Тема: Определение показаний цифровых амперметров и амперметров с выпрямительной схемой на входе в цепях несинусоидального тока

Цель: Формирование у студента компетенции ПК-20

 

Теоретическая часть

В цифровых измерительных приборах (ЦИП) измеряемая или пропорциональная ей величина преобразуется в числовой эквивалент, который выводится на цифровой индикатор (дисплей). Современные ЦИП построены с использованием или микроконтроллера, или микропроцессора, что существенно повышает производительность и точность ЦИП. Эти приборы могут иметь дополнительные функции для обработки результатов измерения, автоматического выбора пределов измерение, распознавания полярности постоянного напряжения и т.д., а некоторые из них могут быть задействованными в автоматизированных измерительных установках и системах.

В практике электрических измерений все шире используются цифровые методы и средства преобразования, хранения, обработки, передачи и представления информации. Цифровые приборы вытесняют аналоговые средства при измерении самых различных физических величин. Среди цифровых средств измерений можно выделить две большие группы: измерительные приборы и измерительные преобразователи. К первой группе обычно относят автономные ИП, предназначенные в основном для статических однократных измерений, обычно выполняемых вручную оператором (пользователем). Ко второй группе относят цифровые преобразователи, используемые в составе информационно-измерительных систем, измерительно-вычислительных систем и т. д. Преобразователи обладают высоким быстродействием.

Для измерения напряжения постоянного тока можно использовать цифровые мультиметры, переведенные в режим измерений постоянного напряжения (режим DCV).

Для измерения в цепях синусоидального и несинусоидального (тока) напряжения широко используются цифровые мультиметры, в которых предусмотрен режим измерения переменного напряжения (АСV).

Показания ЦМ в режиме измерения синусоидального напряжения (ACV) соответствуют действующему значению этого напряжения.

Цифровые амперметры измеряют постоянную составляющую несинусоидального тока (DCV), аналогично магнитоэлектрическим амперметрам:

. (4.1)

При измерении несинусоидального напряжения ЦМ обычно показывает действующее значение несинусоидального напряжения, структура выражения которого соответствует выражению (1.6), но при этом не учитывается постоянное составляющая U₀.

Действующее значение несинусоидального тока (если не указано иное) определяют:

, (4.1)

где – действующие значения первой, второй и т.д. гармоник несинусоидального тока .

 

Задачи

1. Определить показания цифрового амперметра, включенного в последовательную RL -цепь, если напряжение на входе цепи изменяется по закону . Параметры цепи: = 3 Ом, = 4 Ом.

2. Во сколько раз действующее значение измеряемого синусоидального тока больше среднего значения тока , на который реагирует выпрямительный миллиамперметр: 1) однополупериодной схемы выпрямления; 2) двухполупериодной схемы выпрямления?

3. Определить показания миллиамперметра с однополупериодной схемой выпрямления (рисунке 4.1 а),включенного в цепь переменного тока, имеющего формы: 1) синусоиды; 2) изображенную на рисунке 4.1 б. Амплитуда тока = 14,1 мА; шкала миллиамперметра проградуирована в действующих значениях синусоидального тока.

4. Определить показания миллиамперметров магнитоэлектрического и выпрямительного с однополупериодной схемой выпрямления со шкалой, проградуированной в действующих значениях синусоидального тока. Миллиамперметры включены в цепь переменного тока, имеющего треугольную форму импульсов (рисунок 4.1 в) с амплитудой = 28 мА частотой = 50 Гц. Решить задачу при токе указанном на рисунке 4.2 а.

 

а) б)

 

в)

Рисунок 4.1

5. Определить показания миллиамперметров магнитоэлектрического, выпрямительного с одно- и двухполупериодными схемами выпрямления, включенных в цепь тока, имеющего форму однополярных прямоугольных импульсов (рисунок 4.2 б) с амплитудой = 100 мА длительностью = 10 мкс и периодом повторения = 1 мс.

 

а) б)

Рисунок 4.2

 

Вопросы к практическому занятию

1. Как определяется и чему равна постоянная составляющая тока, измеряемая цифровыми амперметрами?

2. Чему равно действующее значение тока, измеряемое цифровыми амперметрами в цепях несинусоидального тока?

3. Зачем используется выпрямительная схема при измерении тока в цепи несинусоидального тока?

4. Почему нельзя складывать действующие значения токов различных частот?

5. С помощью какого прибора можно узнать, что в электрической цепи протекают несинусоидальные токи?

6. Следует ли соблюдать полярность подключения цифрового вольтметра к цепи, в которой протекает постоянный ток

7. Каковы принципиальные особенности использования цифровых амперметров и вольтметров?

 

Практическое занятие 5