POLITECHNIKA WARSZAWSKA Wydział Elektryczny Zakład Systemów Informacyjno-Pomiarowych

Transkrypt

1 POLITECHNIKA WARSZAWSKA Wydział Elektryczny Zakład Systemów Informacyjno-Pomiarowych Studia... Kierunek... Grupa dziekańska... Zespół... Nazwisko i Imię Laboratorium Ćwiczenie (tytuł) Pomiary parametrów elementów pasywnych Data... Ocena Pomiar rezystancji multimetrem laboratoryjnym Wykonaj pomiar wartości rezystancji opornika wzorcowego o rezystancji <1Ω wykorzystując multimetr laboratoryjny. Zrealizuj połączenie 2 i 4-przewodowe, skorzystaj również z funkcji Null. Wyznacz błąd pomiaru. Włącz rezystor dekadowy (R b ) w jeden z przewodów doprowadzających prąd do mierzonego opornika. Ustaw na na rezystorze wartości 1, 10 i 100Ω. Sprawdź jaki wpływ na wynik pomiaru ma wartość dołączonej rezystancji przy połączeniu 4-przewodowym. multimetr - opornik wzorcowy R =... pomiar 2-przewodowo: R (2W) =..., pomiar 2-przewodowo: R (2W) =... (z funkcją Null) pomiar 4-przewodowo: R (4W) =... R b =... R(2W) =... R(4W) =... R b =... R(2W) =... R(4W) =... R b =... R(2W) =... R(4W) =... Obliczenia błędu pomiaru rezystancji (na podstawie dokumentacji, dla jednego pomiaru): 1

2 2. Pomiary rezystancji oporników Zmierz, wykorzystując multimetr laboratoryjny i techniczny mostek Wheatstone a, wartości kilku rezystorów. Wyznacz błędy pomiarów. Wykonaj pomiary wartości rezystancji tych samych elementów wykorzystując laboratoryjny mostek Wheatstone a. Dobierz wartości oporników stosunkowych tak, aby wykorzystać wszystkie stopnie dekady równoważącej. Po zrównoważeniu mostka wyznacz błąd nieczułości. Sprawdź jaki wpływ na ten błąd ma wartość napięcia zasilania mostka zapisz wyniki pomiaru rezystancji w postaci R ± R Lp. multimetr techniczny mostek Wheatstone a laboratoryjny mostek Wheatstone a Obliczenia błędu pomiarów (dla jednego opornika): Błąd nieczułości w laboratoryjnym mostku Wheatstone a błąd nieczułości przy U z = błąd nieczułości przy U z = 3. Pomiary rezystancji mostkiem Thomsona Wykorzystując mostek Thomsona zmierz wartości rezystancji drutów o długości 1 m. Dla jednego z pomiarów wyznacz błąd nieczułości i błąd systematyczny graniczny. Oblicz konduktywności badanych drutów i na tej podstawie zidentyfikuj z jakiego są wykonane materiału. Lp. rezystancja długość średnia grubość konduktywność charakterystyka materiału Ω m mm S

3 Obliczenie błędu pomiaru (dla jednego drutu): Błąd nieczułości w laboratoryjnym mostku Thomsona błąd nieczułości przy I z = błąd nieczułości przy I z = 4. Wyznaczanie rezystancji elementu o nieliniowej charakterystyce prądowo-napięciowej Wyznacz charakterystykę prądowo-napięciową elementu nieliniowego (żarówka 6V). Do pomiaru prądu i napięcia wykorzystaj multimetry. Zwróć uwagę na możliwość różnego połączenia elementów obwodu. Wyznacz wartości rezystancji statycznej i przyrostowej. Oblicz błąd pomiaru rezystancji wyznaczonej metodą pośrednią.połącz układ wg rys. 3 w instrukcji. badany element - multimetr 1 -, multimetr 2 -. połącz układ wg rysunku w instrukcji konfiguracja 1 konfiguracja 2 konfiguracja 3 konfiguracja 4 I U R st R p I U R st R p I U R st R p I U R st R p [A] [V] [Ω] [Ω] [A] [V] [Ω] [Ω] [A] [V] [Ω] [Ω] [A] [V] [Ω] [Ω] 3

4 Charakterystyki U(I): Wnioski Scharakteryzuj zastosowane metody pod względem funkcjonalności, zakresów pomiarowych i dokładności wyników. 4

5 5. Pomiary mostkiem automatycznym Wykorzystaj mostek automatyczny do pomiaru parametrów elementów biernych (dekady rezystancyjna, pojemnościowa, indukcyjna). Dla każdej dekady spróbuj wykonać po kilka pomiarów, tzn. zmierz impedancje, admitancję, konduktancję, susceptancję i ich składowe, zmierz dobroć i kąt stratności. Wykaż, że wyniki pomiarów jednoznacznie określają parametry elementów obwodu elektrycznego bez względu na przyjęty schemat zastępczy. Pomiary należy przeprowadzić przy częstotliwościach 1 khz i 120 Hz. Przed przeprowadzeniem pomiarów należy uważnie przejrzeć instrukcję obsługi przyrządu, zwracając uwagę na zakresy pomiarowe (graniczne wartości), a także na oznaczenia płyty czołowej i komunikaty wskaźnika. mostek - element. wartości R L Z X G C Y B Q D nastawione element. wartości R L Z X G C Y B Q D nastawione element. wartości R L Z X G C Y B Q D nastawione przykładowe obliczenia wartości parametrów elementów: 5

6 obliczenia błędów pomiaru: sprawdzenie równoważności schematów zastępczych: 6. Metoda trzech woltomierzy Połącz układ do wyznaczania impedancji metodą trzech woltomierzy. Jako nieznaną impedancję możesz podłączyć jedną z dekad lub element indukcyjny wskazany przez prowadzącego. Zmierz napięcie i korzystając z odpowiednich wzorów oblicz wartość impedancji i jej parametrów Lp. f U 1 U 2 U 3 R w Z x δz x R x δr x L x δl x Hz V V V Ω Ω % Ω % mh % przykładowe obliczenia parametrów impedancji i błędów pomiarów: 6

7 7. Układy mostków prądu zmiennego Parametry elementów badanych wyznacz ponownie za pomocą układów mostkowych Maxwella i Wiena, zestawionych z oddzielnych elementów wzorcowych (patrz rysunki w instrukcji). Mostek może być zasilany z sieci energetycznej przez transformator lub z generatora mocy. Mostek Maxwella element badany:. L 2 =., R 2 =., R 3 =, R 4 =. R x =, L x =.. przykład obliczeń: Mostek Wiena element badany:. C 2 =., R 2 =., R 3 =, R 4 =. R x =, C x =.. przykład obliczeń: 7

8 8. Inne metody pomiarowe Pomiary parametrów elementów biernych można w laboratorium wykonać również metodą techniczną (z wykorzystaniem woltomierza i amperomierza). Wyniki pomiarów: przykłady obliczeń wartości parametrów i wyznaczenie błędów: 9. Wnioski scharakteryzuj metody pomiarowe wykorzystywane w ćwiczeniu (właściwości, wady, zalety), wskaż przyczyny różnic w otrzymanych wynikach, porównaj metody ze względu na dokładność pomiaru 8