Ćwiczenia tablicowe nr 1
Temat Błędy pomiarów. Przyrządy pomiarowe
Wymagane wiadomości teoretyczne
1. Klasa dokładności
2. Metody wyznaczania błędów
3. Budowa przyrządów: magnetoelektrycznych, elektromagnetycznych
i elektrodynamicznych
4. Metody rozszerzania zakresów pomiarowych przyrządów: elektromagnetycznych,
magnetoelektrycznych i elektrodynamicznych
5. Galwanometr magnetoelektryczny i zasada działania
6. Cechy wspólne i różnice pomiędzy amperomierzem magnetoelektrycznym a
galwanometrem
7. Jaki jest wpływ tłumienia galwanometru na odchylenie organu ruchomego.
Wyznaczenie rezystancji krytycznej Rk
8. Wzorce wielkości elektrycznych
9. Rezystor czterozaciskowy i jego zastosowanie
Wymagane zadania rachunkowe
1. W celu wyznaczenia mocy P traconej na oporniku, zmierzono napięcie U = 125V
woltomierzem kl. 1,5 o zakresie pomiarowym UN = 500V i opór opornika R = 20&!
mostkiem z błędem ą0,2%. Obliczyć wynik pomiaru mocy P, uwzględniając w zapi-
sie błąd graniczny.
2. Dla układu przedstawionego na rysunku: I1 = 0,5A, I2 = 0,5A, I3 = 0,75A. Ampero-
mierze są klasy 0,5 o zakresie IN = 1A. Obliczyć błąd graniczny wyznaczenia cosĆx
odbiornika RL.
2. W układzie pokazanym na rysunku amperomierz A1 wskazał prąd I1 = 1A. Obliczyć
błąd amperomierzy A2 i A3 o zakresie 2,5A i klasy 0.5. Dioda D jest idealna.
u(t) = 100sin Ét
D
A1 A2 A3
R0
1
4. Parametry cewki z rdzeniem wyznaczono w układzie przedstawionym na rysunku. Do
pomiaru wykorzystano amperomierz kl. 0,5 o zakresie 5A, woltomierz kl. 0,5
o zakresie 300V i watomierz kl. 1 o zakresie prądowym IN = 5A i napięciowym
UN = 400V. Układ pomiarowy zasilono napięciem o częstotliwości (50,0 ą 0,5) Hz.
Obliczyć wartość rezystancji Rx, indukcyjności Lx i dobroci Qx cewki oraz błąd wy-
znaczenia Rx, Lx, Qx, jeżeli wskazania przyrządów wynosiły: P = 150W, U = 230V, I
= 5 A. Błąd związany z poborem mocy własnej przez przyrządy pominąć.
5. Nieznaną rezystancję Rx zmierzono metodą techniczną w układzie do pomiaru rezy-
stancji średnich i dużych. Woltomierz wskazał napięcie 15,1 V, amperomierz o za-
kresie 0 ÷ 30 mA wskazaÅ‚ prÄ…d 20 mA, a znamionowy spadek napiÄ™cia amperomierza
wynosił 150 mV.
Obliczyć rezystancję Rx i błąd metody.
+ A
Rx
V
-
Ćwiczenia tablicowe nr 2
Temat Układy pomiarowe. Pomiar przesunięcia fazowego
Wymagane wiadomości teoretyczne
1. Układ do sprawdzania watomierza elektrodynamicznego. Omówić procedurę
sprawdzania
2. Wzorcowanie amperomierza, woltomierza i watomierza
3. Metody pomiaru SEM
4. Metody pomiaru małych i dużych rezystancji
5. Metody techniczne pomiaru parametrów RLC
6. Indukcyjność dławika w układzie Hummla (konstrukcja watomierza do pomiaru
mocy biernej)
7. Metody pomiaru przesunięcia fazowego
Wymagane zadania rachunkowe
1. W układzie przedstawionym na rysunku zmierzono: U1 = 80V, U2 = 160V, U3 =
200V, Rw = 100&!, f = 50 Hz.
Wyznaczyć zx oraz składowe Rx i Lx. Narysować wykres wskazowy.
2
2. Uchyb kątowy watomierza, pochodzący od indukcyjności cewki napięciowej skory-
gowano bocznikując kondensatorem część opornika szeregowego. Jaka powinna być
pojemność tego kondensatora jeśli indukcyjność wynosi L = 5mH, a wartość zbocz-
nikowanego opornika wynosi R1 = 500&!.
L R1 R2
C
3. Wyjaśnić dla jakiego przypadku pomiar rezystancji metodą poprawnie mierzonego
prądu i poprawnie mierzonego napięcia jest jednakowo dokładny.
4. Wyznaczyć przesunięcie fazowe pomiędzy napięciami U1 i U2 dla układu przedsta-
wionego na rysunku.
