POLITECHNIKA OPOLSKA

Transkrypt

1 POLITCHIKA OPOLSKA ISTYTUT AUTOMATYKI I IFOMATYKI LABOATOIUM MTOLOII LKTOICZJ 7. KOMPSATOY

2 U P U. KOMPSATOY APIĘCIA STAŁO.. Wstęp... Zasada pomiaru metodą kompesacyją. Metoda kompesacyja pomiaru apięcia stałego polega a porówaiu mierzoego apięcia U lub siły elektromotoryczej ze zaym apięciem kompesacji U lub siłą elektromotoryczą wzorcową, przy braku przepływu prądu w obwodzie złożoym z tych żródeł połączoych przeciwstawie (rys..). Wskaźikiem rówowagi (W) braku przepływu prądu może być galwaometr. W ys... Zasada pomiaru apięcia stałego metodą kompesacyją P potecjometr precyzyjy... Kompesator o stałym prądzie roboczym. Schemat kompesatora o stałym prądzie roboczym przedstawioo a rysuku.. Do porówaia apięć (lub sił elektromotoryczych) służy wzorcowy oporik potecjometryczy (precyzyjy) o rezystacji staowiący zasadiczą część kompesatora. B U U ys... Kompesator o stałym prądzie roboczym. W staie kompesacji U U prąd przez galwaometr ie płyie, ie pobiera więc prądu ze źródła apięcia mierzoego. Mierzoą SM o wartości kompesuje się apięciem U regulowaym oporikiem potecjometryczym, a wyik pomiaru oblicza się ze wzoru U (.) apięcie zasilające kompesator musi być zae. Może być oo zmierzoe lub określoe a podstawie pomiaru prądu przepływającego przez oporik.

3 Stosowaa jest metoda kompesacyjo-porówawcza pomiaru apięcia, ie wymagająca kotroli prądu przepływającego przez oporik (rys..3). I B U P () ys..3. Zasada kompesacyjo-porówawcza pomiaru apięcia Aby zmierzyć wartość ależy ajpierw za pomocą potecjometru przeprowadzić kompesację siły elektromotoryczej (przełączik P w położeiu ). Otrzymujemy wartość rezystacji dla której I (.) astępie przeprowadzamy kompesację mierzoej siły elektromotoryczej (przełączik P w położeiu ). Otrzymujemy wartość rezystacji, przy której I (.3) Dzieląc stroami rówaia (.3) i (.) otrzymujemy (.4) Zakres siły elektromotoryczej X jest ograiczoy spadkiem apięcia a oporiku, czyli X I...3. Kompesator o zmieym prądzie roboczym. A I r I r cost ys..4. Kompesator o zmieym prądzie roboczym.

4 Stosuje się rówież kompesatory w których kompesację uzyskuje się ie potecjometryczie, ale przez regulację prądu I r (rys..4). Jest to kompesator ze stałą rezystacją wzorcową, zway kompesatorem Poggedorffa. Siłę elektromotoryczą X rówoważy się za popmocą iloczyu I. dy przez galwaometr prąd ie płyie, wówczas I (.5) ie zachodzi potrzeba stosowaia ogiwa wzorcowego, jedak dokładość pomiaru jest mała, ograiczoa dokładością amperomierza A...4. Kompesator Clarka. A r P ( ) K S - - ochr ys..5. Kompesator Clarka a rysuku 5 przedstawioy jest jede z ajprostszych układów kompesacyjych, kompesator Clarka. Pomiar X moża wykoać metodą kompesacyjo-porówawczą. Przeprowadzając kompesacaję (przełączik P w położeiu X i prąd I 0) otrzymuje się I (.6) gdzie: X - mierzoa siła elektromotorycza, X - rezystacja potecjometru precyzyjego w staie rówowagi (przełączik P w położeiu X ). Podobie, gdy przełączik P jest w położeiu I (.7) gdzie: - siła elektromotorycza ogiwa wzorcowego, - rezystacja potecjometru precyzyjego w staie rówowagi (przełączik P w położeiu ).

5 Jeżeli w czasie pomiaru prąd był stały ( I I X I cost ), to z rówań (.6) i (.7) otrzymujemy (.8)..5. Kompesator Lieck-othe. p - r I c A ochr ys..6. Kompesator Lideck-othe a rysuku.6 przedstawioy jest układ kompesatora Lideck-othe. W jego skład wchodzi źródło zasilaia p, oporik precyzyjy zwykle oporik wzorcowy, oporik regulacyjy r, dokłady amperomierz A (klasy 0, lub 0,), oraz galwaometr z oporikiem ochroym ochr. Kompesację przeprowadza się przy pomocy oporika regulacyjego r zmieiając prąd I C. Dokładość pomiaru ograicza główie klasa użytego amperomierza. W chwili kompesacji (I 0), zachodzi I c (.9) Kompesatory Lideck-othe są stosowae przede wszystkim do pomiaru sił termoelektryczych termopar i do sprawdzaia miliwoltomierzy współpracujących z termoparami. Zakres pomiarowy wyosi kilkaset mv. Ze względu a prostą budowę są taie...6. Błąd pomiaru kompesatorami. Błąd systematyczy maksymaly. Błąd te możemy obliczyć za pomocą różiczki zupełej (.0) Błąd ieczułości kompesatora Błąd te określa się jako stosuek ajmiejszej dostrzegalej zmiay mierzoej siły elektromotoryczej do wartości tej siły elektromotoryczej, czyli

