Pomiar parametrow podzespolow RLC metodami posrednimi


LABORATORIUM MIERNICTWA ELEKTRYCZNEGO

Pomiar parametrów podzespołów RLC metodami pośrednimi.

Cel ćwiczenia.

Poznanie metod pośrednich i układów pomiarowych stosowanych do wyznaczania wartości rezystancji, indukcyjności i pojemności; analiza warunków ich stosowania.

Spis przyrządów.

  1. Woltomierz firmy ERA, typ LM-3, kl.0.5, zakres ( 0.15, 0.3, 0.75, 1.5, 3, 7.5, 15, 30, 75, 150, 300, 750 ) V, αmax=30,75 dz., RV=1000Ω/V , nr inw F1-IVa-517.

  2. Miliamperomierz, miliwoltomierz firmy ERA, typ LM-3, kl.0.5, zakres ( 3, 7.5, 15, 30, 75, 150, 300, 750, 1500, 3000, 7500 ) mA, (30, 60) mV, αmax=30,75 dz., nr inw F1-IVa-508.

  3. Zasilacz stabilizowany napięcia stałego typ 2T-980-1M, zakr. U=0÷50V, I=0÷1A, nr inw. IV-h-1124.

4. Miernik częstotliwości firmy ERA, typ LF-3, kl.0,2 ;zakr. f =(50,400,500)Hz U=(100,150,220,380,500)V;

nr inw. F1-IVa-554.

  1. Amperomierz produkcji b. ZSRR, firma-brak, typ D 570, kl. 0.5, zakres (0.1, 2)A, nr- brak.

  1. Multimetr cyfrowy firmy METEX, typ 4650CR, zakres (200mV÷1000V), błąd±(0,05w.zm.+3cyfry), RV=10MΩ, nr IVh-1224.

  2. Watomierz firmy ERA, typ LW-3, zakres U=(100,200,400)V, I=(2.5, 5)A, kl. 0.5, α=100dz, 150Ω/V , 2,5A-170mΩ ,5A-48mΩ , nr inw.F1-IVa-551.

  3. Dławik , przekrój drutu 1mm, rdzeń ze szczeliną o grubości ok. 1mm, nr-brak.

  4. Zapasowa cewka do dławika, nr- brak.

  5. Bateria kondensatorów, poj. 37μF, nr KE0 IVa.

  6. Autotransformator typ AL 2500, Uwe=220V, Uwy=[A,D(0÷250)V B,C(0­÷125)V], nr Iva-366.

  7. Transformator obniżający typ TO 160, S=160VA, U=(220/24)V, nr inw-brak.

  1. Pomiar rezystancji dławika i cewki metodą pośrednią.

Pomiarów dokonaliśmy w układach: z dokładnym pomiarem napięcia i z dokładnym pomiarem prądu.

Układy pomiarowe.

Tabela wyników pomiarów.

U [V]

±ΔU [V]

I [A]

±ΔI [A]

R [Ω]

± ΔR kl [Ω]

ΔMR [Ω]

R± ΔR [Ω]

δR [%]

0,78

0,01

0,82

0,01

0,95

0,02

-0,001

0,949±0,02

2,1

dławik

Dokładny

0,81

0,01

0,85

0,01

0,95

0,02

-0,001

0,949±0,02

2,1

pomiar U.

1,30

0,01

1,35

0,01

0,96

0,01

-0,001

0,959±0,01

1,0

średnia

0,96

0,01

1,01

0,01

0,96

0,01

-0,001

0,959±0,01

1,0

0,83

0,01

0,86

0,01

0,97

0,02

-0,001

0,969±0,02

2,1

cewka

1,30

0,01

1,34

0,01

0,97

0,01

-0,001

0,969±0,01

1,0

1,10

0,01

1,15

0,01

0,96

0,01

-0,001

0,959±0,01

1,0

średnia

1,08

0,01

1,12

0,01

0,96

0,01

-0,001

0,959±0,01

1,0

0,86

0,01

0,85

0,01

1,01

0,02

0,02

1,01±0,04

4,0

dławik

Dokładny

1,30

0,01

1,28

0,01

1,02

0,01

0,02

1,02±0,03

2,9

pomiar I.

1,10

0,01

1,08

0,01

1,02

0,01

0,02

1,02±0,03

2,9

średnia

1,09

0,01

1,07

0,01

1,02

0,01

0,02

1,02±0,03

2,9

0,87

0,01

0,88

0,01

0,99

0,02

0,02

0,99±0,04

4,0

cewka

1,30

0,01

1,30

0,01

1,00

0,01

0,02

1,00±0,03

3,0

1,10

0,01

1,10

0,01

1,00

0,01

0,02

1,00±0,03

3,0

średnia

1,09

0,01

1,09

0,01

1,00

0,01

0,02

1,00±0,03

3,0

Przykładowe obliczenia.

  1. Pomiar indukcyjności własnej cewki.

Dokonaliśmy pomiarów U, I, f w układzie pomiarowym jak poniżej i następnie obliczyliśmy wartość L.

Układ pomiarowy.

Tabela wyników pomiarów.

I

±ΔI

U

±ΔU

f

±Δf

Z

±ΔZ

δZ

L

±ΔL

δL

A

A

V

V

Hz

Hz

Ω

Ω

%

mH

mH

%

1,96

0,02

2,858

0,004

50,1

0,1

1,46

0,01

0,92

3,5

0,1

2,9

1,67

0,02

2,455

0,004

50,1

0,1

1,47

0,01

0,62

3,5

0,1

2,9

1,24

0,02

1,835

0,004

50,1

0,1

1,48

0,01

0,82

3,6

0,1

2,8

średnia

1,62

0,02

2,383

0,004

50,10

0,1

1,47

0,01

0,79

3,5

0,1

2,9

Przykładowe obliczenia.

