Презентація "Електричні вимірювання"

НАВЧАЛЬНА ПРЕЗЕНТАЦІЯЕлектричні вимірювання. Прилади, величини, методи та похибки вимірювань. Дисципліна: Електротехніка та вимірювання

Зміст презентаціїЧОТИРИ ЛОГІЧНІ БЛОКИ1 Основи та величини. Роль вимірювань, електричні величини, закон Ома, потужність2 Вимірювальні прилади. Амперметр, вольтметр, омметр, мультиметр, ватметр, осцилограф3 Похибки вимірювань. Абсолютна, відносна, приведена; класи точності приладів4 Практика та безпека. Схеми підключення, лабораторна робота, техніка безпеки. Електричні вимірювання02 / 25

Що таке електричні вимірювання. ВСТУПЕлектричне вимірювання — це знаходження значення фізичної величини (струму, напруги, опору, потужності) дослідним шляхом за допомогою спеціальних технічних засобів — вимірювальних приладів. Результат — це число, виражене у прийнятих одиницях СІЗабезпечують контроль, наладку та діагностику електричних кіл. Основа лабораторних робіт, метрології та стандартизаціїТочність результату завжди обмежена похибкою приладу. Сучасний цифровий прилад одразу показує результат на дисплеїВступ03 / 25

Основні електричні величини. ЩО МИ ВИМІРЮЄМОВеличина. Позначення. Одиниця СІПрилад. Сила струму. IАмпер (А)Амперметр. Напруга. UВольт (В)Вольтметр. Електричний опір. RОм (Ω)Омметр. Потужність. PВат (Вт)Ватметр. Кількість електрикиq. Кулон (Кл)Кулонметр. Похідні величини (потужність, енергія) найчастіше визначають непрямо — через виміряні струм і напругу. Електричні величини04 / 25

Одиниці вимірювання та їх частини. СИСТЕМА СІААмперсила струмумк. А · м. А · к. АВВольтнапругам. В · В · к. ВΩОмопірΩ · к. Ом · МОм. Вт. Ватпотужністьм. Вт · Вт · к. Вт. Кратні та частинні приставкикіло — к ×1000мілі — м ×0,001мікро — мк ×0,000001 Мега — М ×1 000 000 Одиниці вимірювання05 / 25

Закон Ома для ділянки кола. КЛЮЧОВА ЗАЛЕЖНІСТЬСила струму на ділянці кола прямо пропорційна напрузі й обернено пропорційна опору. I = U / RI — струм (А) · U — напруга (В) · R — опір (Ω)Похідні формули: U = I·R R = U / I«Трикутник» для запам'ятовування. UI RЗакрий шукану величину — і побачиш формулу для її обчислення. Приклад. Дано: U = 12 В, R = 24 Ω. Знайти струм I. I = U / R = 12 / 24 = 0,5 АЗакон Ома06 / 25

Робота та потужність електричного струму. ЕНЕРГЕТИЧНІ РОЗРАХУНКИПотужність. P = U · IВимірюється у ватах (Вт)Через опір. P = I²·R = U²/RЯкщо відомий опір ділянки. Робота струму. A = P · t = U·I·t. Енергія у джоулях (Дж)Закон Джоуля–Ленца. Q = I²·R·t. Теплота у провіднику. Потужність струму07 / 25

Класифікація вимірювань. ЯК ВИМІРЮЮТЬЗа способом отримання. Прямі — величину читають безпосередньо зі шкали (струм амперметром). Непрямі — величину обчислюють за формулою (P = U·I). Сукупні та сумісні — розв'язанням системи рівнянь. За методом вимірювання. Метод безпосередньої оцінки — за відліком приладу. Метод порівняння з мірою — міст, компенсатор. Нульовий і диференціальний методи. Класифікація вимірювань08 / 25

