Repetitionsfragen Messinstrumente Messtechnik

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ERWEITERTE SYSTEMTECHNIK LÖSUNGSSATZ
MESSINSTRUMENTE, MESSTECHNIK
Kapitel 22
Repetitionsfragen
Messinstrumente
Messtechnik
Verfasser:
Hans-Rudolf Niederberger
Elektroingenieur FH/HTL
Vordergut 1, 8772 Nidfurn
055 - 654 12 87
Ausgabe:
April 2009
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right
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REPETITIONSFRAGEN
BK
Frage
22-01 Was heisst messen?
BK
Frage
22-02 Welche drei Messgeräte und Anzeigesysteme
Vorschrift
Literatur
Antwort
Vorschrift
Literatur
Antwort
Vorschrift
Literatur
Antwort
Vorschrift
Literatur
Antwort
kennen Sie?
BK
Frage
22-03 Welche drei Analogen Messsysteme kennen Sie?
BK
Frage
22-04 Welche Grössen können mit dem Dreheisen-
messwerk gemessen werde?
Vergleichen zwischen einer bekannten
und einer unbekannten Grösse.
1) Zeigergerät mit analoger Anzeige
2) Schreibgeräte zum Registrieren
3) Zifferngeräte mit digitaler Anzeige
Drehspulmesswerk
Dreheisenmesswerk
Elrktrodynamisches Messwerk
Gleichstrom und
Wechselstrom
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REPETITIONSFRAGEN
BK
Frage
22-05 Welche Symbol hat das Drehspulmessinstru-
Vorschrift
Literatur
Antwort
Vorschrift
Literatur
Antwort
Vorschrift
Literatur
Antwort
a)
ment?
BK
Frage
22-06 In welchem Skalenbereich muss bei analogen
Im letzten Drittel der Anzeige
Messinstrumenten gemessen werden?
BK
Frage
22-07 Welche elektrotechnischen Grössen können mit
a
BK
Messgeräten bestimmt werden (5 Beispiele) ?
a) Grössen
b) Instrumente
c) Einheiten
d) Schemazeichen
Frage
22-07 Welche elektrotechnischen Grössen können mit
b
Messgeräten bestimmt werden (5 Beispiele) ?
a) Grössen
b) Instrumente
c) Einheiten
d) Schemazeichen
Vorschrift
Literatur
b)
c)
Spannung
Volt-Meter
V
Strom
AmpereMeter
A
Leistung-
Watt-Meter
W
Antwort
a)
b)
c)
Widerstand
Ohm-Meter
Ω
IsolationsWiderstand
Isolationsmesser
Ω
d)
V
A
W
d)
Ω
kWh
Arbeit
www.ibn.ch
Zähler
kWh
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REPETITIONSFRAGEN
BK
Frage
22-07 Welche elektrotechnischen Grössen können mit
c
BK
Vorschrift
Literatur
Messgeräten bestimmt werden (5 Beispiele) ?
a) Grössen
b) Instrumente
c) Einheiten
d) Schemazeichen
Frage
22-08 Was bedeuten die untenstehenden Symbole?
BK
2
4
Frage
Lux-Meter
Lx
Frequenz
Frequenzmesser
Hz
Phasenverschiebung
cosϕ-Meter
Antwort
Vorschrift
Literatur
Antwort
Vorschrift
Literatur
Antwort
tert werden?
a) Voltmeter
b) Amperemeter
Frage
22-10 Zeichne ein Messbereichserweiterung bei der
Strommessung!
a) Schema
b) Messgeräte
c) Alle Teile bezeichnen
lx
cosϕ
5 Prüfspannung 2000 V
4 Gebrauchslage Waagerecht
3 Genauigkeitsklasse 1%
2 Für Gleich- und Wechselgrössen
1 Drehspulmessinstrument mit Gleichrichter
a) Seriewiderstand
b) Parallelwiderstand (Shunt)
I Tot =
3 A
UM =
Ri =
0 ,4 8 Ω
A
IM =
3 0 0 mA
RSh = ?
