POLITECHNIKA BIAŁOSTOCKA WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY KATEDRA ELEKTROTECHNIKI TEORETYCZNEJ I METROLOGII Instrukcja do zaj laboratoryjnych z przedmiotu: Systemy pomiarowe Kod przedmiotu: KS 04456 Ćwiczenie nr 2 POMIAR NAPIĘCIA (DC, AC, RMS) I PRĄDU. WPŁYW PRZYRZĄDU NA WIELKOŚĆ MIERZONĄ. O p r a c o w a ł : dr in. Arkadiusz Łukjaniuk Białystok 2010
Wszystkie prawa zastrze one. Wszystkie nazwy handlowe i towarów wyst puj ce w niniejszej instrukcji s znakami towarowymi zastrze onymi lub nazwami zastrze onymi odpowiednich firm odno nych wła cicieli. 2
Cel ćwiczenia: Nauczenie studentów posługiwania si przyrz dami do pomiaru napi cia i pr du. Powinni oni wiedzie w jakiej sytuacji zastosowa mierniki DC, AC i RMS oraz jak unikn znacznego wpływu przyrz du na wielko mierzon. 1. WSTĘP Napi cie jest ró nic potencjałów wyst puj cych mi dzy dwoma zaciskami obwodu elektrycznego. Obwody, w których dokonywany jest pomiar napi cia, mog posiada ró n konfiguracj i parametry. Pomiary napi cia (pr du) w obwodach nale do najcz ciej spotykanych w praktyce pomiarowej. y typowych przyrz dów pozwalaj na pomiary bezpo rednie napi od kilkudziesi ciu miliwoltów do setek woltów. Przył czenie przyrz du pomiarowego do badanego obwodu narusza stan energetyczny obwodu powoduj c w nim zmiany napi i rozpływu pr dów, a wi c zmian warto ci mierzonej. Zmiana ta b dzie tym mniejsza, im mniejsz moc b dzie pobierał wł czony do obwodu przyrz d. Skutkiem tego wskazania przyrz dów w zauwa alny sposób mog by inne od warto ci wyst puj cych przed ich wł czeniem. Wł czenie do obwodu przyrz du pomiarowego powoduje zmian warto ci wielko ci mierzonej. Moc pobierana przez woltomierz (amperomierz) zale y od rezystancji wewn trznej woltomierza (amperomierza) i wynosi: Zatem idealny woltomierz powinien mie rezystancj R V =. Warunek ten jest bliski do spełnienia w woltomierzach cyfrowych. Woltomierze analogowe (wskazówkowe) posiadaj relatywnie du warto rezystancji wewn trznej zale n od zakresu pomiarowego. Planuj c pomiar, nale y wybra tak metod oraz takie narz dzia pomiarowe, które w najmniejszym stopniu wpłynie na wynik pomiaru. Gdy jednak jest to niemo liwe, nale y spróbowa ustali warto poprawki, jaka powinna by wniesiona do wyniku pomiaru. Niekiedy celem pomiaru jest kontrola stanu wielko ci mierzonej. Wystarczy wtedy, aby pomiar wykonywany był za ka dym razem tym samym przyrz dem, zawsze tak samo zniekształcaj cym stan kontrolowanej wielko ci. Na przykład producenci sprz tu elektronicznego podaj na schematach. 3
serwisowych swoich urz dze warto ci napi, jakie powinny wyst pi w najwa niejszych punktach obwodu sprawnego urz dzenia. Jednocze nie podaj warto rezystancji wewn trznej woltomierza, którym nale y te napi cia mierzy. Rezystancja wewn trzna woltomierza przypadaj ca na jeden wolt zakresu pomiarowego, oznaczana greck liter kappa, np. χ = 1 000 Ω/V. Parametr ten pozwala obliczyć rezystancję wewnętrzną woltomierza dla kaŝdego zakresu, w który jest on wyposaŝony. Rezystancję wewnętrzną R V oblicza się jako iloczyn zakresu pomiarowego U n i rezystancji wewnętrznej jednostkowej χ: R