Контрольная работа № 2 по МЕТРОЛОГИИ, СТАНДАРТИЗАЦИИ И СЕРТИФИКАЦИИ ПГУПС им. Александра I

1. Приведите векторные диаграммы электродинамического ваттметра, включенного в цепь переменного однофазного тока с активно - индуктивной и активно - емкостной нагрузками и схему включения ваттметра.
2. Приведите вывод формулы относительной угловой погрешности электродинамического ваттметра и дайте ее анализ.
3. Вычислите угловую погрешность электродинамического ваттметра активной мощности для отношения X_LU/R_U параллельной цепи ваттметра и значений косинуса угла сдвига между током и напряжением в измеряемой цепи.
Исходные данные для решения задачи указаны в табл. 1.

Решения ВАРИАНТОВ 00 - 99 Задачи № 1

1. В цепь несинусоидального тока включены: амперметр магнитоэлектрической системы и амперметр электродинамической системы. Амперметры имеют одинаковые номинальные токи I_н = 10 А и шкалы с одинаковым номинальным числом делений α_н = 100 дел. Начертить схему цепи и определить, на какое число делений шкалы отклонится стрелка: а) магнитоэлектрического амперметра; б) электродинамического амперметра, если в цепи проходит ток i = I₀ + I_1msinωt + I_3msin(ωt ± ψ₃). Построить в масштабе в одних осях координат графики заданного тока i = f(t) за время одного периода основной гармоники тока. Значения I₀, I_1m, I_3m и ψ₃ для отдельных вариантов заданы в табл. 2.
2. В цепь несинусоидального тока включены: амперметр электродинамической системы и амперметр детекторной (выпрямительной) системы. Амперметры имеют одинаковые номинальные токи I_н = 5 А и шкалы с одинаковым номинальным числом делений α_н = 100 дел. На какое число делений шкалы отклонится стрелка: а) электродинамического амперметра: б) детекторного амперметра, если в цепи проходит ток i = I_1msinωt + I_3msin(ωt ± ψ₃).
Значения I_1m, I_3m и ψ₃ для отдельных вариантов заданы в табл. 2.

Решения ВАРИАНТОВ 00 - 99 Задачи № 2

1. Согласно варианту составить структурную схему цифрового измерительного прибора (ЦИП) и временную диаграмму аналого - цифрового преобразователя (АЦП).
2. Объяснить назначение отдельных узлов ЦИП.
3. Определить время измерений и число импульсов, прошедших на вход пересчетного устройства (ПУ).
4. Определить коэффициент пересчета.
5. Объяснить составляющие погрешности ЦИП.
6. Выяснить погрешность измерения заданного напряжения.
7. Пояснить преимущества и недостатки ЦИП по сравнению с другими способами измерений.
Исходные данные для решения задачи даны в табл. 3.

Решения ВАРИАНТОВ 00 - 99 Задачи № 3

К сети переменного тока с синусоидальным напряжением и частотой f = 50 Гц включены последовательно катушка с параметрами R_к и X_Lк и известное активное сопротивление R₀.
1. Начертить схему цепи.
2. Измерить электронным осциллографом падение напряжения па катушке U_к; напряжение сети U_с; падение напряжения U₀ на активном сопротивлении R₀.
3. Определить: ток цепи I; коэффициент мощности цепи cosφ; активное сопротивление катушки R_к; активную мощность, потребляемую катушкой P_к; индуктивное сопротивление катушки X_Lк; индуктивность катушки L_к; полное сопротивление катушки Z_к; активную составляющую напряжения катушки U_ак; индуктивную составляющую напряжения катушки U_Lк. При измерении напряжения U₀ на экране осциллографа была получена вертикальная линия длиной y₀ при положении рукоятки вертикального усиления осциллографа n'. При измерении U_к и U_с на экране осциллографа были получены вертикальные линии длиной y_к и y_с при положении рукоятки вертикального усиления осциллографа n''. При измерении фазового сдвига между током и напряжением на экране осциллографа получена фигура Лиссажу (см. рис. 1), на которой отрезок аб соответствует удвоенному амплитудному значению напряжения, приложенного к пластинам х, а отрезок вг — удвоенному мгновенному значению этого напряжения в то время, когда второе напряжение проходит через нуль. Поэтому вг/аб = sinφ. Чувствительность вертикального входа осциллографа задана уравнением S_U(y) = 1,2n, где n - число делений вертикального входа (номинальное число делений n_н = 10).
4. Построить в масштабе векторную диаграмму для заданной цепи.
Исходные данные для выполнения задачи приведены в табл. 4.

Решение ВАРИАНТА 50 Задачи № 4

Чтобы определить место пробоя между жилой и броней кабеля (т. е. землей), приемник энергии на конце кабеля отключили и замкнули накоротко концы исправной и поврежденной жил кабеля. Два других конца на входе в кабельную линию присоединили к калиброванной проволоке моста, в результате чего получился замкнутый контур. Два плеча моста R₁ и R₂ образовали части калиброванной проволоки длиной 100 см, а два других плеча – части петли линии между точкой пробоя и зажимами калиброванной проволоки R_x и 2R_л - Rx, где R_х – сопротивление жилы кабеля на длине от начала линии до места пробоя l_х; R_л – сопротивление одной жилы кабеля по заданной длине линии l_л. Батарея включена между движком калиброванной проволоки и землей; таким образом, второй зажим батареи соединен с точкой пробоя изоляции между жилой и броней кабеля (диагональ на схеме моста). Гальванометр включен на концы калиброванной проволоки моста и образует вторую диагональ в схеме. Равновесие моста получилось при длине l₁ части калиброванной проволоки моста.
Определить расстояние от входа в кабельную линию до места пробоя, если длина кабеля l. Материал и поперечное сечение кабеля по всей длине одинаковы.
1. Начертить схему для определения места пробоя жилы кабеля на землю с применением линейного моста. Длину кабеля на схеме показать в масштабе.
2. Дать краткое описание устройства линейного моста.
3. Определить расстояние от входа в кабельную линию до места пробоя, если длина кабеля l. Материал и поперечное сечение кабеля по всей длине одинаковы.
4. По результату расчета указать, какая жила кабеля замкнута на землю и отметить место повреждения на схеме.
Исходные данные для выполнения задачи приведены в табл. 6.

Решения ВАРИАНТОВ 00 - 99 Задачи 5