Projekt "Modernizacja oferty kształcenia zawodowego w powiązaniu z potrzebami lokalnego/

regionalnego rynku pracy" współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego

Funduszu Społecznego.

1 z 5

Instrukcja do ćwiczenia 2

Dział – Pomiary wielkości elektrycznych.

Temat: Pomiar prądu.

Cel ćwiczenia: poznanie sposobu pomiaru prądu.

I.

Wprowadzenie

Prądy stałe I najczęściej mierzy się elektronicznym amperomierzem analogowym lub
cyfrowym, Przy pomiarach prądu amperomierzem analogowym wartość prądu I

(w

amperach) oblicza się ze wzoru:

=

∗

(2.1)

gdzie: α – wychylenie amperomierza,

c

A

– stała podziałki amperomierza,

Stała podziałki amperomierza c

A,

określa ile amperów przypada na jedną działkę

w mierniku.
Jednostka stałej podziałki amperomierza jest A/dz. Stałą podziałki oblicza się ze wzoru:

=

(2.2)

gdzie: I

N

- jest znamionowym zakresem amperomierza wyrażonym w amperach, A;

α

N

- jest znamionową (maksymalną) liczbą działek amperomierza, wyrażoną w dz.

Mierząc prąd miernikiem popełniamy błędy pomiarowe:

Bezwzględny błąd pomiaru dla danego zakresu pomiarowego oblicza się ze wzoru:

∆ = ±

∗

(2.3)

gdzie: kl - oznacza klasę dokładności zastosowanego amperomierza.
Błąd bezwzględny wyrażony jest w A i stanowi stałą wartość pomiaru, zatem należy
pamiętać o pomiarze wielkości bliskiej nastawionemu zakresowi. Uniknie się wtedy
dużego błędu względnego.

Względny błąd niepewność wyniku pomiaru prądu (wyrażona w procentach) w wa-
runkach znamionowych, wynosi:

%

= ±

∗

(2.4)

Gdy w obwodzie jak na Rys. 2.1 płynie prąd

=

(2.5)

Jeśli podłączymy amperomierz w obwód (Rys.2.2) o rezystancji R

A

, to w obwodzie zmniejszy

się prąd zgodnie z prazem Ohma, a jego wartość można obliczyć z poniższego wzoru:

=

(2.6)

Jeżeli rezystancja amperomierza R

A

jest co najmniej 1000 razy mniejsza niż sumaryczna

rezystancja źródła R

w

i odbiornika R

o

, czyli gdy 1000R

A

< (Rw+Ro) to w przemysłowych

Projekt "Modernizacja oferty kształcenia zawodowego w powiązaniu z potrzebami lokalnego/

regionalnego rynku pracy" współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego

Funduszu Społecznego.

2 z 5

pomiarach prądu można pominąć

błąd

systematyczny bezwzględny spowodowany

włączeniem amperomierza.

Rys 2.1 Układ bez amperomierza

Rys 2.2 Układ z amperomierzem.

W przypadku stosowania przyrządów cyfrowych dopuszczalny błąd bezwzględny
niepewności pomiaru zależy od zakresu i wartości mierzonej.

∆ = ±(|

| + |

|)

(2.7)

Gdzie: N

x

, N

z

oznaczają wynik pomoru i nastawiony zakres,

δ

x

δ

z

oznaczają względną niepewność przyrządu wartości mierzonej i wartości

końcowej zakresu,

Dopuszczalny względny błąd pomiarowy przyrządu cyfrowego oblicza się z wzoru:

= ±

∆

(2.8)

Pomiary prądu przemiennego wykonuje się podobnie jak pomiary prądu stałego,

jednak przed przystąpieniem do pomiarów należy określić, jaka miara prądu przemiennego
ma być mierzona. Rozróżnia się następujące miary:
• wartość skuteczna,
• wartość średnia,
• wartość szczytowa (maksymalna),
• przebieg czasowy.

Wartość skuteczną prądu o dowolnym przebiegu (sinusoidalnego lub odkształconego)
można mierzyć za pomocą amperomierza analogowego lub cyfrowego o charakterystyce
kwadratowej, np. amperomierza elektrodynamicznego i elektromagnetycznego. Częstotliwość
graniczna amperomierzy elektrodynamicznych i elektromagnetycznych nie przekracza
3000 Hz. Pomiary małych wartości prądów przemiennych, 10

6

-10

12

A i mniejszych:

wykonuje się za pomocą amperomierzy elektronicznych analogowych i cyfrowych. Prąd
przemienny o dowolnie dużej wartości mierzy się za pomocą, przekładnika prądu
przemiennego i amperomierza o zakresie nominalnym 5 A. Przy dużej odległości
amperomierza od przekładnika prądowego należy zastosować przekładnik o wtórnym prądzie
znamionowym 1A oraz amperomierz o prądzie znamionowym 1 A.

