План – конспект теоретичного уроку з предмета “Електротехніка з основами промислової електроніки” Тема уроку: № 24 Омметри. Вимірювання опору ізоляції.

Про матеріал

Мета уроку: Навчальна: сформувати знання про омметри та методи вимірювання опору ізоляції омметрами і мегомметрами. Виховна: виховувати культуру праці, працелюбність, повагу до праці. Розвиваюча: розвивати мислення, сприяти всебічному розвитку учнів, розвивати пам`ять, мислення. Тип уроку: урок засвоєння нових знань.

Перегляд файлу

План – конспект теоретичного уроку з предмета

“Електротехніка з основами промислової електроніки”

Тема уроку: № 24 Омметри. Вимірювання опору ізоляції.

Мета уроку:

Навчальна: сформувати знання про омметри та методи вимірювання опору ізоляції омметрами і мегомметрами.
Виховна: виховувати культуру праці, працелюбність, повагу до праці.
Розвиваюча: розвивати мислення, сприяти всебічному розвитку учнів, розвивати пам`ять, мислення.
Тип уроку: урок засвоєння нових знань.

Наочні засоби :

плакати.

2) електровимірювальні прилади різних типів.

СТРУКТУРА УРОКУ

1. Організаційно-вступна частина уроку.

2. Актуалізація опорних знань учнів.

3. Постановка завдань уроку.

4. Пояснення нової теми.

5. Оперативний контроль вивченого на уроці.

6. Закріплення теми уроку (практичне завдання).

7. Систематизація та узагальнення знань.

8. Підсумок уроку:

а) підведення підсумків розглянутих на уроці знань

б) пояснення домашнього завдання

в) оцінювання знань учнів.

ХІД УРОКУ

1. Організаційно-вступна частина

Налаштування психологічного настрою учня на продуктивну роботу

взаємне вітання;
перевірка наявності учнів;
організація уваги учнів до уроку.

2. Актуалізація та корекція опорних знань учнів

Актуалізація мотиваційних резервів учня шляхом фронтального опитування учнів з пройденого раніше матеріалу. Запитання до учнів :

як вимірюється струм та напруга;
що таке результат вимірювання;
методи електричних вимірювань.

3. Постановка завдання уроку

Сьогодні на уроці ми вивчимо як вимірюється опір та якими приладами при цьому користуються. Навчимося вимірювати опір ізоляції.

4. Пояснення нової теми

Визначення: Вимірювання - це процес визначення фізичної величини за допомогою технічних засобів.
Міра - це засіб вимірювання фізичної величини заданого розміру.
Вимірювальний прилад - це засіб вимірювання, в якому виробляється сигнал, доступний для сприйняття спостерігачем.
Зразкові заходи і прилади служать для перевірки по них робочих засобів вимірювань.
Робочі заходи і прилади служать для практичних вимірювань.

КЛАСИФІКАЦІЯ ПРИЛАДІВ ЕЛЕКТРОВИМІРЮВАНЬ

Прилади електровимірювань можна класифікувати по наступних ознаках:
методу вимірювання;
роду вимірюваної величини;
роду струму;
ступені точності;
принципу дії.
Існує два методи вимірювання: 1) метод безпосередньої оцінки, полягаючий у тому, що в процесі вимірювання відразу оцінюється вимірювана величина;
2) метод порівняння, або нульовий метод, що служить основою дії приладів порівняння: мостів, компенсаторів.
Залежно від роду вимірюваного струму розрізняють прилади постійного, змінного однофазного і змінного трифазного струму.
По ступеню точності прилади підрозділяються на наступні класи точності: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; і 4,0. Клас точності не повинен перевищувати приведеної відносної погрішності приладу, яка визначається по формулі:

де А - свідчення приладу, що повіряється; А0 - свідчення зразкового приладу; Amax - максимальне значення вимірюваної величини (межа вимірювання).
Залежно від принципу дії розрізняють системи приладів електровимірювань. Прилади однієї системи володіють однаковим принципом дії. Існують наступні основні системи приладів: магнітоелектрична, електромагнітна, електродинамічна, індукційна.

