Измерение синусоидального тока

· Подключить один из миллиамперметров блока А5 (рис. 3.1.6 б) к цепи рис. 3.1.2.

· Установить произвольное напряжение на выходе генератора напряжений: ручку регулировки выходного напряжения «Амплитуда» повернуть по часовой стрелке.

· Произвести отсчет тока по шкале миллиамперметра.
Электромагнитный миллиамперметр Э42700 имеет нерабочий участок в начале шкалы от 0 до 10 мА. Начало рабочего участка отмечено точкой около деления 10 шкалы прибора.
Магнитоэлектрический миллиамперметр с выпрямителем Ц42300 имеет шкалу от 30 до 100 мА. Начальный нерабочий участок объясняется отсутствием прямых токов через встроенные в прибор выпрямительные диоды при малых прямых напряжениях.

· Установите несколько различных значений выходного напряжения генератора и повторите измерения тока. При максимальном напряжении на выходе генератора
 (ручка регулировки амплитуды повернута по часовой стрелке до упора) для дальнейшего увеличения тока необходимо уменьшить сопротивление переменного резистора 330 Ом блока А7. Для уменьшения сопротивления резистора (и увеличения тока) необходимо повернуть его ручку против часовой стрелки. Если при регулировке будет превышен максимальный ток источника (0,2 А), сработает защита источника и включиться красный светодиод «I>0,2 А» около гнезда «Выход» генератора напряжений блока А1. Для устранения перегрузки необходимо увеличить сопротивление цепи и/или уменьшить напряжение генератора и на 20…30 с разорвать цепь, например, отключив проводник от одного из гнезд генератора.

3.2. Прямые измерения несинусоидальных напряжений и токов

- Цель работы

- Лабораторная установка и схема электрическая соединений

- Перечень аппаратуры

- Указания по проведению эксперимента

Цель работы

Выявить влияние формы несинусоидального напряжения и тока на показания приборов различного типа.

Лабораторная установка и электрическая схема соединений

Все приборы, предназначенные для измерения синусоидальных напряжений или токов, проградуированы в действующих значениях измеряемой синусоидальной величины, независимо от принципа их действия. При искажении формы измеряемого напряжения или тока возникает дополнительная погрешность измерения, в некоторых случаях весьма значительная.

По принципу действия приборы, измеряющие переменное напряжение  (ток ), делятся на две группы:

1). Приборы, реагирующие на действующее (среднеквадратическое) значение измеряемой величины

,

где А – действующее (среднеквадратическое) значение измеряемой величины;

 - мгновенное значение измеряемой величины (напряжение или ток).

В импортных приборах возможность измерения среднеквадратического значения обозначается маркировкой “True RMS” ( истинное среднеквадратическое - “root mean square” = RMS).

При несинусоидальных напряжениях (токах) приборы данного типа показывают действующее значение, независимо от формы напряжения (тока). Для синусоиды действующее значение равно , т. е. в  раз меньше амплитуды синусоиды .

2). Приборы, реагирующие на средневыпрямленное значение измеряемой величины

,

где  –средневыпрямленное значение измеряемой величины;

 - мгновенное значение измеряемой величины.

Средневыпрямленное значение синусоиды равно . Для получения на индикаторе прибора действующего значения синусоидальной величины при градуировке таких приборов учитывается коэффициент формы синусоиды  

В данной работе выполняется сравнение показаний приборов различных систем при измерении напряжения (тока) имеющего форму прямоугольных импульсов
(рис. 3.2.1).

Рис. 3.2.1. Форма несинусоидального напряжения и тока при тестировании приборов.

Для напряжения (тока), имеющего форму рис. 3.2.1, действующее, средневыпрямленное и амплитудное значения совпадают ( ). Следовательно, показания приборов, реагирующих на средневыпрямленное значение измеряемой величины, будут в  раз больше показаний приборов, измеряющих действующее значение напряжения или тока, имеющего форму рис. 3.2.1.

Из испытываемых в данной работе приборов истинное действующее значение напряжения (тока) измеряют мультиметр РС5000 (блок 534, А2), электромагнитный вольтметр Э42700 (блок 512.1, А4) и электромагнитный миллиамперметр Э42700 (блок 532, А5). Аналоговый и цифровой мультиметры блока 510.1 (А3) и магнитоэлектрический миллиамперметр с выпрямителем Ц42300 (блок 532,А5) показывают средневыпрямленное значение измеряемой величины, умноженное на коэффициент формы синусоиды (1,11…).

Принципиальные электрические схемы экспериментов по измерению несинусоидальных напряжений и токов приведены на рис. 3.2.2 а и б. .

а)	б)

Рис. 3.2.2. Принципиальные электрические схемы экспериментов по измерению синусоидального напряжения (а) и тока (б).

В схемах рис. 3.2.2 регулируемый источник несинусоидального напряжения G и переменный резистор R моделируют эквивалентный генератор, соответствующий цепи, в которой измеряются напряжения и токи.

Лабораторная установка (рис. 3.2.3) состоит из однофазного источника питания G1 (218), блока питания A1 (212.2) с выходом регулируемого по частоте и амплитуде несинусоидального напряжения, переменного резистора 330 Ом (А7 – блок резисторов 2330) и испытываемых приборов (блоки 510.1, 512.1, 532 или 534).

Схемы подключения мультиметров блоков А2 (534), А3 (510.1) и вольтметра А4 (512.1) при измерении напряжения приведены на рис. 3.2.3. При измерении напряжения мультиметры подключаются к источнику гнездами «V» и «COM». Все приборы на рис. 3.2.3 соединены параллельно и измеряют одно и тоже несинусоидальное напряжение «Генератора напряжений специальной формы» блока А1.

Схемы подключения мультиметров блоков А2 (534), А3 (510.1) и миллиамперметров блока А5 (532) при измерении тока приведены на рис. 3.2.4. При измерении тока мультиметры подключаются к цепи гнездами  «A» («mA») и «COM». Все приборы на рис. 3.2.4 соединены последовательно и измеряют один и тот же несинусоидальный ток в цепи выхода «Генератора напряжений специальной формы» (блок А1) и переменного резистора 330 Ом (блок А7).

Однофазный источник питания G1 предназначен для безопасного питания блоков  А1 (212.2) и приборов А2 (534) и А3 (510.1), требующих сетевого питания.

Рис. 3.2.3. Схема электрическая соединений
для измерения несинусоидального напряжения.

Рис. 3.2.4. Схема электрическая соединений
для измерения несинусоидального тока.

 Перечень аппаратуры

Указания по проведению эксперимента