Общие сведения об электротехнических устройствах

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И МОЛОДЕЖНОЙ ПОЛИТИКИ ЧУВАШСКОЙ РЕСПУБЛИКИ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ ЧУВАШСКОЙ РЕСПУБЛИКИ «БАТЫРЕВСКИЙ АГРОПРОМЫШЛЕННЫЙ
ТЕХНИКУМ»
Методическая разработка урока
на тему «Общие сведения об
электротехнических устройствах.
Виды и методы электрических измерений
(прямые и косвенные).
Погрешности измерений. Основные
характеристики электроизмерительных
приборов. Классификация
электроизмерительных приборов»
Выполнил:
Спинов Василий Александрович,
преподаватель физики,
электротехники
2014
ВВЕДЕНИЕ
Формирование общих и профессиональных компетенций является
основой реализации федеральных государственных образовательных
стандартов
нового
поколения
для
учреждений
среднего
профессионального образования.
Общие компетенции формируются в процессе учебной и внеучебной
деятельности обучающихся при изучении учебных дисциплин. При этом
общая
компетенция
(ОК)
понимается
как
совокупность
знаний,
способностей, умений и навыков, которые обусловливают познавательную
активность обучающихся.
Выбор приемов и методов формирования и развития общих
компетенций
является
актуальным
и
важным
для
эффективной
организации учебной и внеучебной деятельности обучающихся.
ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей
профессии, проявлять к ней устойчивый интерес.
ОК 2. Организовывать собственную деятельность, исходя из цели и
способов ее достижения, определенных руководителем.
ОК 3. Анализировать рабочую ситуацию, осуществлять текущий и
итоговый
контроль,
оценивать
и
корректировать
собственную
деятельность, нести ответственность за результаты своей работы.
ОК
4.
Осуществлять
поиск
и
использовать
информацию,
необходимую для эффективного выполнения профессиональных задач.
ОК 5. Использовать информационно – коммуникативные технологии
в профессиональной деятельности.
ОК 6. Работать в команде, эффективно общаться с коллегами,
руководством и клиентами.
2
Тема урока «Общие сведения об электротехнических устройствах.
Виды и методы электрических измерений (прямые и косвенные).
Погрешности измерений. Основные характеристики
электроизмерительных приборов.
Классификация электроизмерительных приборов.»
Цель урока:
Обучающая: изучить понятие об электротехнических устройствах, его
значение, рассмотреть виды и методы электрических измерений, изучить
погрешности измерений. Основные характеристики электроизмерительных
приборов. Классификация электроизмерительных приборов.
Развивающая: развивать умение анализировать, сравнивать, обобщать,
делать выводы. Развивать техническое мышление обучающихся, память,
точность в расчётах.
Воспитывающая цель: воспитывать дисциплину, аккуратность,
добросовестность, ответственность за точность расчётов.
Тип урока: Изучение нового материала (урок освоения новых знаний)
Вид урока: Смешанный (беседа, опрос, рассказ, изучение нового
материала)
Методы обучения:
1. Словесные методы: объяснение, беседа.
2. Наглядно-демонстрационные методы: демонстрация наглядных пособий
с использованием презентации
Материально – техническое оснащение: электроизмерительные приборы
Литература: Бутырин П.А., Толчеев О.В., Шакирзянов Ф.Н.
«Электротехника». НПО.
Ход урока
1. Организационный момент:
Проверка готовности обучающихся к уроку.
Сообщение темы и целевая установка на урок.
2. Сообщение нового материала
3. Обобщающее повторение.
Подвести итоги урока.
Домашнее задание.
Объявление оценок за урок
3
Общие сведения об электротехнических устройствах
Электрическая энергия широко используется в производстве и в
быту, так как она хорошо транспортируется (передается на расстояние),
легко преобразуется в другие виды энергии.
Преобразование электрической энергии происходит в электрических
устройствах, которые могут быть объединены по виду преобразованной
энергии. Наиболее широкое применение находят следующие
электротехнические устройства:
преобразователи
электрической
энергии
в
электрическую
(трансформаторы, преобразователи, выпрямители, регуляторы напряжения
и тока и т.д.);
устройства, преобразующие электрическую энергию в тепловую
(нагреватели, дуговые электрические печи, аппараты электрической
сварки, индукционные печи и т.д.);
устройства, преобразующие электрическую энергию в механическую
(электрические двигатели, электрические аппараты, электроизмерительные
приборы, электроинструменты и т.д.);
устройства, преобразующие электрическую энергию в световую
(лампы накаливания, люминесцентные лампы, прожекторы и другие виды
осветительной аппаратуры).
Существуют также устройства, позволяющие преобразовывать
электрическую энергию в звуковую, химическую и другие виды энергии.
Перечисленные устройства используют в различных технологических
процессах, в современных информационных системах, в научных
исследованиях.
Виды и методы электрических измерений
Трудно найти область современного производства, где бы не
осуществлялись измерения.
Измерение — определение значений физических величин опытным
путем с помощью специальных технических средств. Устройства,
позволяющие проводить измерения, называются средствами измерения.
Особая роль принадлежит электроизмерительной технике, которая
позволяет наиболее просто осуществить процесс измерения.
Измерения в зависимости от способа получения результата
подразделяются на прямые и косвенные. Прямыми называют такие
измерения, при которых искомое значение находится непосредственно по
показанию приборов (измерение тока амперметром, напряжения —
вольтметром, электроэнергии — счетчиком). При косвенных измерениях
результат определяют по формуле, включающей в себя величины,
значения которых найдены с помощью прямых измерений (измерение
электрического сопротивления с помощью вольтметра и амперметра —
сначала измеряют напряжение и ток, а затем по закону Ома вычисляют
сопротивление).
4
Существуют два основных метода электрических измерений:
непосредственной оценки и сравнения.
При методе непосредственной оценки измеряемая величина
определяется по показанию прибора. Шкала прибора градуируется в
соответствующих единицах измеряемой величины по эталонному прибору
на заводе при изготовлении прибора. В качестве примера можно привести
измерения вольтметром, амперметром, фазометром, ваттметром и т.д.
Основными преимуществами этого метода являются простота измерений и
малые затраты времени.
При методе сравнения измеряемая величина сравнивается с
эталоном, образцовой или рабочей мерой. Точность измерений
значительно выше, но возрастает и сложность измерений.
Погрешности измерений
Из-за несовершенства приборов при всяком измерении появляется
погрешность Δ, которая называется абсолютной. Абсолютная
погрешность измерения Δ — разность между измеренным А и
действительным АД значениями измеряемой величины. Абсолютная
погрешность имеет размерность измеряемой величины и не позволяет
сравнивать метрологические характеристики различных средств и методов
измерений. Поэтому вводят безразмерные формы погрешности —
относительную и приведенную.
Относительная погрешность δ
— отношение абсолютной
погрешности к истинному (действительному) значению измеряемой
величины. Как правило, ее выражают в процентах  