Класифікація вимірювальних приладів. ТИПИ ПРИЛАДІВАналоговіСтрілка рухається по шкаліМагнітоелектричні, електромагнітні, електродинамічніНаочні при плавній зміні величини. Складніший точний відлік. ЦифровіРезультат числом на дисплеїВисока точність і швидкодія. Зручні для запису та автоматизаціїПотребують живлення. За принципом дії: магнітоелектричні · електромагнітні · електродинамічні · індукційні · теплові · цифровіКласифікація приладів09 / 25

РОЗДІЛ 1 Вимірювальні прилади. Призначення, схеми підключення та особливості основних приладів для електричних вимірювань. Електричні вимірювання10 / 25

Амперметр. ВИМІРЮВАННЯ СИЛИ СТРУМУПризначення: Підключення: Внутрішній опір: Розширення меж: Призначення: вимірює силу струму I у коліПідключення: послідовно з ділянкою кола. Внутрішній опір: дуже малий, майже не впливає на струм. Розширення меж: паралельно вмикають шунт (Rш)Схема підключення+ ⎓ −RAУвага: амперметр не можна вмикати напряму до джерела — виникне коротке замикання. Вимірювальні прилади11 / 25

Вольтметр. ВИМІРЮВАННЯ НАПРУГИПризначення: Підключення: Внутрішній опір: Розширення меж: Призначення: вимірює напругу U на ділянці кола. Підключення: паралельно до ділянки. Внутрішній опір: дуже великий, щоб не відбирати струм. Розширення меж: послідовно ставлять додатковий опір (Rд)Схема підключення+ ⎓ −RVІдеальний вольтметр має нескінченний опір і не змінює режим кола. Вимірювальні прилади12 / 25

Омметр і вимірювання опору. ВИМІРЮВАННЯ ОПОРУПризначення: прямо вимірює електричний опір R резистора чи ділянки. Живлення: має власне джерело струму (батарею)Калібрування: перед вимірюванням стрілку встановлюють на «0» при замкнутих щупах. Важливо: опір вимірюють лише на знеструмленій ділянціСпособи вимірювання опору. Прямий — омметром або мультиметром. Метод амперметра-вольтметра: R = U / IМостовий метод (міст Уітстона) — висока точність. Цифровим мультиметром у режимі «Ω»R = U / I — базовий розрахунок опору. Вимірювання опору13 / 25

Мультиметр — три прилади в одному. УНІВЕРСАЛЬНИЙ ПРИЛАДЦифровий мультиметр із перемикачем режимів. VВольтметрвимірює постійну (DCV) та змінну (ACV) напругу. AАмперметрвимірює силу струму, часто з окремим гніздомΩОмметрвимірює опір, перевіряє обриви та «прозвонку»Порада: обирайте режим і межу вимірювання ДО підключення щупів. Мультиметр14 / 25

Ватметр і вимірювання потужностіВИМІРЮВАННЯ ПОТУЖНОСТІПризначення: вимірює активну потужність P у колі (Вт)Дві обмотки: струмова — вмикається послідовно (як амперметр)напругова — вмикається паралельно (як вольтметр)Принцип: показ пропорційний P = U · I · cos φЗастосування: контроль споживання, енергоаудит, наладка. Активна потужність. P = U · I · cos φcos φ — коефіцієнт потужностіОдиниці потужності: 1 к. Вт = 1000 Вт Енергія: 1 к. Вт·год = 3,6 МДж. Ватметр15 / 25

Осцилограф — форма сигналу. ДОСЛІДЖЕННЯ ЗМІННИХ СИГНАЛІВОсцилограф показує залежність напруги від часу у вигляді графіка на екрані. Амплітуда (Um)найбільше значення напруги сигналу. Період (T)час одного повного коливання, с. Частота (f)f = 1 / T, вимірюється у герцах (Гц)Форма сигналусинус, прямокутник, пилка — видно наочно. Осцилограф16 / 25