M essgerät
U=
UL =
www.ibn.ch
d)
5
22-09 Wie kann der Messbereich beim Messen erwei-
BK
b)
c)
Beleuchtungs
stärke
Vorschrift
Literatur
3
1
Antwort
a)
RL =
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REPETITIONSFRAGEN
BK
Frage
22-11 Berechnen Sie für ein Messgerät mit einem ma-
Vorschrift
Literatur
RSh =
ximalen Strom von 300mA den notwendigenParallelwiderstand, wenn der Verbraucherstrom 3A
beträgt und der Innenwiderstand des Messgerätes mit 0,48 Ohm angegeben wird!
BK
Frage
22-12 Welche Grössen können mit dem Elektrodynami-
BK
Frage
a) Welche Messgeräte kennen Sie bezüglich der
U Sh I M ⋅ RM 0,3 ⋅ 0,48
=
=
= 0,053Ω
I Sh
I − IM
3 − 0,3
Vorschrift
Literatur
Antwort
Vorschrift
Literatur
Antwort
schen Messgerät gemessen werden?
22-13
Antwort
Genauigkeitsklassen?
b) Welche Klassenindexe werden diesen zwei
Messgerätetypen zugeordnet?
Spannungen
Ströme
Leistungen
cosφ
a) Messgeräte
- Präzisions- oder Feinmessgeräte
- Betriebsmessgeräte
b) Klassenindexe
- Präzisions- und Feinmessgeräte
0,1, 0,2, 0,5
- Betriebsmessgeräte
1,0, 1,5, 2,5, 5,0
BK
Frage
22-14 Zeichnen Sie das Symbol eines Dreheisenmess-
Vorschrift
Literatur
Antwort
werkes.
www.ibn.ch
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REPETITIONSFRAGEN
BK
Frage
22-15 Zeichne ein Messbereichserweiterung bei der
Vorschrift
Literatur
Spannungsmessung!
a) Schema
b) Messgeräte
c) Alle Teile bezeichnen
Antwort
Messgerät
UM =
10 V
BK
Frage
Vorschrift
Literatur
BK
Frage
22-17 Wie funktioniert ein Dreheisenmesswerk?
RV =
900 kΩ
Ω
Antwort
RV =
ximalen Spannung von 10V den notwendigen
Seriewiderstand, wenn der Verbraucherstrom 3A
und die zu messende Spannung 100 V beträgt.
Der Innenwiderstand des Messgerätes wird mit
100 kOhm und der Messstrom mit 0,1mA angegeben!
V
IV =
0,1 mA
U=
100 V
UV =
10 V
22-16 Berechnen Sie für ein Messgerät mit einem ma-
Ri =
100 kΩ
Ω
UV U −UM 100 −10
=
=
= 900kΩ
IV
IM
00001
,
RV = Vorwiderstand
Vorschrift
Literatur
Antwort
Das Weicheisen
wird sowohl bei
Gleich- und
Wechselgrössen
magnetisiert. Dies
hat in beiden
fällen eine
Abstossung zur
Folge.
BK
Frage
22-18 Erkläre und begründe die Reaktion des Zeigers
am Wattmeter, wenn die Anschlüsse des Strompfades vertauscht werden!
www.ibn.ch
Vorschrift
Literatur
Antwort
Der Zeiger schlägt in die
entgegengesetzte Richtung aus.
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REPETITIONSFRAGEN
BK
Frage
22-19 Zeichne die Messschaltung mit einem Wattmeter!
BK
Frage
22-20 Ein Prüfvoltmeter für 0 bis 600 V nimmt bei der
Vorschrift
Literatur
Antwort
Vorschrift
Literatur
Antwort
Maximalspannung 1,1 mA auf. Berechnen Sie
a) den Widerstand des Voltmeters,
b) den Leistungsverbrauch im Voltmeter beim
Anschluss an 600 V,
c) den Leistungsverbrauch im Voltmeter beim
Anschluss an 220 V.
BK
Frage
22-21 Ein Messinstrument hat beim 6-A-Bereich einen
a) R= 545,454 kΩ
b) P= 0,66 W
c) P = 0,08873 W
Vorschrift
Literatur
Antwort
Vorschrift
Literatur
Antwort
∆uV = 1,2 V
inneren Widerstand von 0,2 Ω. Berechen Sie den
Spannungsverlust im Instrument beim Nennstrom.
