ELEKTROTECHNIKA I ELEKTRONIKA

Transkrypt

1 NWESYTET TECHNOLOGCZNO-PZYODNCZY W BYDGOSZCZY WYDZAŁ NŻYNE MECHANCZNEJ NSTYTT EKSPLOATACJ MASZYN TANSPOT ZAKŁAD STEOWANA ELEKTOTECHNKA ELEKTONKA ĆWCZENE: E4 POMA EZYSTANCJ Piotr Kolber, Daniel Perczyński Bygoszcz 20

2 . Wprowazenie Zasaniczą rolę w obwoach elektrycznych ogrywają przewoniki metalowe, z których wykonane są najczęściej zarówno elementy obiorników, jak i przewoy łączące. Właściwość materiału powouje stratę energii przy przepływie prąu elektrycznego (zamianę jej na ciepło) nazywamy rezystancją materiału (oporem elektrycznym czynnym). Jenostką rezystancji jest om [Ω]. ezystancja przewou jest wprost proporcjonalna o jego ługości i owrotnie proporcjonalna o przekroju poprzecznego. gzie: - rezystancja przewou [Ω], - ługość przewou [m], s - przekrój poprzeczny [m 2 ], l ρ s - rezystywność materiału [Ωm]. ezystywność (opór właściwy) to cecha materiału, z którego wykonany jest przewonik. Oprócz jenostki l Ωm stosuje się również ze wzglęów praktycznych jenostkę Ωmm 2 m -, w której wyraża się rezystancję przewou o ługości m i przekroju poprzecznym mm 2. Owrotność rezystywności nazywamy konuktywnością γ. 3. Pomiar rezystancji metoą techniczną Pomiar rezystancji metoą techniczną obywa się przy pomocy amperomierza i woltomierza. Zależnie o wielkości mierzonej rezystancji stosuje się ukła z poprawnie mierzonym napięciem lub poprawnie mierzonym prąem

3 3.. kła z poprawnie mierzonym napięciem Schemat połączeń x rezystancja mierzona, v rezystancja woltomierza Dokłany wzór na rezystancję x jest następujący: x V Gy pominiemy prą pobierany przez woltomierz (możemy pominąć gy» V, warunek taki istnieje, gyż woltomierz ma użą rezystancję wewnętrzną) otrzymuje się przybliżoną wartość rezystancji x Porównując wzory na i wizimy, że wartość przybliżona jest zawsze mniejsza o okłanej. Przy pomiarach technicznych z reguły nie uwzglęnia się prąu pobieranego przez woltomierz, stosując wzór przybliżony. Powstaje wówczas uchyb wzglęny określony zależnością δ V Ze wzoru tego wynika, że uchyb jest tym mniejszy, im mniejsza jest rezystancja mierzona w stosunku o oporności woltomierza V, czyli okłany pomiar jest wówczas, gy «V. kła z poprawnie mierzonym - 3 -

4 napięciem stosuje się, więc o pomiaru małych rezystancji (boczników, uzwojeń maszyn prąu stałego i zmiennego, itp.) kła z poprawnie mierzonym prąem Schemat połączeń A rezystancja amperomierza Dokłany wzór na rezystancję jest następujący: Gy pominiemy rezystancję amperomierza otrzymamy przybliżoną wartość : Porównując te wa ostatnie wzory wizimy, że wartość przybliżona jest zawsze większa o wartości okłanej. Przy pomiarach technicznych nie uwzglęnia się rezystancji amperomierza, stosując wzór przybliżony. A Powstaje wówczas uchyb wzglęny określony zależnością: δ A A Wioczne jest, że uchyb jest tym mniejszy, im większa jest rezystancja mierzona w stosunku o rezystancji amperomierza A, czyli okłany - 4 -

5 pomiar jest wówczas, gy x» A. kła z poprawnie mierzonym prąem stosuje się więc o pomiaru użych rezystancji. 4. Pomiar rezystancji mostkiem WHEATSTONEA W zakresie rezystancji o ok. 0, o 0 6 Ω stosuje się mostek Wheatstonea. Poniżej 0, Ω mostek Wheatstonea aje zbyt uże uchyby, głównie z powou rezystancji oprowazeń. W tym zakresie stosuje się mostek Thomsona. Schemat mostka Wheatstonea pokazany jest na rysunku. G - galwanometr, B - bateria, - rezystor mierzony,, 2 - rezystory stosunkowe Mięzy punktami A i B rozpięty jest rut oporowy, po którym ślizga się suwak, zieląc oporność rutu na wie wartości i 2 proporcjonalnie o - 5 -