B
C
R
U1
D
R
C
U2
A
C
5. Udowodnić, że w przypadku doprowadzenia do kanału Y oscyloskopu napięcia sinu-
soidalnego o częstotliwości dwukrotnie mniejszej od częstotliwości napięcia dopro-
wadzonego do kanału X uzyskuje się na ekranie obraz zbliżony kształtem do cyfry 8.
Ćwiczenia tablicowe nr 3
Temat Pomiary mocy i energii
Wymagane wiadomości teoretyczne
1. Pomiar mocy w sieciach 3 fazowych 3 przewodowych: przy obciążeniu
symetrycznym i niesymetrycznym
2. Pomiar mocy w sieciach 3 fazowych 4 przewodowych przy obciążeniu
symetrycznym i niesymetrycznym
3. Pomiar mocy czynnej i biernej w układzie Aarona. Wykresy wskazowe
4. Pomiar mocy 2 watomierzami w sieci wysokonapięciowej
3
5. W jaki sposób za pomocą układu z 2 watomierzami można określić charakter
odbiornika?
6. W jaki sposób w sieci trójprzewodowej o znanym obciążeniu można wyznaczyć
kolejność faz dysponując dwoma watomierzami. Rozważania poprzeć schematem
elektrycznym i wykresem wskazowym. Kiedy jest to możliwe?
Wymagane zadania rachunkowe
1. Dwa watomierze o identycznych parametrach zostały połączone w układzie Aarona
do pomiaru mocy czynnej (watomierze włączone w fazę 1. i 3.). Wskazania tych wa-
tomierzy o zakresach ąN = 200 działek wynoszą odpowiednio: ą1 = 100 działek i
ą = 200 działek. W układzie występuje symetria napięć i prądów.
2
Sprawdzić, czy wskazania tych watomierzy - włączonych w tym samym obwodzie
w celu pomiaru mocy biernej nie przekroczą ich nominalnych zakresów wskazań.
2. Narysować układ Aarona do pomiaru mocy czynnej (watomierze włączone w 1. i 3.
fazę, odciążenie pojemnościowe). Przedstawić wykres wskazowy, zapisać wzory na
P1, P3, P oraz na Q dla przypadku obciążenia symetrycznego.
Na podstawie tego układu narysować układ Aarona do pomiaru mocy biernej, przed-
stawić wykres wskazowy, zapisać wzory na Q1, Q3, Q oraz na P dla przypadku obcią-
żenia symetrycznego.
3. Wykazać, że układ przedstawiony na rysunku może służyć do wyznaczenia kolejno-
ści faz.
4. Watomierze włączone są w układ Aarona. Napięcia i prądy są symetryczne i wyno-
szą: 230V i 7.3A. Wykonać wykres zależności wskazań watomierzy od kąta przesu-
nięcia fazowego w zakresie -900 do +900
5. Określić współczynnik mocy odbiornika trójfazowego o symetrycznym zasilaniu i
obciążeniu wiedząc, że wskazanie jednego z watomierzy włączonych w układzie
Aarona równe jest zeru.
Ćwiczenia tablicowe nr 4
Kolokwium zaliczeniowe
Ćwiczenia tablicowe nr 5
Temat Mostki prądu stałego i zmiennego.
Wymagane wiadomości teoretyczne
1 Metoda Thevenina
2 Mostek Wheatstone a i Thomsona
3 Mostki: Wiena, Maxwella, Maxwella-Wiena, Scheringa. Wrunki równowagi. Wykre-
sy wskazowe dla mostka zrównoważonego
4
4 Mostek Robinsona
5 Scharakteryzować mostki do pomiaru przesunięcia fazowego
Wymagane zadania rachunkowe
1. Obliczyć błąd nieczułości mostka Wiena, przyjmując: C2 = 0,2źF, R2 = 0 (kąt strat
równy zeru, R3 = 15&!, R4 = 150&!. Pojemnością mierzoną C1 = 2źF jest kondensator
idealny. Wskaz
nikiem zera jest galwanometr wibracyjny o czułości prądowej SI =
7Å"106 mm/A, rezystancji wewnÄ™trznej Rg = 80&! i indukcyjnoÅ›ci Lg = 0,165 H. NapiÄ™-
cie zasilania U = 50V przy częstotliwości f = 50Hz. Rezystancja z
ródła zasilania jest
praktycznie równa zeru, a błąd odczytu "ą = 0,5 mm.
C1
C2
WZ
R3 R4
~
2. Dla mostka jak na rysunku, przy założonej zerowej rezystancji z
ródła i nieskończonej
rezystancji wskaz
nika zera, wyznaczyć stosunek napięcia nierównowagi do napięcia
zasilania. Wyliczyć wynikające z tego stosunku warunki równowagi mostka. Założyć
R1=R2=R3=R oraz R4=2R.