100 .
AД
Истинное значение измеряемой величины не известно, поэтому

A
обычно пользуются выражением   100 .
Величины Δ и δ характеризуют точность измерения. Чтобы оценить
погрешность прибора, вводят приведенную погрешность γ.
Приведенная погрешность γ — отношение абсолютной погрешности
Δ к нормирующему значению Aнорм. Значение Aнорм принято выбирать
равным верхнему пределу шкалы прибора, т.е. Aнорм= Amax , отсюда


100 .
Amax
Абсолютная погрешность Δ обусловлена систематическими и
случайными погрешностями прибора, а также ошибками лица,
проводящего измерения.
Систематическая погрешность остается постоянной или изменяется
по определенному закону. Она возникает из-за влияния факторов, которые
могут быть учтены. К ним относятся, например, температура,
электромагнитные поля, радиация, несовершенство прибора и т.д.
5
Случайная погрешность возникает по случайному закону вследствие
факторов, которые нельзя учесть. Оценку этой погрешности можно
произвести только при большом количестве измерений, используя
статистические методы.
Различают также погрешности, связанные с эксплуатацией прибора
— основную и дополнительную.
Основная погрешность возникает при нормальных условиях
эксплуатации, которые указаны в паспорте.
Дополнительная погрешность возникает при отклонении условий
измерения от нормальных.
Погрешность измерительного средства характеризуют классом
точности — значением приведенной погрешности в процентах. Это
значение округляют до одного из следующих чисел, установленных для
электроизмерительных приборов: 4,0; 2,5; 1,5; 1,0; 0,5; 0,2; 0,1; 0,05.
Класс
точности
является
обобщенной
метрологической
характеристикой измерительного средства. Зная класс точности, можно
найти абсолютную и относительную погрешности:
 
Amax
;
100
 
Amax
.
A
Основные характеристики электроизмерительных приборов
Измерительные приборы должны обладать определенными
характеристиками, основными из которых являются: погрешность,
чувствительность, диапазон измерения, потребляемая мощность.
Погрешность прибора, определяется его классом точности.
Чувствительностью S прибора называется отношение приращения
перемещения
указателя
измерения
Δа
(например,
стрелки
электромеханического прибора) к приращению измеряемой величины
а 

Х  S 
.
Х 

Если шкала прибора равномерная, то S 
а
. Величина,
Х
обратная чувствительности, называется ценой
l
S
деления шкалы прибора с  .
Диапазон измерения — область значений измеряемой величины X,
для которой погрешность прибора укладывается в класс точности.
Потребляемая мощность — мощность, которую потребляет прибор
для выполнения необходимых измерений. Чем меньше потребляемая
мощность, тем выше качество прибора.
Классификация электроизмерительных приборов
Для удобства изучения и применения электроизмерительные
приборы классифицируют по различным признакам.
Все приборы подразделяются по классам точности. Класс точности
указывают на циферблате прибора.
6
По виду измеряемой величины электроизмерительные приборы
делятся на приборы для измерения электрических (напряжение, ток,
мощность, сопротивление и др.) и неэлектрических (температура,
давление, влажность и др.) величин.
По способу представления измеряемой величины приборы
подразделяются на аналоговые и цифровые. Аналоговые приборы имеют
шкалу со стрелкой и измеряют непрерывные электрические сигналы. Эти
приборы могут быть электромеханическими или электронными. Цифровые
приборы измеряемый непрерывный сигнал переводят во временные
импульсы, которые затем считы-ваются цифровым устройством.
По роду тока различают приборы постоянного тока, переменного
тока и комбинированные.
На процесс измерения также оказывает влияние расположение
самого прибора, которое обозначается специальными значками на
циферблате прибора. На циферблат прибора с помощью условных
обозначений наносятся основные характеристики прибора, облегчающие
его эксплуатацию (табл. 5.1).
7
Таблица
приборов
5.1
Обозначения
на
8
шкалах
электроизмерительных