BK
Frage
22-22 Ein Schalttafel-Voltmeter für 0 bis 60 V hat einen
a) RV = 36 kΩ
inneren Widerstand von 9000 Ω.
a) Berechnen Sie den erforderlichen Vorwiderstand, wenn der Messbereich auf 300 V erweitert werden soll.
b) Zeichnen Sie ein Schema, und tragen Sie
Strom und Spannungen ein.
www.ibn.ch
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REPETITIONSFRAGEN
BK
Frage
22-23 Ein Voltmeter mit 150 Skalenteilen und
Vorschrift
Literatur
Antwort
Vorschrift
Literatur
Antwort
Anschlussklemen für 150 V, 300 V, und 600 V
Messbereich liegt an der Spannung 138 V.
Bestimmen Sie den Zeigerausschlag bei jedem
Messbereich (Skalenteilstriche)
BK
Frage
22-24 Ein Vielfach-Messinstrument mit 30 Skalenteilen
hat folgende Messbereiche:
a)
b)
c)
d)
1,5 V
150 V
0,003 A
0,3 A
6V
300 V
0,015 A
1,5 A
30 V
600 V
0,06 A
6A
Bestimmen Sie für jeden Bereich den angelegten
Messwert. Der Zeigerausschlag beträgt jeweils
23,6 Skalenteile. Stellen Sie die Ergebnisse in
einer Tabelle zusammen.
BK
Frage
22-25 Ein altes Voltmeter für 0 bis 50 V nimmt bei 35 V
a)
1,18 V
4,72 V
23,6 V
Vorschrift
Literatur
2,8 mA auf.
Welcher Vorwiderstand ist erforderlich, wenn mit
diesem Instrument Spannungen bis 250 V gemessen werden sollen?
BK
Frage
22-26 Der Spannungsabfall im 800-A-Shunt beträgt bei
Nennstrom 60 mV. Berechnen Sie
a) den Widerstand des Shunts,
b) den Verlust im Shunt bei Nennstrom.
www.ibn.ch
138
69
34,5
Vorschrift
Literatur
b)
118 V
236 V
472 V
c)
2,36 mA
11,8 mA
47,2 mA
d)
0,236 A
1,18 A
4,72 A
Antwort
RM = 12,5 kΩ
RV = 50 kΩ
Antwort
RSh = 75 µΩ
PV = 48 W
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REPETITIONSFRAGEN
BK
Frage
22-27 Ein Drehspulinstrument für 300 V hat die Genau-
Vorschrift
Literatur
Antwort
Vorschrift
Literatur
Antwort
igkeitsklasse 1,5.
a) Anzeigefehler des Instruments in V?
b) Zwischen welchen Werten kann die Spannung
liegen, wenn das Gerät 75 V anzeigt?
c) Wie viele % vom Messwert beträgt der max.
Fehler, wenn das Instrument 45 V anzeigt?
BK
Frage
22-28 Ein Voltmeter der Klasse 2,5 (tolerierte Abwei-
chung ± 2,5 % des Skalenendwertes) mit den
Messbereichen 150 V, 300 V und 600 V ist an
126 V angeschlossen.
a) Berechnen Sie für jeden Bereich den Anzeigefehler in V und den prozentualen Fehler für
den Messwert 126 V.
b) Wie gross wären dieselben Werte bei einem
Instrument mit der Genauigkeitsklasse 1?
BK
Frage
22-29 Das an einen 150/5-A-Stromwandler angeschlos-
a) ± 4,5 V
b) 70,5 - 79,5 V
c) ± 10 %
a)
Messbereich
Anzeigefehler
150V
±3,75V
Prozentualer Fehler
300V
±7,5V
±2,98V
600V
±15V
300V
±3,0V
±1,19V
600V
±6V
b)
Messbereich
Anzeigefehler
150V
±1,5V
Prozentualer Fehler
Vorschrift
Literatur
Antwort
Vorschrift
Literatur
Antwort
I = 102 A
sene Amperemeter zeigt 3,4 A an.
Berechnen Sie den Strom in der Hauptleitung.
