Temat: Zastosowanie multimetrów cyfrowych do pomiaru podstawowych wielkości elektrycznych

Transkrypt

1 INSTYTUT SYSTEMÓW INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ POLITECHNIKI ŁÓDZKIEJ WYDZIAŁ: KIERUNEK: ROK AKADEMICKI: SEMESTR: NR. GRUPY LAB: SPRAWOZDANIE Z ĆWICZEŃ W LABORATORIUM METROLOGII ELEKTRYCZNEJ I ELEKTRONICZNEJ ĆWICZENIE NR 1 Temat: Zastosowanie multimetrów cyfrowych do pomiaru podstawowych wielkości elektrycznych Data wykonania ćwiczenia Nazwisko prowadzącego ćw. Data oddania sprawozdania Podpis prowadzącego ćwiczenie Nazwisko i Imię Nr indeksu Ocena kol. Ocena spr. Uwagi

2 1. Cel ćwiczenia. Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z możliwościami pomiarowymi współczesnych multimetrów cyfrowych oraz sposobami wykorzystywania tych przyrządów do pomiaru podstawowych wielkości elektrycznych. 2. Przebieg ćwiczenia. 2.1 Pomiar wartości elementów obwodu elektrycznego (pomiary bezpośrednie). Rysunek 1: Układ pomiarowy pomiar brzpośredni. Układ został połączony tak jak na schemacie powyżej. Następnie wykonaliśmy pięć pomiarów rezystancji oraz pojemności. Wyniki zostały przedstawione w tabeli poniżej. Tabela 1: Pomiar bezpośredni. L.p Rw [kω] R [kω] R [kω] δr Cw [µf] C [µf] C [µf] δc 1 18, ,98 0,02 0,0011 1, ,21-0,01-0, , ,02-0,02-0,0013 1, ,01-0,0-0, , ,02-0,02-0,0017 0, ,82-0,02-0, ,0000 8,98 0,02 0,0022 0, ,62-0,02-0, ,0000 5,99 0,01 0,0017 0, ,39 0,01 0,025 Przykładowe obliczenia: R Rw - R 18,0000 k 17,98 k 0,02 k R R Rw 0,02 k 18,0000 k 0,0011 C Cw - C 1, F 1,21 F -0,01F C C Cw 0,01F 1, F 0,0083

3 2.2 Pomiar napięć i prądów w obwodach prądu stałego i przemiennego. W drugiej części ćwiczenia zostały wykonane pomiary prądu i napięć metodą techniczną dla rezystora i kondensatora. Rysunek 2: Pomiar metodą techniczną a) rezystancji, b) pojemności. Tabela 2: Pomiar rezystancji metodą techniczną. Układ U [V] I [ma] R' [Ω] R [Ω] z poprawnie mierzonym napięciem 10,01 9, z poprawnie mierzonym prądem 10 9, Przykładowe obliczenia: U 10,01V 1000 R' 1003 I 9,98mA Tabela 3: Pomiar pojemności metodą techniczną. Układ U [V] I [ma] C' [µf] C [µf] z poprawnie mierzonym napięciem 9,91 1,545 0,497 0,5 z poprawnie mierzonym prądem 10 1,551 0,494 0,5 Przykładowe obliczenia: -1 I 1,545mA10000 C' 2 f U 23,14 50Hz 9,91V 0,497F

4 2.3 Pomiar wartości skutecznej i średniej prądu przemiennego. W tej części ćwiczenia wykonaliśmy pomiary prądu i napięć dla przebiegu o charakterze sinusoidalnym i prostokątnym dla dwóch częstotliwości 50Hz oraz 450Hz. Rysunek 3: Układ Pomiar wartości skutecznej i średniej prądu przemiennego. Tabela 4: Pomiar wartości skutecznej prądu przemiennego. Przebieg o charakterze sinusoidalnym Przebieg o charakterze prostokątnym f=50hz f=450hz f=50hz f=450hz A1 A2 A1 A2 A1 A2 A1 A2 [ma] [ma] [ma] [ma] [ma] [ma] [ma] [ma] 15,01 16,1 14,69 15,7 15,2 14,8 15,11 14,6 Tabela 5: Pomiar wartości skutecznej napięcia przemiennego. Przebieg o charakterze sinusoidalnym Przebieg o charakterze prostokątnym f=50hz f=450hz f=50hz f=450hz V1 V2 V1 V2 V1 V2 V1 V2 [V] [V] [V] [V] [V] [V] [V] [V] 1,084 1,098 1,073 1,012 1,115 1,006 1,111 0,888