МАГНІТОЕЛЕКТРИЧНА СИСТЕМА

Прилади цієї системи (мал. 3.3.1) містять постійний магніт - 1, до якого кріпляться полюси - 2. У міжполюсному просторі розташований сталевий циліндр - 3 з наклеєною на нього рамкою - 4. Струм в рамку подається через дві спіральні пружини -5. Принцип дії приладу заснований на взаємодії струму в рамці з магнітним полем полюсів.

Ця взаємодія викликає обертаючий момент, під дією якого рамка і разом з нею циліндр обернуться на кут .
Спіральна пружина, у свою чергу, викликає протидіючий момент.
Оскільки обертаючий момент пропорційний струму, , а протидіючий момент пропорційний куту закручування пружин ,

то можна написати:

де до і D - коефіцієнти пропорційності. З написаного виходить, що кут повороту рамки

а струм в котушці

де - чутливість приладу до струму, визначувана числом розподілів шкали, відповідна одиниці струму; CI - постійна по струму, відома для кожного приладу.
Отже, вимірюваний струм можна визначити твором кута повороту (відлічується за шкалою) і постійної по струму CI.
До достоїнств цієї системи відносять високу точність і чутливість, мале споживання енергії.
З недоліків слід зазначити складність конструкції, чутливість до перевантажень, можливість вимірювати тільки постійний струм (без додаткових засобів).

ЕЛЕКТРОМАГНІТНА СИСТЕМА

Прилади цієї системи (мал. 3.4.1) мають нерухому котушку - 1 і рухому частину у вигляді сталевого сердечника - 2, пов'язаного з індикаторною стрілкою - 3 протидіючої пружини - 4.
Вимірюваний струм, проходячи по котушці, намагнічує сердечник і втягує його в котушку.
При рівності обертаючого і гальмуючого моментів система заспокоїться. По куту повороту рухомої частини визначають вимірюваний струм.
Середнє значення обертаючого моменту пропорційне квадрату вимірюваного струму:

Оскільки гальмуючий момент, створюваний спіральними пружинами, пропорційний куту повороту рухомої частини, рівняння шкали приладу

запишемо у вигляді:

Іншими словами, кут відхилення рухомої частини приладу пропорційний квадрату діючого значення змінного струму.

До головних достоїнств електромагнітної сили відносяться: простота конструкції, надійність в роботі, стійкість до перевантажень.
З недоліків наголошуються: низька чутливість, велике споживання енергії, невелика точність вимірювання, нерівномірна шкала.

ЕЛЕКТРОДИНАМІЧНА СИСТЕМА

Ця система є двома котушками (мал. 3.5.1), одна з яких нерухома, а інша - рухома. Обидві котушки підключаються до мережі, і взаємодія їх магнітних полів приводить до повороту рухомої котушки щодо нерухомої.

З рівняння видно, що шкала електродинамічної системи має квадратичний характер. Для усунення цього недоліку підбирають геометричні розміри котушок так, щоб підучити шкалу, близьку до рівномірної.
Ці системи найчастіше використовуються для вимірювання потужності, тобто як ватметри, тоді:

В цьому випадку шкала ватметра рівномірна.
Основною гідністю приладу є висока точність вимірювання.
До недоліків відносяться мала перевантажувальна здібність, низька чутливість до малих сигналів, помітний вплив зовнішніх магнітних полів.

ІНДУКЦІЙНА СИСТЕМА

Прилади індукційної системи набули широке поширення для вимірювання електричної енергії. Принципова схема приладу приведена на мал. 3.6.1. Електричний лічильник містить магнітопровід - 1 складної конфігурації, на якому розміщені дві котушки; напруги - 2 і струму - 3. Між полюсами електромагніту поміщений алюмінієвий диск - 4 з віссю обертання - 5. Принцип дії індукційної системи заснований на взаємодії магнітних потоків, створюваних котушками струму і напруги з вихровими струмами, що наводяться магнітним полем в алюмінієвому диску.