BK
Frage
22-30 Ein Amperemeter für 0 bis 6 A hat einen inneren
a) RSh = 37,5 mΩ
Widerstand von 0,15Ω.
a) Welchen Widerstand muss der Shunt aufweisen, wenn Ströme von 0 bis 30 A gemessen
werden müssen?
b) Zeichnen Sie ein Schema, und tragen Sie die
Ströme ein.
www.ibn.ch
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REPETITIONSFRAGEN
BK
Frage
22-31 Ein Wattmeter mit einem Strommessbereich von
Vorschrift
Literatur
Antwort
Vorschrift
Literatur
Antwort
0 bis 5 A und zwei Spannungsmessbereichen für
0 bis 150 V und 0 bis 300 V hat eine Skala mit
150 Teilstrichen.
a) Welche Leistungen können mit dem Wattmeter gemessen werden?
b) Welcher Leistung entspricht jeweils ein Skalen-Teil [W/ST] (Instrumentenkonstante c)?
BK
Frage
22-32 Was zeigen die Messinstrumente an beim An-
schluss eines Heizkissens 40W/ 220V an 220 V
Netzspannung
a)
b)
bei der Schaltung 1
V
Voltmeter 0 bis 250 V
RV = 4000 Ω
BK
bei der Schaltung 2
V
RL
RT = 934,98 Ω
UA = 1,4209 V
UL = 218,58 V
IL = 0,18064 A
IV = 0,05464 A
RL
Amperemeter 0 bis 0,3 A
RA = 6 Ω
Frage
22-40 Beschreibe den Aufbau des Prüfstiftes anhand
RL = 1210 Ω
UL = 218,91 V
IL = 0,18092 A
IV = 0,055 A
I = 0,23592 A
A
A
a) P = 750 W bis 1500 W
b) c = 5 W/ST bis 10 W/ST
Vorschrift
Literatur
BK
Frage
stift gemessen wird (Skizze)!
www.ibn.ch
I = IA = 0,23682 A
PL = 39,485 W
UV = 218,58 V
Schutzwiderstand
Glimmlampe
Bild 1.20.1
Schutzisolation
22-41 Beschreibe den Stromkreis, wenn mit dem Prüf-
UV = 220 V
Antwort
Kontaktspitze
einer Skizze!
(Phasenprüfer)
PL = 39,606 W
Vorschrift
Literatur
Spannfeder
Kontrollfenster
Antwort
Der Stromkreis ist geschlossen über:
• Transformator (EVU)
• Polleiter
• Prüfstift
• Mensch
• Erde (Potentialausgleichsleiter)
• PEN-Leiter zum Trafo
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REPETITIONSFRAGEN
BK
Frage
22-42 Warum leuchtet der Prüfstift auch beim Berühren
Vorschrift
Literatur
Antwort
Vorschrift
Literatur
Antwort
Vorschrift
Literatur
Antwort
Vorschrift
Literatur
Antwort
des unterbrochenen Neutralleiters auf?
BK
Frage
22-43 Zähle 6 wichtige Punkte auf, die beim Kauf eines
Vielfachinstrumentes für den täglichen Gebrauch
des Elektromonteurs wichtig sind!
BK
Frage
22-44 Aus welchen Gründen soll der Zeiger beim Mes-
Weil der Strom über die Erde abfliessen
kann!
Preis
Gute machanische Festigkeit
Prüfklasse
Voltmeter
Amperemeter
Ohmmeter
Einfache Bedienung
Digitalanzeige
Weil dort der Messfehler am kleinsten ist!
sen im letzten Drittel der Skala stehen?
BK
Frage
22-45 Mit welcher Schalterstellung beendigt man eine
Messung mit einem Vielfachmessinstrument?
www.ibn.ch
Stellung auf maximalen ACSpannungswert
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REPETITIONSFRAGEN
BK
Frage
22-46 Aus welchen Gründen misst man mit Drehspulin-
Vorschrift
Literatur
Antwort
Vorschrift
Literatur
Antwort
Vorschrift
Literatur
Antwort
Vorschrift
Literatur
Antwort
strumenten falsch, wenn die Messgrösse nicht
sinusförmig sind?