V = χ U n. Najczęściej uŝywanymi przyrządami pomiarowymi są amperomierze i woltomierze. Amperomierz włączany jest zawsze (lub prawie zawsze) szeregowo z gałęzią sieci, zaś woltomierz równolegle do gałęzi (rys.1). Rys. 1. Typowe sposoby włączania podstawowych przyrządów pomiarowych. Włączenie amperomierza powiększa rezystancję R BC gałęzi, włączenie woltomierza zaś zmniejsza tę rezystancję (dla prostoty ograniczamy rozwaŝania do obwodów prądu stałego). JeŜeli przed włączeniem amperomierza rezystancja gałęzi wynosiła R x, to po włączeniu tego przyrządu będzie równa R BC : R BC = Rx + R A, gdzie: R A oznacza rezystancję wewnętrzną amperomierza. Wpływ amperomierza na sieć będzie jak najmniejszy, tj. Rx R BC, wtedy gdy R A << Rx. W przypadku woltomierza jest analogicznie: jeŝeli przed jego włączeniem rezystancja gałęzi wynosiła Rx, to po włączeniu tego przyrządu wyniesie: R BC RxRv = R + R x v = Rx Rx +1 R v 4
Więc jeŝeli chcemy, aby woltomierz jak najmniej zniekształcał stan mierzonej sieci, czyli aby R BC R x, powinniśmy zadbać o spełnienie warunku: R R x v 0, tzn. aby R V >> R G. Logicznym jest stwierdzenie, Ŝe zapewnienie, w trakcie pomiarów, niezmienności parametrów jednej gałęzi gwarantuje niezmienność stanu całej sieci. Na rysunku 2 przedstawiony jest sposób włączania multimetru cyfrowego wykorzystywanego do pomiaru prądu (punkty 1 i 2 odpowiadają miejscom podłączenia przyrządu pokazane na rysunku 1). Pokrętła wyboru funkcji pomiarowej powinny być ustawione naprzeciw symbolu A, ma lub µa. Rys. 2. Ilustracja miejsc podłączeń przewodów do multimetrów podczas pomiaru prądu. Rys. 3. Ilustracja miejsc podłączeń przewodów do multimetrów podczas pomiaru napięcia. Analogicznie jest pokazany sposób podłączenia multimetru podczas pomiaru napięcia (białe kółko pokazuje pozycję przełącznika funkcyjnego). 5
W praktyce spotykamy się z pomiarami napięć stałych (DC) i zmiennych (AC). Te ostatnie mogą być sinusoidalnie zmienne lub odkształcone. W obwodach prądu stałego nie zawsze mamy do czynienia tylko ze stałymi w czasie sygnałami napięciowymi lub prądowymi. Wynikiem właściwości obwodów lub teŝ wpływu otoczenia, do stałych sygnałów pomiarowych dodają się sygnały zmienne, zwane zakłócającymi lub pasoŝytniczymi. Wtedy wskazania mierników prądu stałego mogą ulegać duŝym zmianom - uniemoŝliwiającym dokładny odczyt. WraŜliwość przyrządów prądu stałego na zakłócenia okresowe zaleŝy przede wszystkim od rodzaju zastosowanych w nim przetworników. Przyrządy magnetoelektryczne i woltomierze ze wzmacniaczami prądu stałego, mając przetworniki wartości średniej, tłumią te sygnały w sposób zadawalający - jeŝeli tylko nie mają zbyt niskich częstotliwości. Przyrządy cyfrowe mogą znacznie reagować na składowa zmienną w mierzonym napięciu. Najczęściej stosowane woltomierze cyfrowe są wyposaŝone w przetworniki całkujące, które w pełni eliminują zakłócenia o częstotliwości 50Hz lub jej wielokrotności. Jest to ich duŝą zaletą, gdyŝ sygnały zakłócające o takich częstotliwościach wytwarza wszechobecna sieć elektroenergetyczna. Natomiast sygnały o innych częstotliwościach są tłumione w sposób