Обертаючий момент, діючий на диск, визначається виразом:

де ФU - частина магнітного потоку, створеного обмоткою напруги і проходячого через диск лічильника; ФI - магнітний потік, створений обмоткою струму; - кут зрушення між ФU і ФI. Магнітний потік ФU пропорційний напрузі Магнітний потік ФI пропорційний струму:
Для того, щоб лічильник реагував на активну енергію, необхідно виконати умову:

В цьому випадку

тобто обертаючий момент пропорційний активній потужності навантаження.
Протидіючий момент створюється гальмівним магнітом - 6 і пропорційний швидкості обертання диска:

У сталому режимі і диск обертається з постійною швидкістю. Прирівнюючи два останні рівняння і вирішивши одержане рівняння щодо кута повороту диска

Таким чином, кут повороту диска лічильника пропорційний активній енергії. Отже, число оборотів диска n теж пропорційне активній енергії.

ВИМІРЮВАННЯ СТРУМУ І НАПРУГИ

Вимірювання струму виробляється приладом, званим амперметром.
Існують чотири схеми включення амперметра в ланцюг. Перші дві (мал. 3.7.1) призначені для вимірювання постійного струму, а дві другі схеми - для вимірювання змінного струму.

Друга і четверта схеми застосовуються в тих випадках, коли номінальні дані амперметра менше вимірюваної величини струму. В цьому випадку при визначенні істинного значення струму потрібно враховувати коефіцієнт перетворення:

де Iист - істинне значення струму,
Iизм - зміряне значення струму,
kпр - коефіцієнт перетворення.
Вимірювання напруги виробляється вольтметром. Тут також можливі чотири різні схеми підключення приладу (мал. 3.7.2).

У цих схемах також використовуються методи розширення меж вимірювання напруги (друга і четверта схеми).

ВИМІРЮВАННЯ ПОТУЖНОСТІ

Для вимірювання потужності постійного струму достатньо зміряти напругу і струм. Результат визначається по формулі:

Метод амперметра і вольтметра придатний і для вимірювання повної потужності, а також активної потужності змінного струму, якщо cosφ = 1.
Найчастіше вимірювання потужності здійснюється одним приладом - ватметром.
Як було сказано раніше, для вимірювання потужності кращою є електродинамічна система.
Ватметр забезпечений двома вимірювальними елементами у вигляді двох котушок: послідовної і паралельної. По першій котушці тече струм, пропорційний навантаженню, а по другій - пропорційний напрузі в мережі.

На мал. 3.8.1 показана схема включення ватметра в однофазну мережу.

У трифазних мережах для вимірювання потужності використовують один, два і три ватметри.
Якщо навантаження симетричне і включена "зіркою", то досить одного ватметра (мал. 3.8.2, а). Якщо в цій же схемі навантаження несиметричне по фазах, то використовуються три ватметри (мал. 3.8.2, би). У схемі з'єднання споживачів "трикутником" вимірювання потужності виробляється двома ватметрами (мал. 3.8.2, в).

ВИМІРЮВАННЯ ОПОРІВ

Електричний опір в ланцюгах постійного струму може бути визначене непрямим методом за допомогою вольтметра і амперметра. В цьому випадку:

Можна використовувати омметр - прилад безпосереднього відліку. Існують дві схеми омметра: а) послідовна; б) паралельна (мал. 3.9.1).

Рівняння шкали послідовної схеми наміру:

де г - опір ланцюга гальванометра. При кут повороту рухомої частини приладу визначається величиною вимірюваного опору Rx. Тому шкала приладу може бути безпосередньо проградуйована в Омах. Ключ До використовується для установки стрілки приладу в нульове положення. Омметри паралельного типу зручніше застосовувати для вимірювання невеликих опорів
Вимірювання опорів можна також здійснювати логометрами. На мал. 3.9.2 приведена принципова схема логометра.