5 2.4 Wyznaczenie charakterystyki prądowo-napięciowej diody prostowniczej UF600J. W ostatniej części ćwiczenia zostały wykonane pomiary prądu dla zadanych wartości napięć diody prostowniczej w kierunku przewodzenia oraz zaporowym. Rysunek 4: Układ do wyznaczania charakterystyki I=f(U) a) w kierunku przewodzenia, b) w kierunku zaporowym. Tabela 6: Wyznaczenie charakterystyki I=f(U) diody prostowniczej kierunek przewodzenia. U f [V] 0,1 0,2 0,3 0,4 0,45 0,5 0,55 0,6 0,65 0,7 0,75 0,8 I f [ma] 0 0,0001 0,0051 0,183 0,957 3,42 8,82 18,99 36, ,8 I f [ma] I=f(U) kierunek przewodzenia U f [V] 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9

6 Tabela 7: Wyznaczenie charakterystyki I=f(U) diody prostowniczej kierunek zaporowy. U r [V] I r [µa] Niestety nie mogliśmy wyznaczyć charakterystyki w kierunku zaporowym, ponieważ prąd wsteczny płynie dopiero przy wartości napięcia U r równej 600V (wartość odczytana z danych katalogowych producenta) co przy naszym układzie pomiarowym było fizycznie niemożliwe do zrealizowania. 3. Wnioski. Przy pomiarze bezpośrednim rezystancji oraz pojemności uzyskane wyniki był obarczone stosunkowo małym błędem rzędu 1% (dla rezystancji ok. 2Ω, zaś dla pojemności 10nF). Ponadto przy pomiarze rezystancji rzędu kilkunastu kω błąd ten był większy w stosunku do pomiaru rezystancji rzędu kilku kω. Przy pomiarze pojemności zaobserwowaliśmy, że odczytana wartość jest przeważnie większa w stosunku do wzorcowej. Spowodowane jest to faktem, że pomiędzy sondami występuje pojemność pasożytnicza. W drugiej części ćwiczenia został dokonany pomiar rezystancji i pojemności metodą techniczną. Dla rezystora o wartości 1 kω bardziej dokładny sprawdził się pomiar z poprawnie mierzonym prądem, zaś dla kondensatora z poprawnie mierzonym napięciem. Trzecia cześć ćwiczenia polegała na wykonaniu pomiarów wartości skutecznej prądu i napięcia przemiennego. Wartości skuteczne prądu i napięcia mierzone były dwoma połączonymi równolegle milimetrami Protec 506 oraz V561A, podłączonych do generatora funkcyjnego G430. Badania przeprowadzane były dla dwóch częstotliwości: 50 oraz 45 Hz w przebiegu sinusoidalnym, a także prostokątnym. Multimetr bez funkcji True RMS przy przebiegach prostokątnych wskazywał złe wartości mierzonych parametrów. Ostatnia część ćwiczenia polegała na wyznaczeniu charakterystyki diody prostowniczej UF600J w kierunku przewodzenia i zaporowym. Na podstawie wykresu I=f(U) można wyznaczyć napięcie przewodzenia, które w tym przypadku wynosi około 0.7V. Niestety nie mogliśmy wyznaczyć charakterystyki w kierunku zaporowym, ponieważ prąd wsteczny płynie dopiero przy wartości napięcia U r równej 600V (wartość odczytana z danych katalogowych producenta) co przy naszym układzie pomiarowym było fizycznie niemożliwe do zrealizowania.