6 δ (.) Spowodoway jest o iedokładym odczytem wskazań galwaometru. Moża go obliczyć, jak rówież określić doświadczalie. Przy dobrze dobraym układzie kompesacyjym błąd ieczułości jest kilkakrotie miejszy od systematyczego. ie wpływa wtedy praktyczie a dokładość pomiaru. Błąd przypadkowy serii pomiarów. Dla pomiarów o małej liczebości korzystiej jest stosować rozkład prawdopodobieństwa zmieej losowej, zway rozkładem Studeta. Zmieą losową w tym rozkładzie jest zmiea t o k stopiach swobody: k, gdzie jest liczbą pomiarów. Za ajbardziej prawdopodobą wartość wielkości mierzoej przyjmuje się wartość średią arytmetyczą z serii jedakowo dokładych pomiarów i śr Odchyleie średiokwadratowe średiej arytmetyczej wyosi s k s i ( ) i ( -) (.) (.3) Błąd pozory wyosi i i śr Przyjmując poziom ufości α0,95 gdzie α k t 0 f(t,k)dt określamy przedział ufości [ t s, t s] śr α,k śr α, k (.4).. Przebieg ćwiczeia.... Badaie kompesatora Clarka. Połączyć układ pomiarowy jak a rysuku.5. Wykoać pomiar apięcia X. Za pomocą potecjometru P kompesujemy a zmiaę

7 apięcie X oraz, odczytując za każdym razem z potecjometru odpowiedie wartości X i. Ze wzoru (.8) obliczamy wartość X. Uwaga! ależy zachować ostrożość przy pomiarach z użyciem galwaometru. Załączeie apięcia powio mieć miejsce przy małej czułości galwaometru. Przed uczuleiem galwaometru ależy ustawić wstępą rówowagę układu za pomocą oporu regulacyjego r. W celu wyzaczeia błędu przypadkowego ależy wykoać serię pomiarów (powtarzać pomiar kilkakrotie p. 5 razy).... Sprawdzeie miliwoltomierza kompesatorem Lideck-othe. Połączyć układ pomiarowy według rysuku.7. - ochr mv r I c A - ys..7. Układ kompesatora Lideck-othe do sprawdzaia miliwoltomierza Sprawdzić wskazaia miliwoltomierza. Wychyleie miliwoltomierza ustawiamy za pomocą potecjometrów i. ówowagę układu uzyskujemy przez zmiaę rezystacji r. Miliwoltomierz sprawdza się co 0 działek przy apięciu rosącym aż do α ma, a astępie przy apięciu malejącym od α ma do 0. Dla każdego astawieia wartości α a miliwoltomierzu, dokouje się kompesacji i oblicza sie poprawą wartość apięcia. a podstawie pomiarów i obliczeń ależy sprawdzić klasę badaego miliwoltomierza...3. Pomiar siły elektromotoryczej kompesatorem fabryczym KM-45 Kompesator fabryczy KM-45 pozwala a bezpośredi pomiar siły elektromotoryczej w zakresie do, V. Schemat podłączeia kompesatora przedstawia rysuek.8.

8 B OH egulacja Ic V t 0 X , 0,0 mv - X - X X 0 w ys..8. Schemat połączeń kompesatora fabryczego KM-45 Przebieg pomiaru: - Ustawić prąd pomociczy w astępujący sposób: a) za pomocą pokrętła ustawić wartość SM ogiwa ormalego odpowiadającego temperaturze otoczeia 0 0 C(obracać gałką pokrętła rówocześie przytrzymując talerzyk pod pokrętłem), b) zwolić talerzyk i ustawić pokrętło w położeie odpowiadające temperaturze otoczeia, c) po aciśięciu przycisku za pomocą pokręteł,, 3 sprowadzić galwaometr do zera - Przeprowadzić pomiar zasadiczy: a) acisąć przycisk przełączika X (lub X w zależości od podłączeia mierzoej SM) i sprowadzić galwaometr do zera za pomocą przełączików kompesatora główego ozaczoych 00 ; 0 ; 0, ; 0,0, b) sprawdzić prąd kompesatora przez aciśięcie do oporu przycisku, galwaometr ie powiie się wychylić, c) odczytać wartość, jest oa rówa odczytowi a przełączikach kompesatora główego, pomożoemu prze wartość ustawioą a przełącziku zakresów.

9 .3. Zakres sprawozdaia.3.. Dla pomiarów kompesatorem Clarka wyzaczyć błędy przypadkowy i systematyczy. Wyjaśić jakie czyiki wpływają a dokładość pomiarów..3.. Przy pomiarach kompesatorem Lideck-othe sprawdzić klasę badaego miliwoltomierza apięcia stałego, traktując wartości apięcia zmierzoe kompesatorem jako wzorcowe.3.3. Omówić wady i zalety pomiarów kompesatorem fabryczym KM-45. LITATUA [] Chwaleba A., Poiński M., Siedlecki A. Metrologia elektrycza. [] Komorowski W. Laboratorium mierictwa elektryczego.