R

w

E

I

A

R

o

R

w

E

I

A

R

o

A

R

A

Projekt "Modernizacja oferty kształcenia zawodowego w powiązaniu z potrzebami lokalnego/

regionalnego rynku pracy" współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego

Funduszu Społecznego.

3 z 5

II. Treść zadania.

Przeprowadzić pomiar prądu stałego i prądu przemiennego miernikami analogowymi
i cyfrowymi. Opracować wyniki pomiaru, obliczając błędy względne i bezwzględne pomiaru.
Pomiar przeprowadź dla odpowiednich nastawień rezystorów R

1

i R

2

.

Sposób postępowania:

1.

Zapoznać się z treścią zadania.

2.

Zapoznaj się z przyrządami i elementami używanymi w ćwiczeniu.

3.

Uzupełnij w sprawozdaniu wykaz elementów (wpisz numery seryjny, zakresy i dane
znamionowe).

4.

Połącz układ pomiarowy zgodnie ze schematem.

5.

Dokonaj ustawienia elementów i zakresów pomiarowych.

6.

Zgłoś gotowość do wykonania pomiarów.

7.

Włącz zasilanie, dokonaj korekt ustawień (np. zakresu) i przejdź do odczytów.

8.

Zapisz w tabeli odczytane wielkości.

9.

Oblicz pozostałe wielkości tabeli(stalą podziałki miernika, wielkość wskazywana,
błędy pomiarowe zapisz granice zmian napięcia mierzonego).

10.

Do obliczeń użyj arkusza kalkulacyjnego.

11.

Wyłącz układ i dokonaj modyfikacji układu.

12.

Powtarzaj działania od punktu 4 do punktu 10.

13.

Rozłącz układ i posprzątaj stanowisko.

14.

Wyciągnij wnioski i wpisz je do sprawozdania.

15.

Wyślij sprawozdanie na serwer.

III. Sprawozdanie z przeprowadzonego ćwiczenia.

1. Schemat układu pomiarowego

a) Układ dla miernika analogowego,

b) Układ dla miernika analogowego,

c) Układ dla miernika cyfrowego,

d) Układ dla miernika cyfrowego,

Projekt "Modernizacja oferty kształcenia zawodowego w powiązaniu z potrzebami lokalnego/

regionalnego rynku pracy" współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego

Funduszu Społecznego.

4 z 5

2. Wykaz elementów

Rezystor R

1

– typ.

I

N

=

R

N

=

Rezystor R

2

- typ.

I

N

=

R

N

=

Rezystor R

0

- typ.

I

N

=

R

N

=

Amperomierz:

1. .
2. .
3. .

3. Tabela pomiarowa.

a) Tabela pomiarowa do pomiaru prądu stałego miernikiem analogowym

R

1

R

2

I

N

α

n

c

a

α

I

Δ

A

Δ

I%

I ±Δ

I

[ ]

[ ]

[ ]

[ ]

[ ]

[ ]

[ ]

[ ]

4

1

4

2

5

3

5

4

5

5

b) Tabela pomiarowa do pomiaru prądu stałego miernikiem cyfrowym.

R

1

R

2

I

N

I

Δ

I

Δ

I%

U±Δ

I

[ ]

[ ]

[ ]

[ ]

[ ]

1

2

2

2

3

3

4

3

5

3

Projekt "Modernizacja oferty kształcenia zawodowego w powiązaniu z potrzebami lokalnego/

regionalnego rynku pracy" współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego

Funduszu Społecznego.

5 z 5

c) Tabela pomiarowa do pomiaru prądu przemiennego miernikiem analogowym.

R

1

R

2

I

N

α

n

c

I

α

I

Δ

I

Δ

I%

I ±Δ

I

[ ]

[ ]

[ ]

[ ]

[ ]

[ ]

[ ]

[ ]

4

1

4

2

5

3

5

4

5

5

d) Tabela pomiarowa do pomiaru prądu przemiennego miernikiem cyfrowym.

R

1

R

2

I

N

I

Δ

I

Δ

I%

U±Δ

I

[ ]

[ ]

[ ]

[ ]

[ ]

1

3

2

3

3

3

4

4

5

4

4. Obliczenia

5. Uwagi i wnioski