Измерение электрических величин

ИЗМЕРЕНИЕ 

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН

Лабораторный практикум

Йошкар-Ола

2021

УДК 621.317.3(076)
ББК 31.221

И 37

Авторы: В. М. Бастраков, Е. В. Кобылина, Н. А. Забродина, А. Г. Забродин,
А. И. Сютова, Л. В. Левашова

Рецензенты: доктор технических наук, профессор кафедры транспортнотехнологических машин ПГТУ А. В. Егоров;
кандидат технических наук, заведующий кафедрой энергообеспечения 
предприятий ПГТУ А. А. Медяков

Печатается по решению

редакционно-издательского совета ПГТУ

Измерение электрических величин: лабораторный практи
кум / В. М. Бастраков, Е. В. Кобылина, Н. А. Забродина и др. – Йошкар-Ола: Поволжский государственный технологический университет, 2021. – 52 с.
ISBN 978-5-8158-2250-4

Предложены лабораторные работы, посвященные измерению элек
трических параметров различными методами и средствами, а также исследованию метрологических характеристик средств измерений электрических величин.

Для студентов машиностроительных направлений подготовки, а 

также направлений «Материаловедение и технологии материалов», «Агроинженерия», «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов».

УДК 621.317.3(076)
ББК 31.221

ISBN 978-5-8158-2250-4
 Бастраков В. М. и др., 2021
 Поволжский государственный
технологический университет, 2021

И 37

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение.................................................................................................. 4

Правила техники безопасности 
при выполнении лабораторных работ .................................................. 6

Лабораторная работа № 1
Измерение напряжения и силы переменного тока......................... 7

Лабораторная работа № 2
Косвенные измерения электрического сопротивления .............. 11

Лабораторная работа № 3
Измерение сопротивления по мостовой схеме .............................. 14

Лабораторная работа № 4
Измерение индуктивного сопротивления индуктивности ......... 22

Лабораторная работа № 5
Измерение потребляемой мощности............................................... 27

Лабораторная работа № 6
Исследование основных метрологических характеристик 
электромеханических измерительных приборов ......................... 31

Лабораторная работа № 7
Методы измерения параметров электрических цепей................ 37

Лабораторная работа № 8
Определение внутреннего сопротивления 
электроизмерительного прибора..................................................... 43

Библиографический список................................................................. 51

ВВЕДЕНИЕ

Жизнедеятельность современного человека как в быту, так и на 

производстве невозможно представить без использования электрической энергии. Её эффективное использование в значительной степени 
определяется достоверностью и точностью измерений электрических 
величин. 

При измерениях электрических величин реализуется большинство 

видов и методов измерений, рассматриваемых в общей теории измерений. Выполнение лабораторных работ по измерениям электрических 
величин позволит студентам лучше усвоить основные положения метрологии. В качестве средств измерений используются электромеханические аналоговые приборы, измерительные мосты, компенсаторы 
напряжения (потенциометры) и цифровые измерительные приборы.

Отличительные признаки приборов (единица измеряемой вели
чины, принцип действия, род тока, класс точности, степень защищенности от магнитных и электрических полей, год выпуска и др.) наносят на шкалу или корпус в виде условных обозначений.

В электромеханических приборах измеряемая величина преобра
зуется в другую электрическую величину, воздействующую на подвижный элемент отсчетного устройства, состоящего из шкалы и указателя.

В измерительных мостах реализуется метод сравнения измеряе
мой величины с мерой. К достоинствам измерений с помощью мостовых схем следует отнести высокую точность измерений и чувствительность, возможность измерения различных величин, в том числе и 
не электрических.

Компенсаторы напряжения – это приборы сравнения, в которых 

измеряемая ЭДС (или напряжение) уравновешивается соответствующим падением напряжения на компенсационном сопротивлении (реохорде) при прохождении по нему тока от внешнего источника. Результаты измерений получаются с высокой точностью, особенно в 
компенсаторах постоянного тока.