BK
Frage
22-47 Auf welchem Prinzip funktioniert das „Zangen-A-
Das Messsystem ist für Sinusstrom 50Hz
geeicht.
Induktion der Ruhe „Transformation“
Meter“?
Schema eines Zangenamperemeters mit
analogem Messsystem
BK
Frage
22-48 Welche elektrischen Grössen muss der Elektro-
monteur mit Messgeräten messen können?
(Nenne sechs)
BK
Frage
22-49 Nenne die Messgerätenamen der sechs obenge-
nannten Messgrössen!
www.ibn.ch
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Spannung
Strom
Widerstand
Frequenz
Kosinus
Scheinleistung
Wirkleistung
Blindleistung
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Voltmeter
Amperemeter
Ohm-Meter
Frequenzmesser
Kosinus-Phi-Meter
Spannung und Strommessung mit
Volt- und Ampermeter
7. Wattmeter
8. Berechnung aus Scheinleistung und
Wirkleistung
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REPETITIONSFRAGEN
BK
Frage
22-50 Was versteht man unter den Bezeichnungen:
Vorschrift
Literatur
Antwort
Vorschrift
Literatur
Antwort
Vorschrift
Literatur
Antwort
Vorschrift
Literatur
Antwort
a) Analoges Messgerät?
b) Digitales Messgerät?
BK
Frage
22-51 Jedes analoge Messgerät hat am unteren Rand
der Skala eine Reihe von Zeichen.
a) Welche?
b) Was bedeuten Sie?
BK
Frage
22-52 Was heisst „Genauigkeitsklasse 2,5“?
BK
Frage
22-53 Erkläre den Unterschied im Aufbau und in der
Wirkungsweise eines:
a) Drehspulmesswerks und eines
b) Dreheisenmesswerks
www.ibn.ch
a) Zeigeranzeige
b) Ziffernanzeige
a) Messgerätetyp
Spannungs- bzw Stromform
Gebrauchslage
Genauigkeitsklasse
Prüfspannung
b) Verwendung und Einsatz des
Messinstrumentes
Messfehler bei Endausschlag ±2,5%
a) Die Drehspule befindet sich in einem
permanenten Magnetfeld und kann
daher nur gleichsinnigen Strom in der
Spule in eine Ablenkung umwandeln.
b) Da die Spule sowohl bei Wechsel- wie
auch bei Gleichstromgrössen das
Eisen Magnetisiert bzw.
ummagnetisiert kann immer ein
Messwert angezeigt werden.
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REPETITIONSFRAGEN
BK
Frage
22-54 Ein Messwerk mit einem Messbereich von 100
Vorschrift
Literatur
mV hat einen inneren Widerstand von 100 Ω .
Berechne die Vorwiderstände für die Messbereiche:
a) 150 V
b) 300 V
c) 600 V.
BK
Frage
22-55 Durch ein Drehspulmesswerk mit RM=1,5 Ω darf
Vorschrift
Literatur
höchstens ein Strom von 40 mA fliessen. Durch
Shunten soll der Messbereich auf 1A und 4A
erweitert werden. Berechne die Nebenwiderstände!
BK
Frage
22-56 Erkläre das Prinzip der analog-digitalen Signal-
Vorschrift
Literatur
umwandlung!
Antwort
1. 149,9 kΩ
2. 199 kΩ
3. 599,9 kΩ
Antwort
1. 1A 2. 4A Rsh=0,0625 Ω
Rsh=0,1615 Ω
Antwort
UM
Sägezahngenerator
Komperator (Vergleicher)
UND-Gatter
U3
U2
Eingang
US
UM
t
Ausgang
U1
U3
t
Impulsgenerator
BK
Frage
22-57 Nenne die Vorteile eines DVM (Digital-Voltmeter)!
www.ibn.ch
Vorschrift
Literatur
Antwort
Einfachere Ablesung
Gebrauchslage
Weiterverarbeitung der Messwerte
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REPETITIONSFRAGEN
BK
Frage
22-58 Welche elektrischen Grössen können mit den
Vorschrift
Literatur
Vielfachmessgeräten im Praktikum gemessen
werden?
