Metode de măsurare a tensiunilor alternante de diferite forme.
10.1. Partea teoretică
Variabilele de tensiune sunt caracterizate de valori de vârf (amplitudine), medii și valori medii. În cele ce urmează vom numi parametrii de tensiune.
Variabilele de tensiune pot avea legi diferite ale variației de timp (diferite ferme). Acestea pot fi sinusoidale, rectangulare, puls și alte forme mai complexe.
Valoarea maximă - Um - este cea mai mare valoare de tensiune instantanee pentru perioadă (Fig.10.1 a, b).
Cu curbele de tensiune asimetrice multipolare, vârfurile pozitive (Um +) și negative (Um-)
valori.
Valoarea medie - Uσr - pentru perioada (componenta constantă) este media aritmetică a valorilor instantanee pentru perioadă.
Valoarea medie rectificată este U c (este considerată o tensiune rectificată de două jumătăți), media aritmetică a valorilor instantanee absolute (figura 1c).
Pentru tensiunile unipolare, valorile rectificate medii și medii sunt egale. Pentru tensiunile cu două polarități, acești doi parametri pot să difere substanțial unele de altele. Astfel, pentru solicitările armonice
Tensiunea rădăcină medie-pătrată e-U - pentru o perioadă este definită ca rădăcina pătrată a pătrunderii medii a tensiunii:
P
Isa. 10.1. Afișaje grafice care arată:
a, b - valoarea maximă;
- valoarea medie rectificată
T este perioada de oscilație;
U (t) este o funcție care descrie legea schimbării valorii instantanee a tensiunii în timp;
U este valoarea efectivă a tensiunii AC pentru
perioadă.
C
Legătura dintre valorile vârfului (amplitudinea), pătratul mediu și valoarea medie a tensiunii rectificate a acestei forme particulare este stabilită în termenii coeficienților de amplitudine
și
factori de formă curbă
Valorile coeficienților Ka și Kf pentru formele comune ale curbelor de solicitare sunt prezentate în Tabelul 1. Folosind Tabelul 1, definim următoarele:
1). Pentru o tensiune sinusoidală:
2
). Pentru o tensiune de fierăstrău și o tensiune simetrică de formă triunghiulară:
3
). Pentru tensiunea unei forme rectangulare cu jumătăți de perioade simetrice în raport cu axa temporală și pentru o tensiune dreptunghiulară simetrică:
P
Isa. 10.2. Grafice:
pulsuri pozitive unipolare (a);
componenta constantă a secvenței impulsurilor rectangulare pozitive unipolare (b);
componenta variabilă a secvenței impulsurilor dreptunghiulare pozitive unipolare, măsurată cu un contor într-o intrare închisă (c).
P
Componenta constantă a secvenței impulsurilor dreptunghiulare unipolare este determinată după cum urmează (Fig.10.2a)
unde Q este ciclul de sarcină al impulsurilor și amplitudinea și factorul de formă sunt egale. În Fig. 10,2 b, sunt reprezentate, respectiv, constanta U0 și variabila U ', componentele secvenței.
E
Dacă un voltmetru cu detector de vârf și o intrare închisă este utilizat pentru măsurarea tensiunilor, acesta va măsura amplitudinea:
și anume va măsura valoarea maximă fără o componentă constantă. Valoarea um poate fi calculată după cum urmează:
C
Valoarea pătrată a tensiunii este definită după cum urmează:
P
Aceste relații ne permit să calculam toți parametrii tensiunii sinusoidale și a impulsului din măsurători.
10.2. Tehnica de măsurare a tensiunii
La măsurarea solicitărilor, trebuie abordate următoarele întrebări tehnice.
Selectați tipul de instrument sau, dacă este necesar, tipurile de instrumente care sunt cel mai adecvate pentru rezolvarea acestei sarcini de măsurare.
2). Pregătiți instrumentul selectat pentru măsurare.
3). Măsurați tensiunea.
4). Dacă este necesar, efectuați calcule pentru a determina alți parametri de tensiune.
Când alegeți tipul de voltmetru, luați în considerare următoarele.
1) Tipul și forma tensiunii măsurate (constantă, alternantă, pulsată).
2). Care caracteristică a mărimii tensiunii trebuie măsurată (amplitudine, rms sau valori medii rectificate).
3). Valoarea estimată a tensiunii măsurate, a intervalului de frecvență sau a duratei impulsurilor.
4). Eroare de măsurare admisă.
5). Rezistența secțiunii de circuit, în paralel cu care este conectat voltmetrul.
Informații generale despre voltmetre.
Există voltmetre care măsoară valorile medii-ripple, rms și amplitudine.
Valorile efectivelor de voltmetru oferă cea mai mare precizie de măsurare a tensiunilor care au un număr mare de componente armonice.
Voltmetrele de medie tensiune oferă cea mai mare precizie atunci când măsoară tensiunile cu un nivel scăzut de componente armonice mai mari.
Voltmetrele valorilor amplitudinii diferă în cea mai mare gamă de frecvențe. Dezavantajul lor este precizia scăzută atunci când se măsoară tensiunile cu un nivel ridicat de componente armonice și o sensibilitate scăzută.