ograniczony. Przy pomiarze wartości skutecznej napięć zmiennych odbiegających kształtem od sinusoidy naleŝy wybierać te mierniki, które mają funkcję TRUE RMS (z ang. TRUE Root Mean Square prawdziwa wartość skuteczna) oraz zwracać uwagę na częstotliwość mierzonego przebiegu napięcia (kaŝdy miernik posiada górną granicę częstotliwości, przy której jeszcze mierzy poprawnie). W przypadku, gdy przebieg ma kształt sinusoidy wartość skuteczna wyznaczana jest z zaleŝności: gdzie: U m1 wartość maksymalna (amplituda) sinusoidy., (1) Sygnały odkształcone (np.: fala prostokątna, trójkątna, itp.) róŝnią się od sinusoidy i w zaleŝności od swego kształtu zawierają zawierają większą lub mniejszą liczbę wyŝszych harmonicznych. W tym przypadku wartość skuteczna wyznaczana jest ze wzoru: 6
gdzie: U 0 -wartosć sygnału stałego; U mk wartość amplitudy k-tej harmoniki;, (2) n- liczba harmonicznych wchodzących w skład sygnału odkształconego. Przyrządy cyfrowe mierzące wartość TRUE RMS wykorzystują w swoim algorytmie pomiarowym zaleŝność (2), natomiast pozostałe mierniki mają algorytm zbudowany na zaleŝności (1). Logicznym więc jest, Ŝe ich wskazania będą identyczne tylko w przypadku przebiegów sinusoidalnych. 2. BŁĘDY POMIARÓW WYKONYWANYCH PRZYRZĄDAMI WSKAZÓWKOWYMI Błąd pomiaru dokonanego pojedynczym przyrządem wskazówkowym składa się z: błędu podstawowego wskazań; błędu dodatkowego wskazań; błędu odczytu. 2.1. Błąd podstawowy Błąd podstawowy wskazań przyrządu wynika z niedokładności wykonania jego elementów składowych w procesie wytwórczym. Jest określony przez producenta za pomocą klasy dokładności. Jej wartość określa maksymalny błąd graniczny:. Znając wartość klasy dokładności i zakres pomiarowy, moŝemy maksymalny błąd wskazań:. (3) Pomiary naleŝy przeprowadzać przy moŝliwie jak największym odchyleniu wskazówki przyrządu, co osiąga się przez wybór odpowiedniego zakresu pomiarowego przyrządu jak najbardziej zbliŝonego do wartości wielkości mierzonej. 7
2.2. Błąd dodatkowy (podawany przez producenta) Błąd ten związany jest z przekroczeniem podczas pomiaru znamionowych warunków pracy przyrządu. Znamionowe warunki określone są przez następujące parametry. temperaturę otoczenia (np. +10 0 C +30 0 C); wilgotność powietrza (np. do 85%); natęŝenie obcych pól magnetycznych (np. do 5 Oe); częstotliwość znamionową (np. 50 Hz) lub przedział dopuszczalnych częstotliwości (np. 20-50-400 Hz); współczynnik zawartości harmonicznych, charakteryzujący stopień odkształcenia od sinusoidy krzywej napięcia lub prądu (np. h 5%); sposób połoŝenia przyrządu podczas pracy (np. pionowe albo poziome, albo pod określonym kątem, np. 30 0 ). Błąd dodatkowy (jeŝeli występuje) powiększa wartość błędu wskazań przyrządu. 2.3. Błąd odczytu Błąd ten wynika z niedokładnego oszacowania przez mierzącego połoŝenia wskazówki przyrządu między dwiema sąsiednimi kreskami działowymi podziałki. Gdyby podczas pomiaru wskazówka spoczęła dokładnie na kresce działowej, co zdarza się bardzo rzadko, błąd odczytu naleŝy przyjąć za równy zeru. Bezwzględny błąd odczytu dla przyrządu wskazówkowego o równomiernej podziałce (przypadek miernika laboratoryjnego) oblicza się według formuły (4): gdzie: od - bezwzględny błąd odczytu; od p = p Z, (4) d Z p - zakres pomiarów; d - liczba działek podziałki; p - współczynnik charakteryzujący zdolność rozdzielczą oka obserwatora (p=0,2 oko nieuzbrojone, p=0,1 okulary, lupa, itd.). 8