3. Wyznaczenie charakterystyki indukcyjności dławika w zależności od prądu.

Regulując prąd płynący przez dławik (od wartości 2A do 0,1A ze skokiem co 0,1A) dokonaliśmy pomiarów prądu i napięcia odpowiadających poszczególnym nastawom prądu, następnie obliczyliśmy odpowiadające im wartości indukcyjności.

Układ pomiarowy.

Tabela wyników pomiarów.

I

±ΔI

U

±ΔU

f

±Δf

Z

±ΔZ

L

±ΔL

δL

A

A

V

V

Hz

Hz

Ω

Ω

mH

mH

%

2,00

0,01

97,13

0,05

50,1

0,1

48,6

0,3

154

3

2

1,90

0,01

94,81

0,05

50,1

0,1

49,9

0,3

158

3

2

1,80

0,01

92,59

0,05

50,1

0,1

51,4

0,3

163

3

2

1,70

0,01

89,58

0,05

50,1

0,1

52,7

0,3

167

3

2

1,60

0,01

85,56

0,05

50,1

0,1

53,5

0,4

170

3

2

1,50

0,01

83,03

0,04

50,1

0,1

55,3

0,4

176

3

2

1,40

0,01

79,39

0,04

50,1

0,1

56,7

0,4

180

3

2

1,30

0,01

75,45

0,04

50,1

0,1

58,0

0,5

184

3

2

1,20

0,01

70,76

0,04

50,1

0,1

59,0

0,5

187

3

2

1,10

0,01

66,30

0,04

50,1

0,1

60,3

0,6

191

3

2

1,00

0,01

60,80

0,03

50,1

0,1

60,8

0,6

193

3

1

0,90

0,00

56,02

0,03

50,1

0,1

62,2

0,4

198

3

1

0,80

0,00

50,94

0,03

50,1

0,1

63,7

0,4

202

3

1

0,70

0,00

44,51

0,03

50,1

0,1

63,6

0,5

202

3

1

0,60

0,00

38,77

0,02

50,1

0,1

64,6

0,6

205

3

1

0,50

0,00

32,78

0,02

50,1

0,1

65,6

0,7

208

3

1

0,40

0,00

26,45

0,02

50,1

0,1

66,1

0,9

210

3

1

0,30

0,00

20,09

0,01

50,1

0,1

67,0

1,2

212

3

1

0,20

0,00

13,38

0,00

50,1

0,1

66,9

1,7

212

3

1

0,10

0,00

6,61

0,00

50,1

0,1

66,1

3,4

210

3

1

Wykres zależności indukcyjności od prądu.

Przykładowe obliczenia.

  1. Wyznaczenie parametrów cewki z rdzeniem ferromagnetycznym.

Dokonując pomiarów f, I, P, U w układzie jak poniżej obliczyliśmy parametry cewki indukcyjnej.

Układ pomiarowy.

Tabela wyników pomiarów.

U

±ΔU

I

±ΔI

αW

CW

P

±ΔP

R

±ΔR

Z

±ΔZ

f

±Δf

L

±ΔL

δL

V

V

A

A

dz

W/dz

W

W

Ω

Ω

Ω

Ω

Hz

Hz

mH

mH

%

220,4

0,4

2,65

0,03

1

5

5,0

2,5

0,7

0,4

83,2

0,9

50,1

0,1

264

3

1

Przykładowe obliczenia.

Wnioski.

Pomiaru rezystancji cewki metodą pośrednią wykazał, że poprawniejsze są wyniki uzyskane w układzie z poprawnie mierzonym napięciem, ponieważ błąd metody który wystąpił w tym układzie (0,001Ω) jest o rząd wielkości mniejszy niż błąd metody w układzie z poprawnie mierzonym prądem (0,02Ω). Było to zgodne z oczekiwaniami, gdyż wartość rezystancji granicznej, obliczona z zależności wyniosła 4,6Ω, była więc większa niż rezystancja cewki (0,96Ω÷1,02Ω), a więc wskazywała, że metoda poprawnego pomiaru napięcia będzie dokładniejsza. Pomiar indukcyjności cewek wykazał, że cewka z rdzeniem ma dużo większą indukcyjność (264,2mH przy napięciu 220V) niż cewka bez rdzenia (3,5mH), przy czym błędy względne były tego samego rzędu i wyniosły odpowiednio 1,1% i 2,2%. Należy zauważyć, że pomiary indukcyjności dokonane przez nas dwiema różnymi metodami dały znacząco różne wyniki(264mH i 150mH), jest to spowodowane niedokładnością pomiaru mocy, wynikającą z tego, że watomierz reaguje na moc czynną, a praktycznie cała moc pobierana przez dławik jest mocą bierną. Spowodowało to, że wychylenie wskazówki przyrządu było niewielkie (1 działka) i co z tego wynika bardzo duży błąd pomiaru mocy(50%),a w następstwie rezystancji oraz indukcyjności. Indukcyjność cewki z rdzeniem zależy od obciążenia, w przypadku badanej przez nas zmieniała się od 210,0mH przy 0,1A do 154,2 przy 2A, wynika z tego, że cewka z rdzeniem jest w obwodzie elektrycznym elementem nieliniowym.

1

1



Wyszukiwarka