Pentru a măsura amplitudinea unei tensiuni din fierăstrău, este mai rațional să folosiți un voltmetru pulsatoriu cu o intrare deschisă sau, în caz extrem, cu o intrare închisă. Utilizarea altor tipuri de instrumente necesită efectuarea unui anumit calcul.
Se poate măsura amplitudinea (valoarea maximă) a tensiunii secvenței periodice a impulsurilor pozitive
voltmetre de diferite tipuri.
Pentru a măsura amplitudinea (valoarea de vârf) a unei forme de undă date, este mai rațional să folosiți un voltmetru pulsatoriu cu o intrare deschisă sau, în caz extrem, cu o intrare închisă. Utilizarea altor tipuri de instrumente necesită efectuarea unui anumit calcul.
Definiții ale amplitudinii (valoarea maximă) Um a tensiunii unei secvențe periodice de impulsuri rectangulare multipolare cu o durată a lui tu și a unei perioade de repetare T.
D
Pentru forma de stres măsurată, se mențin următoarele relații:
unde Q este ciclul de sarcină al impulsurilor.
Pentru a măsura srednevypryamlennogo Valorile tensiunii trebuie să fie utilizate cu un valori srednevypryamlennogo detector voltmetru și deschide intrarea, a cărei scală este calibrat în valori efective ale tensiunii sinusoidale. Atunci când se determină U0 = Uc, calibrarea instrumentului trebuie să țină seama de calibrarea scării, adică
E
În cazul în care parametrii de măsurare a tensiunii aplică voltmetru cu un detector pătratică, intrare deschis și o scală în valori efective ale tensiunii sinusoidale, acest dispozitiv va arăta direct valoarea efectivă a tensiunii măsurate, adică.
10.3. Descrierea standului de laborator.
Standul de laborator conține: generatoare de tensiune alternativă de diferite forme; voltmetre de diferite tipuri, osciloscop electronic.
Pe măsură ce se utilizează tensiunile variabile investigate: tensiunea sinusoidală primită la ieșirea generatorului de tipul (Г1); secvența periodică obținută ca rezultat al detectării (rectificarea jumătate de undă) a semnalului de ieșire al generatorului (G2); secvența periodică obținută ca urmare a rectificării undelor întregi a semnalului de ieșire al generatorului (G3); tensiune dințată de la generator (G4); o secvență de impulsuri dreptunghiulare de la un generator de tipul (F5).
Se utilizează un osciloscop electronic cu fascicul de lumină. Principalele caracteristici ale voltmetrelor incluse în standul de laborator sunt prezentate în Tabelul 10.2.
Denumiri pe stand
Figura 10.3. Schema de măsurare
La asamblarea circuitului, este necesar să conectați corect bornele de intrare ale voltmetrului V la sursa tensiunii măsurate. În mod normal, contactul "comun" al voltmetrului, marcat "┴", "*" sau altă denumire și apoi un alt contact, este în primul rând conectat la contactul sursă corespunzător. Dacă este necesar (dacă este prevăzut în instrucțiunile de utilizare ale generatorului), un rezistor de sarcină RK sau un transformator de potrivire este conectat la bornele de ieșire ale sursei.
Osciloscopul electronic (30) este utilizat pentru a vizualiza forma semnalelor studiate și pentru a estima parametrii lor temporali.
10.4. Ordinea lucrării.
1. Să se familiarizeze cu instrumentele și echipamentele aplicate, cu descrieri tehnice ale generatoarelor și voltmetrelor.
2. Porniți generatoarele și lăsați-le să se încălzească.
3. Asamblați schema de măsurare.
4. Măsurați valorile tensiunilor investigate cu ajutorul voltmetrelor pentru 3 niveluri prestabilite. Rezultatele măsurătorilor, precum și calculele, ar trebui reduse la Tabelul 10.3.
Cursul disciplinei implică efectuarea lucrărilor de laborator Studierea materialului teoretic de către un student. din sistem. Numele lung este numele dosarului sau al fișierului. 1 - 15 este pregătit conform textelor "Compendiului sarcinilor de testare pentru pictura" Informatică "[16].
laborator. curs. titlul colecției. de lucru): pe spec. părți: ___________________________________________________________ (nume, prenume, patronimic) pentru partea tehnică: ____________________________________________________ (nume, nume, patronimic) de către.
și dispozitive de prelucrare; să aibă o idee despre metodele de optimizare. cu Akulinichev Yu.P. Drozdova V.I. Colectarea problemelor legate de teoria informațiilor. - Tomsk. lucrări de laborator 4 4 Toleranță, raport, protecție 1-17 16 Revizuiri și declarații suplimentare pe secțiunile cursului.
și dispozitive de prelucrare; pentru a avea o idee despre metode. a. Akulinichev Yu.P. Drozdova V.I. Colectarea problemelor legate de teoria informațiilor. - Tomsk: TSU. lucrări de laborator 4 4 Toleranță, raport, protecție 1-17 16 Revizuiri și declarații suplimentare pe secțiunile cursului.