РОЗДІЛ 2 Похибки вимірювань. Жодне вимірювання не буває абсолютно точним. Оцінка похибки — обов'язкова частина результату. Електричні вимірювання17 / 25

Абсолютна, відносна та приведена похибки. ОСНОВНІ ФОРМУЛИАбсолютнаΔ = |Aвим − Aд|різниця виміряного й дійсного значень, в одиницях величини. Відноснаδ = (Δ / Aд) · 100 %показує якість вимірювання у відсотках. Приведенаγ = (Δ / Aн) · 100 %відносно нормуючого (граничного) значення шкали. Aвим — виміряне значення · Aд — дійсне значення · Aн — нормуюче (границя шкали)Похибки вимірювань18 / 25

Класи точності приладів. НОРМУВАННЯ ПОХИБКИКлас точності — це найбільша допустима приведена похибка приладу у відсотках. Число класу дорівнює γ (в %). Класγ, %0,1 · 0,20,1 – 0,20,5 · 1,00,5 – 1,01,5 · 2,51,5 – 2,54,04,0 Приклад оцінки похибки. Вольтметр: шкала 0…150 В, клас 1,0 Максимальна абсолютна похибка: Δ = γ·Aн/100 = 1,0·150/100 = 1,5 В Тобто будь-який відлік має похибкуне більше ±1,5 В. Класи точності19 / 25

Систематичні, випадкові та грубі похибки. ПРИРОДА ПОХИБОКСистематичніПостійні або закономірно змінюються. Причина: неточність приладу, метод, умови. Можна врахувати або усунути поправкою. ВипадковіЗмінюються непередбачувано. Причина: коливання умов, відлік оператора. Зменшують багаторазовими вимірюваннями. Грубі (промахи)Різко відрізняються від інших. Причина: помилка оператора, збій. Виявляють і виключають з результатів. Види похибок20 / 25

РОЗДІЛ 3 Практика та безпека. Правильні схеми підключення, приклад лабораторної роботи та обов'язкові правила безпеки. Електричні вимірювання21 / 25

Правильне підключення приладів. КЛЮЧОВЕ ПРАВИЛОАмперметр — послідовно+ ⎓ −RAВольтметр — паралельно+ ⎓ −RVЗапам'ятай: амперметр вмикають послідовно (малий опір), вольтметр — паралельно (великий опір). Схеми підключення22 / 25

Лабораторна робота: вимірювання опору. МЕТОД АМПЕРМЕТРА-ВОЛЬТМЕТРАМета: визначити опір резистора, вимірявши напругу й струм на ньому. Скласти коло: джерело, резистор, амперметр послідовно. Вольтметр підключити паралельно до резистора. Увімкнути живлення й зняти покази I та UОбчислити опір за формулою R = U / IПовторити 3–5 разів і знайти середнє значення. Оцінити відносну похибку вимірювання. R = U / Iнапруга (В) ділиться на струм (А) → опір (Ω)Лабораторна робота23 / 25

Техніка безпеки при вимірюваннях. ОБОВ'ЯЗКОВІ ПРАВИЛАПеред підключенням перевіряти справність приладів та ізоляції проводів. Правильно обирати рід струму (постійний/змінний) і межу вимірювання. Не торкатися оголених струмоведучих частин під напругою. Опір вимірювати лише на знеструмленій ділянці кола. Складати й змінювати схему тільки при вимкненому живленніНе перевищувати граничних значень шкали приладу. Техніка безпеки24 / 25

ПІДСУМКИГоловне про електричні вимірювання. Величини. Струм, напруга, опір і потужність пов'язані законом Ома: I = U/RПрилади. Амперметр — послідовно, вольтметр — паралельно; мультиметр поєднує режими. Похибки. Абсолютна, відносна й приведена; клас точності задає межу похибки. Безпека. Робота лише зі справними приладами й на знеструмленій ділянціДякую за увагу!Електричні вимірювання25 / 25