Na przykład, jeŝeli woltomierz o zakresie pomiarowym Z p = 75 V ma podziałkę równomierną licząca 75 działek, to odległości między dowolnymi dwiema sąsiednimi kreskami działowymi odpowiada róŝnica napięć 75V/75=1V. Przyjmując współczynnik p = 0,1 otrzymamy błąd odczytu: od =0,1 V. 2.4. Całkowity maksymalny (graniczny) błąd pomiaru Całkowity maksymalny (graniczny) błąd pomiaru jest sumą błędu wskazań i błędu odczytu. Błędy te mogą mieć w ogóle przeciwne znaki i redukować się częściowo lub nawet całkowicie. Znaki tych błędów nigdy nie są znane, dlatego przyjmuje się zawsze skrajnie niekorzystny przypadek i sumuje ich wartości bezwzględne. Bezwzględny maksymalny błąd pomiaru dany jest wzorem (5); pm = k Z p = 100% Z p d k p + 100% d p + + = Z max od p (5) Przykład 1. Woltomierz laboratoryjny klasy 1 (k = 1%) ma podziałkę równomierną o 75 działkach (d = 75) i zakres pomiarowy Z P = 15 V. Zmierzono jednocześnie dwa róŝne napięcia. Wartości zmierzonego napięcia wynoszą 5V i 10V. NaleŜy obliczyć graniczne względne błędy zmierzonych obu napięć i zapisać wyniki pomiarów. Rozwiązanie W celu wyznaczenia Ŝądanego przedziału liczbowego obliczymy graniczny błąd pomiaru (wzór (5) przyjmujemy p=0,1): k p 1% 0,1 gr = Z p + = 15V + = 0,15V + 0,02V = 0,17V 0, 2V 100% d 100% 75 Zmierzone napięcia moŝemy zapisać w postaci: U 1 =5±0,2V i U 2 =10±0,2V, a wartości granicznych względnych błędów zmierzonych napięć wynoszą:,. 9
3. BŁĘDY POMIARÓW WYKONYWANYCH MIERNIKAMI CYFROWYMI Dokładność cyfrowych przyrządów pomiarowych określana jest w sposób bardziej złoŝony niŝ elektrycznych mierników wskazówkowych. Nie istnieje tu pojęcie klasy dokładności, tak charakterystycznej dla przyrządów wskazówkowych. Poza tym brak jest jednolitego sposobu podawania przez róŝnych wytwórców granicznych błędów wskazań charakteryzujących dokładność ich wyrobów. Sposób określania błędów jest w dodatku róŝny dla poszczególnych funkcji pomiarowych w ramach tego samego przyrządu (np. inny dla pomiaru napięć stałych, a inny dla napięć zmiennych). NaleŜy dodać, Ŝe renomowane firmy produkujące aparaturę pomiarową najwyŝszej klasy podają wartości błędów wskazań swoich produktów, zastrzegając jednocześnie, Ŝe wartości te gwarantowane są tylko w określonym przedziale czasu (przewaŝnie 1 rok), po upływie którego powinny być ponownie poddane sprawdzeniu u wytwórcy. Bł d graniczny U pomiaru napięcia przyrządem cyfrowym jest sumą dwóch składników: - bł du multiplikatywnego p, podawanego zwykle w % i stanowi on ułamek wartości mierzonej U (ang. % of reading - % rdg). MoŜe teŝ się zdarzyć, Ŝe wytwórca podaje błąd w postaci (0,01% of range + 5D); - bł du addytywnego z- zaleŝnego od zakresu przyrządu, na którym wykonuje się pomiar, wyraŝonego w jednostkach wartości mierzonej. Wartość składnika addytywnego jest podawana: często jako wielokrotność