BK
Frage
22-59 Auf welche Punkte ist der Reihe nach zu achten,
BK
Frage
Antwort
Vorschrift
Literatur
Antwort
Vorschrift
Literatur
Antwort
Wattmeter eingesetzt. Es besteht im Wesentlichen aus zwei Spulen.
a) Wie heissen diese Spulen?
b) Wie sind sie geschaltet?
c) Welches sind ihre äusseren Merkmale?
BK
Frage
22-61 Wie können elektrische Leistungen gemessen
werden?
www.ibn.ch
Widerstand
Spannung
Strom
Durchgang
Vorschrift
Literatur
bevor mit Vielfachmessgeräten Messungen
durchgeführt werden?
22-60 Das elektrodynamische Messgerät wird meist als
Antwort
Höchste Stufe Gleich-der Wechsel
Strom oder Spannung
Messwert ablesen
a) Drehspule, feste Spule
b) U parallel, I serie
c) Widerstand
Wattmeter
U,I-Messung
Zähler, Stoppuhr
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REPETITIONSFRAGEN
BK
Frage
22-62 Zeichne eine Messschaltung mit einem Verbrau-
Vorschrift
Literatur
Antwort
Vorschrift
Literatur
Antwort
Vorschrift
Literatur
Antwort
Vorschrift
Literatur
Antwort
cher, an dem die Spannung, der Strom und die
Leistung gemessen werden können!
BK
Frage
22-63 Zeichne das Schema zur Widerstandsmessung
mit dem Ohmmeter!
BK
Frage
22-64 Zeichne den Aufbau einer Widerstandsmessbrü-
cke!
BK
Frage
22-65 Wann werden Widerstandsmessbrücken einge-
Bei sehr kleinen Widerständen.
setzt?
www.ibn.ch
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REPETITIONSFRAGEN
BK
Frage
22-66 Wie sind Isolationsmessungen durchzuführen?
BK
Frage
22-67 Welche Messwerte sind bei der ISO-Messung
Vorschrift
Literatur
Antwort
Vorschrift
Literatur
Antwort
Vorschrift
Literatur
Antwort
Vorschrift
Literatur
Antwort
Neuanlage und U< 500v; 500'000 Ω
einzuhalten?
BK
Frage
22-68 Worin besteht der Hauptunterschied zwischen:
a) Analog-Messgeräten
b) Digital-Messgeräten und
c) Kathodenstrahl-Oszillograph?
BK
Frage
22-69 Bestimmen Sie die Skalenbeschriftungen:
a) Zeiger
b) Ziffer
c) Linien
0,5
www.ibn.ch
Version 3
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REPETITIONSFRAGEN
BK
Frage
22-70 Bestimmen Sie die Skalenbeschriftungen:
Vorschrift
Literatur
Antwort
Vorschrift
Literatur
Antwort
Vorschrift
Literatur
Antwort
Vorschrift
Literatur
Antwort
1
BK
Frage
22-71 Bestimmen Sie die Skalenbeschriftungen:
2,5
BK
Frage
22-72 Bestimmen Sie die Skalenbeschriftungen:
0,2
BK
Frage
22-73 Wie gross können die Anzeigefehler sein bei
einem Messgerät
a) der Klasse 0,5 für einen Messbereich von 250
V?
b) der Klasse 1,5 für einen Messbereich von 500
V?
www.ibn.ch
a) 1,25 V
b) 7,5 V
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REPETITIONSFRAGEN
BK
Frage
22-74 Wie gross können
Vorschrift
Literatur
Antwort
Vorschrift
Literatur
Antwort
Vorschrift
Literatur
Antwort
a) der Anzeigefehler in V und in % eines Spannungsmessers der Klasse 0,5 mit einem
Messbereich von 300V sein?
b) der Anzeigefehler in V und % des gleichen
Messgerätes bei einer Messung von 150 V
und einer von 250 V?
BK
Frage
22-75 Wie wird eine Fehlerrechnung mit einem Digtalen
messgerät ausgeführt?
BK
Frage
22-76 Welchen Wert zeigt ein Messgerät bei der Span-
Effektivwerte
nungsmessung an?
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Version 3
19. April 2009
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