3. Wyznaczyć wartość napięcia jakie wystąpi na przekątnej wskaz
nika zera (C, D)
mostka przedstawionego na rysunku, jeśli po zrównoważeniu mostka:
a) zwiększono R3 o 1% zachowując L3 = const,
b) zwiększono L3 o 1% zachowując R3 = const.
W stanie równowagi: L3 = 10mH, R3 = 500&!, R2 = R4 = 100&!. Mostek zasilono na-
pięciem U = 5V, o pulsacji 104 rad/s. Przyjąć, że impedancja wskaz
nika zera zwz
" .
5
Lx Rx C R3 L3
WZ
AB
Zwz R4
R2
D
Zw
~
4. Mostkiem przedstawionym na rysunku dokonano pomiaru indukcyjności resztkowej
'
wzorca rezystancji w stanie równowagi: R1 = R1 + RN = 1000 &!, R3 = 1000 &!, R2 = R4
= 500 &!, R5 = 100 &!, C6 = 100 pF. Wyznaczyć wartość resztkowej indukcyjności
wzorca.
R 1 RN LN C R3
C6
B
A E
R5
R2 R4
D
~
5. Stan równowagi mostka Wheatstone a przedstawionego na rysunku osiągnięto przy
następujących wartościach rezystancji oporników:
R2 = 200&!, R3 = 10&!, R4 = 100&!. Wszystkie oporniki sÄ… klasy 0,05. Wskaz
nikiem
A
równowagi mostka jest galwanometr o stałej prądowej CI = 10-7 , rezystancji
dz
wewnętrznej Rg = 20&! i rozdzielczości "ą = 0,5 dz. Mostek zasilany jest ze z
ródła
o napięciu E = 10 V.
Obliczyć błąd wyznaczenia R1, wynikający z klasy oporników w poszczególnych ga-
łęziach mostka oraz uchyb nieczułości.
6
Ćwiczenia tablicowe nr 6
Temat Kompensatory. Przekładniki
Wymagane wiadomości teoretyczne
1. Kompensacja pojedyncza i podwójna
2. Kompensator Feussnera i jego zastosowanie
3. Budowa i zasada działania przekładnika prądowego. Uchyby przekładnika
prÄ…dowego
4. Budowa i zasada działania przekładnika napięciowego. Uchyby przekładnika
napięciowego
5. Przedstawienie przebiegów czasowych prądu pierwotnego, strumienia
magnetycznego oraz napięcia wtórnego w stanach zwarcia i rozwarcia strony wtórnej
przekładnika prądowego
Wymagane zadania rachunkowe
1. Obliczyć uchyb nieczuÅ‚oÅ›ci ´Ex% pomiaru Ex = 1,5V kompensatorem technicznym z
drutem ślizgowym RS = 20&!.
Dane: Ep = 4V, Ip = 0,1A, galwanometr: Si = 107 mm/A, Rg = 400&!, "Ä… = 0,2mm.
2. Obliczyć błąd graniczny oporu wewnętrznego Rx cewki indukcyjnej zmierzonego za
pomocą mostka Maxwella, przy czym opór wewnętrzny cewki Rc został uprzednio
zmierzony za pomocÄ… kompensatora.
Rd
Lx
Rc
Rx
Lc
R3
R4
~
R3 = (200 Ä… 0.5) &! R4 = (100 Ä… 0.4) &!
Rd = (80 Ä… 0.7) &! Rw = (100 Ä… 0.005) &!
Uw = (0.881 Ä… 0.001) V Uc = (0.991 Ä… 0.001) V
7
3. W sieć trójprzewodową, za pośrednictwem przekładników prądowych włączono w
układ Aarona dwa watomierze w celu pomiaru mocy czynnej. Wskazania tych wato-
mierzy wyniosły: P1 = 6,5kW, P2 = 18,7kW. Napięcia i prądy przewodowe wyno-
szÄ…: U = 400V, I = 50A.
Oblicz moc czynną i bierną oraz kąt fazowy przy zasilaniu i obciążeniu symetrycz-
nym.
4. Obliczyć wpływ błędów kątowych przekładników prądowych (ł = 10 ) na błąd po-
miaru mocy czynnej w układzie Aarona przy symetrycznym napięci zasilania i syme-
trycznym odbiorniku o współczynniku mocy cosÕ = 0,5 (charakter indukcyjny).
5. Wyprowadzić wzór określający prąd galwanometru I w obwodzie kompensacyj-
g
nym przedstawionym na rysunku, jeśli k jest stosunkiem nastawionej wartości rezy-
stancji opornika kompensacyjnego do całkowitej rezystancji Rk tego opornika.
Przy jakiej wartości Ex wystąpi stan kompensacji?
Ćwiczenia tablicowe nr 7
Kolokwium zaliczeniowe
Ćwiczenia tablicowe nr 8
Zaliczenie ćwiczeń tablicowych. Poprawkowe kolokwium zaliczeniowe
8