ziarna - n cyfr (znaków, ziaren), np. 3 dgt oznacza 3 ziarna; czasem jako ułamek (%) zakresu:. NiŜej zaprezentowano kilka charakterystycznych sposobów określania przez wytwórców, zarówno krajowych jak i zagranicznych niedokładności wskazań produkowanych przez nich multimetrów cyfrowych. Podane przykłady, powinny w dostatecznym stopniu wyjaśnić sposoby korzystania przez uŝytkowników z informacji podawanych w instrukcjach fabrycznych cyfrowych przyrządów pomiarowych, 10
Rys.4. Przedstawienie pojęć błędu granicznego dla przyrządów cyfrowych: a) zmiana wartości błędu granicznego w funkcji wartości mierzonej w zakresie od 0 do U max ; b) niedokładność pomiaru jako symetryczny przedział wokół wyniku pomiaru U ograniczony przez błąd graniczny. 3.1. Multimetry: V&A INSTRUMENTS, BM 202 i UT804 Błąd pomiaru napięć DC i AC W tabeli 1 przedstawione zostały parametry metrologiczne mierników uŝywanych w tym ćwiczeniu. Wytwórca podaje w tym wypadku następującą informację (np. BM202 pomiar DC): zakres 25 V, wartość ostatniej cyfry 10 mv i dokładność ±(0,5%wm+2c). WyraŜenie w nawiasach rozszyfrowuje się następująco: 0,5% wartości mierzonej +2 cyfry. Oznacza to, Ŝe graniczny (maksymalny) błąd bezwzględny wskazań U X wyraŝa się następująco: U X = ± (0,5% wartości mierzonej +5 10mV). Przykład 2. Oblicz błąd graniczny, z jakim mierzone jest napięcie U X = 23 V na zakresie pomiarowym U n = 25 V (miernik BM202). Rozwiązanie: U X = ± (0,5%23 V + 2 10 mv) = ±(0,115 V ± 0,02 V) = ± 0,135V ZałoŜono tu skrajnie niekorzystny przypadek, gdy oba składniki błędu mają ten sam znak. Znajomość tego błędu pozwala na określenie przedziału, w którym z wysoką ufnością (P = 0,9973) zawiera się wartość rzeczywista mierzonego napięcia. Niepewność rozszerzona wyniesie: a zapis wyniku pomiaru: Ux=(23,00±0,14)V., (6) 11
Tabela 1. V&A INSTRUMENTS Dotyczy AC f=(40-400hz) BM 202 Dotyczy AC f=(50-500hz) UT804 Dotyczy AC f=(45-1000hz) UT804 Dotyczy AC f=(1khz-10khz) UT804 Dotyczy AC f=(10khz-100khz) DC AC Wartość Wartość ostatniej Dokładność ostatniej Dokładność cyfry cyfry 600,0 mv 0,1mV ±(0,5%wm+8c) 600,0 mv 0,1mV ±(3,0%wm+3c) 6,000 V 1 mv 6,000 V 1 mv 60,00 V 10 mv ±(0,8%wm+5c) 60,00 V 10 mv ±(1,0%wm+3c) 600,0 V 100 mv 600,0 V 100 mv 1000 V 1 V ±(1,0%wm+ +10c) 700 V 1 V ±(1,5%wm+3c) 250,0 mv 0,1mV ±(0,3%wm+4c) 250,0 mv 0,1mV ±(2,0%wm+5c) 2,500 V 1 mv 2,500 V 1 mv ±(1,0%wm+3c) 25,00 V 10 mv ±(0,5%wm+2c) 25,00 V 10 mv 250.0 V 100 mv 250.0 V 100 mv ±(1,3%wm+3c) 1000 V 1 V ±(1,0%wm+4c) 750 V 1 V ±(2,2%wm+6c) 400,00 mv 0,01mV ±(0,025%wm+ 4,0000V 0,1mV +5c) ±(0,4%wm 4,0000 V 0,01 mv 40,000 V 1 mv ++30c) 40,000 V 1 mv ±(0,05%wm+ 400,00 V 10 mv 400,00 V 10 mv +5c) ±(1,0%wm+ 1000,0 V 100 mv +30c) 1000,0 V 100 m V ±(0,1%wm+8c) 4,0000V 0,1mV ±(1,5%wm+ 40,000 V 1 mv +30c) 400,00 V 10 mv f=(1khz-5khz) 1000,0 V 100 mv ±(5%wm+30c) 4,0000V 0,1mV 40,000 V 1 mv ±(6%wm+30c) 400,00 V 10 mv Brak danych f=(5khz-10khz) 1000 V 100 mv 1000,0 V Tabela 2. Parametry metrologiczne multimetrów (pomiar prądów DC) V&A INSTRUMENTS BM 202 UT804 DC Wartość ostatniej cyfry Dokładność 600,0 µa 0,1 µa 6000 µa 1 µa ±(1,5%wm+3c) 60,00 ma 10 µa 600,0 ma 100 µa ±(1,8%wm+5c) 6,000A 1mA 10,00A 10mA ±(2,0%wm+5c) 250,0 µa 0,1 µa ±(1,5%wm+6c) 2500 µa 1 µa ±(0,8%wm+3c) 25,00 ma 10 µa ±(2,0%wm+6c) 250,0 ma 100 µa ±(1,3%wm+3c) 2,500A 1mA ±(2,0%wm+6c) 10,00A 10mA ±(1,5%wm+5c) 400,00 µa 0,01 µa 4000,0 µa 0,1 µa ±(0,1%wm+15c) 40,000 ma 1 µa 400,00 ma 10 µa ±(0,15%wm+15c) 10,000A 1mA ±(0,5%wm+30c) 12