6 ocinków AD i DB. Suwak D przesuwa się tak ługo, aż galwanometr G wskaże zero. Oznacza to, że przez przekątną CD nie płynie prą. Jest to stan równowagi mostka. W stanie równowagi: A więc: AC = AD oraz CB = DB n Dzieląc równania stronami otrzymamy: n 2 czyli W praktyce najczęściej stosuje się techniczne mostki Wheatstonea. Posiaają one wbuowane źróło prąu, najczęściej w postaci płaskiej bateryjki. Suwak D przesuwa się po rucie oporowym, ułożonym na obwozie koła, przy pomocy pokrętła, którego wskazówka wskazuje na skali o razu stosunek / 2. ezystancję porównawczą obiera się skokowo przy pomocy wtyczki albo przełącznika, przy czym posiaa ona zwykle wartości: 0,; ; 0; 00; 000; it. Po naciśnięciu przycisku załączającego przyciski w i w 2 obraca się pokrętło tak ługo, aż galwanometr wskaże zero, a następnie by otrzymać wartość rezystancji baanej, mnożymy n przez nastawiony na skali stosunek / 2. 2 n - 6 -

7 5. Pomiar rezystancji amperomierzem Poza pomiarem napięcia i prąu mierniki magnetoelektryczne mogą być też stosowane o pomiarów oporności w tzw. ukłaach omomierzy. 5.. Omomierz szeregowy Prą miernika zależy o wartości rezystancji mierzonej, poziałkę miernika można wobec tego wyskalować bezpośrenio w omach. Gy przycisk P jest zwarty, a ukła zasilany jest z źróła napięciowego E, przez miernik płynie prą maksymalny. E, gzie w - 7 -

8 Po połączeniu rezystora płynie prą : stą E opowiaa wychyleniu wskazówki α ; opowiaa, zatem wychyleniu α, więc α Z powyższego wzoru wynika, że poziałka omomierza ma charakter hiperboliczny i la: =0 α =α = α = 2 α = α =0 ezystor jest regulowany ze wzglęu na możliwość zmiany wartości E w czasie. Omomierz szeregowy jest najokłaniejszy w śrokowej części poziałki. Z uwagi na konieczność uzyskiwania możliwie wysokiej okłaności pomiaru, przy różnych wartościach oporności nieznanej, buowane są omomierze wielozakresowe. Pozwalają one na pomiar oporności o 0Ω o około 0MΩ. W przypaku omomierzy w miernikach uniwersalnych okłaność pomiaru wyznacza klasa miernika prąu stałego. α 5.3. Omomierz równoległy - 8 -

9 Omomierz równoległy jest stosowany o pomiaru mniejszych wartości rezystancji o 0, Ω o lkω. Prą w ustroju pomiarowym ma największą wartość wówczas, gy rezystancja mierzona jest nieskończenie wielka (rozwarte zaciski omomierza). Gy =0 przez miernik prą nie płynie, a przy anej wartości płynie prą o wartości: w E E ( w Dzieląc powyższe wa równania stronami otrzymamy:, ) gzie Tak, więc poziałka omomierza równoległego ma także charakter hiperboliczny. Kierunek wzrostu oporności jest tutaj zgony z kierunkiem wzrostu poziałki miliamperomierza. w w 6. Pomiary laboratoryjne. Pomiar rezystancji metoą techniczną. a) połączyć ukła z poprawnie mierzonym napięciem wg punktu 3. i wykonać pomiary wszystkich oporników x. b) połączyć ukła z poprawnie mierzonym prąem wg punktu 3.2 i wykonać pomiary wszystkich oporników x. c) obliczyć wartości okłane rezystancji oraz przybliżone wg opowienich wzorów. Obliczyć uchyby wynikłe ze stosowania wzorów przybliżonych. Wyniki pomiarów i obliczeń umieścić w tablicy

10 Lp. A V V A Ω Ω Ω Ω % δ Pomiary mostkiem Wheatstonea. - Pomierzyć wartości baanych rezystorów technicznym mostkiem Wheatstonea. 3. Pomiary omomierzem szeregowym w mierniku uniwersalnym. 4. Porównać wyniki pomiarów uzyskanych wszystkimi metoami. Wyciągnąć wnioski, co o okłaności pomiarów. 5. Poać numery i ane przyrząów użytych o pomiarów. Literatura J.Gąszczak, Z. Orzeszkowski Postawy miernictwa elektrycznego" S. Lebson. Postawy miernictwa elektrycznego" S. Lebson, J. Kaniewski Pomiary elektryczne" F. Przeźziecki Elektrotechnika i elektronika" - 0 -