В цифровых измерительных приборах (ЦИП) измеряемая вели
чина преобразуется в цифровой код, в соответствии с которым 

представляется в цифровой форме на отсчетном устройстве. ЦИП 
имеют следующие достоинства: объективность и удобство отсчета 
результатов измерений, высокая точность при полной автоматизации процесса, высокое быстродействие, возможность сочетания с 
микропроцессорными устройствами и возможность дистанционной 
передачи результатов измерений. Недостатки заключаются в большей по сравнению с аналоговыми средствами измерений сложности 
и стоимости, меньшей наглядности представления информации и 
надежности.

Особенностью измерений большинства электрических величин 

является то, что средства измерений включаются в электрическую 
цепь объектов измерений, отчего происходит перераспределение 
энергии между ними и, соответственно, изменяется величина измеряемого параметра. Таким образом, появляется соответствующая составляющая погрешности измерения. Характеристики средств измерений, описывающие их свойства отбирать или отдавать энергию через свои входные или выходные цепи, называют импедансными или 
просто импедансами. Конкретные способы оценки составляющих, 
обусловленных взаимодействием средства измерений с объектом, зависят от характера этого взаимодействия и вида импедансной характеристики.

В практике электрических измерений распространен случай, ко
гда средство измерений потребляет энергию от объекта измерений и 
соответствующее свойство описывается входным импедансом, т.е. 
входным сопротивлением. Импедансные характеристики электронного средства измерений нормируются представлением его входных 
цепей в виде эквивалентной схемы замещения и задания значений составляющих её элементов. Чаще всего нормируемыми параметрами 
элементов схем замещения являются минимально допустимые значения внутреннего сопротивления и максимально допустимое значение 
входного тока.

Основной целью выполнения предлагаемых лабораторных работ 

является освоение методик измерений различных электрических величин различными методами и средствами. Для достижения этой 
цели нужно выполнить задачи, поставленные в каждой работе.

ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ 

ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

Электрический ток опасен для человека. Он может вызвать 

ожоги, судорожное сокращение мышц, паралич центральной нервной 
системы и сердца. Проходящий по внутренним органам человека 
электрический ток в 0,001 А чувствителен, в 0,005 А – опасен, а в 
0,1 А – смертелен. Величина опасного напряжения Uоп = 0,05· rчел, где 
rчел – сопротивление участка тела, находящегося под напряжением
(зависит от нервного напряжения, влажности поверхности тела, степени возбуждения и т.д.). Напряжение в 127 В повлечь за собой тяжелую электротравму. Главная причина поражения током – неосторожное прикосновение руками к незащищенным токоведущим элементам, находящимся под напряжением. 

При работе в электротехнических лабораториях нужно выпол
нять следующие основные правила:

• производить сборку электрических схем и переключений в них 

только при отключенном напряжении;

• после сборки схемы пригласить преподавателя (лаборанта) для 

её проверки и получения разрешения на подключение напряжения;

• не касаться руками неизолированных элементов электрических 

схем (например, клемм), находящихся под напряжением;

• после выполнения переключений в схеме вновь пригласить 

преподавателя (лаборанта) для проверки схемы;

• не оставлять без внимания электрическую схему, находящуюся 

под напряжением;

• надежно закреплять концы проводов клеммами, под одну 

клемму ставить не более двух проводов;

• все переключения и регулировки на лабораторном стенде, 

включения и выключения тумблеров должны выполняться одним человеком и только одной рукой;

• при обнаружении неисправностей на стенде, а также при появ
лении дыма или специфического запаха горелой изоляции стенд 
нужно обесточить и сообщить об этом преподавателю или лаборанту.

При поражении человека электрическим током нужно отключить 

напряжение от стенда, освободить пострадавшего от стесняющей 
одежды, сделать искусственное дыхание и немедленно вызвать врача.