4. PRZEBIEG POMIARÓW 4.1. Pomiar napięć stałych DC. Połączyć układ pomiarowy zgodnie z rys.5. Wykonać pomiary napięć z zasilacza DC (wartości wskaŝe prowadzący ćwiczenie). Wyniki pomiarów zamieścić w Tabeli 3. Uwaga! Wartości U xi i U I ( I xi i I i ) w Tabelach 3,4,5,8 obliczyć zgodnie z przykładem 1 dla miernika analogowego i przykładem 2 dla mierników cyfrowych. Tabela 3 Rys. 5. Schemat połączeń do pomiaru napięć DC. Przyrząd U xi U xi U i = U xi ± U xi Multimetr BM202 Multimetr V&A Multimetr UT804 Woltomierz LM-3 V V V 1 2 3 1 2 3 1 2 3 13
4.2. Pomiar napięć AC (f=50 Hz). Połączyć układ pomiarowy zgodnie z rys.6. Wykonać pomiary napięć z autotransformatora (wartości wskaŝe prowadzący ćwiczenie). Wyniki pomiarów zamieścić w Tabeli 4. Tabela 4. Rys. 6. Schemat połączeń do pomiaru napięć AC. Przyrząd U xi U xi U i = U xi ± U xi Multimetr BM202 Multimetr V&A Multimetr UT804 Woltomierz analog. V V V 1 2 3 1 2 3 1 2 3 4.3. Pomiar napięć odkształconych z funkcją True RMS Połączyć układ pomiarowy zgodnie z rys.7. Wykonać pomiary napięć z generatora PW-11 (sygnał prostokątny o częstotliwości 50 Hz, 500 Hz i 5kHz, wartość napięcia wskaŝe prowadzący ćwiczenie). Wyniki pomiarów zamieścić w Tabeli 5. 14
Rys.7. Schemat połączeń do pomiaru napięć odkształconych Tabela 5. Przyrząd U xi U xi U i = U xi ± U xi V V V Multimetr BM202 Multimetr V&A Multimetr UT804 Woltomierz analog. 50 Hz 500 Hz 5 khz 50 Hz 500 Hz 5 khz 50 Hz W sprawozdaniu nale y: Obliczyć brakujące wielkości w tabelach: 3,4 i 5; Skomentować otrzymane wartości napięć. 500 Hz 5 khz 4.4. Wpływ przyrządu na wielkość mierzoną Połączyć układ pomiarowy zgodnie ze schematem podanym na rysunku 8. ZS - zasilacz stabilizowany o napięciu wyjściowym co najmniej 15 V; V 1 woltomierz magnetoelektryczny o zakresie pomiarowym 15 V; V, V identyczne woltomierze magnetoelektryczne o zakresach 7,5 V; VC woltomierz cyfrowy pracujący w trybie DC (zakres 100 mv); W wyłącznik jednobiegunowy; R 1, R 2 rezystory o jednakowych rezystancjach 5,1 MΩ zamknięte we wspólnej obudowie. 15
Rys. 8. Schemat układu pomiarowego Przy zamkniętym wyłączniku W naleŝy podnosić stopniowo napięcia U Z aŝ do osiągnięcia 15 V. Odczytać wskazania U 1, U 2 woltomierz przyłączonych do rezystorów R 1, R 2. Zapisać wskazania tych przyrządów w Tabeli 6. Następnie, nie zmieniając wartości napięcia U Z, naleŝy otworzyć wyłącznik W i ponownie zapisać wskazania obydwu woltomierzy. Tabela 6. U Z U 1 U 2 V V V 15 15 WYŁĄCZNIK ZAMKNIĘTY WYŁĄCZNIK OTWARTY Nie zmieniając niczego w układzie (m. in. zostawić otwarty wyłącznik), naleŝy zmierzyć woltomierzem cyfrowym na zakresie 100 mv napięcie U 2 na rezystorze R 2 i zapisać wynik: U 2 =... mv W sprawozdaniu nale y: Skomentować wskazania obydwu woltomierzy o przy zamkniętym wyłączniku o przy otwartym wyłączniku o wyjaśnij, dlaczego przy otwartym wyłączniku W dolny woltomierz wskazuje zero? o skomentować wynik pomiaru woltomierzem cyfrowym. 16
