приобретать и обслуживать нужно на два прибора меньше.
|
|
|
реактивный мощность ток
|
|
|