4.5. Pomiar prądu DC. Połączyć układ pomiarowy zgodnie z rys.9 (do zacisków 1-2 podłączać kolejno wymienione przyrządy). Po ustawieniu napięcia na zasilaczu DC (wartość wskaŝe prowadzący ćwiczenie), zmieniając wartość rezystora suwakowego (R=100Ω), przeprowadzić pomiary prądu. Wyniki pomiarów zamieścić w Tabeli 8. Tabela 8. Rys. 8. Schemat połączeń do pomiaru prądu DC. Przyrząd I xi I xi I i = I xi ± I xi Multimetr BM202 Multimetr V&A Multimetr UT804 LM-3 A A A 1 2 3 1 2 3 1 2 3 W sprawozdaniu nale y: Obliczyć brakujące wielkości w tabeli 7 zgodnie z przykładem 2; Skomentować otrzymane wartości prądów. 17
5. PYTANIA I ZADANIA KONTROLNE 1. Wyjaśnij wpływ woltomierza na wielkość mierzoną. 2. Wyjaśnij wpływ amperomierza na wielkość mierzoną. 3. Wyznacz maksymalny błąd bezwzględny wskazań miernika cyfrowego? 4. Wyznacz maksymalny błąd bezwzględny wskazań miernika wskazówkowego? LITERATURA 1. Chwaleba A. i inni. Metrologia elektryczna WNT, Warszawa 2003 2. Lebson S. Podstawy miernictwa elektrycznego WNT, Warszawa 1972 3. Piotrowski R. Ćwiczenia laboratoryjne z metrologii, Wyd. Politechniki Białostockiej, Białystok 2008 4. Tumański S. Technika pomiarowa, WNT, Warszawa 2007 WYMAGANIA BHP Warunkiem przystąpienia do praktycznej realizacji ćwiczenia jest zapoznanie się z instrukcją BHP i instrukcją przeciw poŝarową oraz przestrzeganie zasad w nich zawartych. Wybrane urządzenia dostępne na stanowisku laboratoryjnym mogą posiadać instrukcje stanowiskowe. Przed rozpoczęciem pracy naleŝy zapoznać się z instrukcjami stanowiskowymi wskazanymi przez prowadzącego. W trakcie zajęć laboratoryjnych naleŝy przestrzegać następujących zasad. Sprawdzić, czy urządzenia dostępne na stanowisku laboratoryjnym są w stanie kompletnym, nie wskazującym na fizyczne uszkodzenie. Sprawdzić prawidłowość połączeń urządzeń. Załączenie napięcia do układu pomiarowego moŝe się odbywać po wyraŝeniu zgody przez prowadzącego. Przyrządy pomiarowe naleŝy ustawić w sposób zapewniający stałą obserwację, bez konieczności nachylania się nad innymi elementami układu znajdującymi się pod napięciem. Zabronione jest dokonywanie jakichkolwiek przełączeń oraz wymiana elementów składowych stanowiska pod napięciem. Zmiana konfiguracji stanowiska i połączeń w badanym układzie moŝe się odbywać wyłącznie w porozumieniu z prowadzącym zajęcia. W przypadku zaniku napięcia zasilającego naleŝy niezwłocznie wyłączyć wszystkie urządzenia. 18
Stwierdzone wszelkie braki w wyposaŝeniu stanowiska oraz nieprawidłowości w funkcjonowaniu sprzętu naleŝy przekazywać prowadzącemu zajęcia. Zabrania się samodzielnego włączania, manipulowania i korzystania z urządzeń nie naleŝących do danego ćwiczenia. W przypadku wystąpienia poraŝenia prądem elektrycznym naleŝy niezwłocznie wyłączyć zasilanie stanowisk laboratoryjnych za pomocą wyłącznika bezpieczeństwa, dostępnego na kaŝdej tablicy rozdzielczej w laboratorium. Przed odłączeniem napięcia nie dotykać poraŝonego. 19
20