Pracownia elektryczna i elektroniczna		Rok szkolny
	Układ regulacji natężenia prądu. Badanie amperomierza magnetoelektrycznego			Nr.ćw
	Data	Sprawdzanie
				Zaliczanie
				Wykonanie
				Ocena ogólna

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest poznanie metod pomiaru prądu, nabycie umiejętności łączenia prostych obwodów elektrycznych, oraz poznanie warunków i zasad sprawdzania amperomierzy magnetoelektrycznych, jak również poznanie amperomierza, jego właściwości i możliwości pomiarowych.

2. Podstawy teoretyczne

Jednostką prądu elektrycznego jest jeden amper . Jeden amper jest prądem elektrycznym nie zmieniającym się w czasie , który płynąc w dwóch równoległych prostoliniowych, nieskończenie długich przewodach o przekroju kołowym znikomo małym, umieszczonych w próżni w odległości 1 metra od siebie - wywołałby miedzy tymi przewodami sile 2 * 10^-7 N na każdy metr długości.

Prąd elektryczny - jest to uporządkowany ruch ładunków elektrycznych. Wielkością elektryczną określoną stosunkiem ładunku do czasu, w którym ten ładunek przepływa, nazywamy natężeniem prądu elektrycznego I = Q / t I = [C/s] = [A].

Umownie za kierunek płynięcia prądu elektrycznego przyjmuje się kierunek przeciwny niż kierunek ruchu elektronów. Aby był możliwy przepływ prądu elektrycznego, musimy utworzyć z przewodników zamkniętą drogę, ta drogę nazywamy obwodem elektrycznym.

Do pomiaru bezpośredniego prądu stosuje się amperomierze .Pomiary pośrednie polegają na pomiarze spadku napięcia wywołanego przepływem prądu, na rezystorze o znanej wartości rezystancji. Gdy zachodzi potrzeba nastawiania żądanej wartości prądu stosuje się rezystory nastawne (zmieniając wartości rezystancji zmienia się wartości prądu).

Amperomierz - przyrząd służący do pomiaru natężenia prądu elektrycznego. Amperomierz podłącza się szeregowo do obwodu elektrycznego.

Do pomiarów natężenia prądu w obwodzie prądu stałego, przeznaczone są głownie amperomierze magnetoelektryczne. Przy pomiarach w obwodach prądu zmiennego stosowane są mierniki elektromagnetyczne.

Amperomierze magnetoelektryczne są przeznaczone do pomiarów prądu stałego. Zasada działania miernika magnetoelektrycznego polega na oddziaływaniu pola magnesuótrwałego na uzwojenie z prądem elektrycznym. Organem ruchomym miernika może być tezz miniaturowy magnes trwały umieszczony wewnątrz nieruchomej cewki z prądem. Najczęściej stosuje się magnes trwały, który wraz z nabiegunnikami i rdzeniem z materiału ferromagnetycznego miękkiego, stanowią nieruchome (ciężkie) elementy. Te elementy służą do wytwarzania w szczelinie powietrznej promieniowego pola magnetycznego o stałej wartości indukcji B. Organem ruchowym jest cewka nawinięta na ramce i przymocowana do osi. Do osi jest przymocowana wskazówka i masy dodatkowe tak dobrane, aby środek ciężkości organu ruchomego znajdował się dokładnie w osi cewki. Dwie spiralne sprężyny wytwarzają moment zwrotny i równocześnie doprowadzają prąd do cewki. Wychylenie * organu ruchomego (wskazówki) jest wprost proporcjonalne do prądu I. Podziałka miernika wyskalowana w jednostkach prądu elektrycznego jest wiec podziałką regularnaa.

Przy włączeniu amperomierza do obwodu należy zwracać uwagę na zaciski „+” i „-” przyrządu, gdyż wskazówka miernika wychyla się tylko w jednaa stronę. Każdy amperomierz ma określoną stałą na danym zakresie pomiarowym, C_A = Z_A / *_max gdzie: C_A - stała miernika, Z_A - zakres pomiarowy miernika, *_max - maksymalna liczba działek na podziałce. Po odczytaniu w czasie pomiaru liczby działek *, o które wychyliła się wskazówka, prąd płynący w obwodzie obliczymy z następującej zależności I = C_A * *

Zakres pomiarowy amperomierza można powiększyć poprzez równoległe dołączenie do amperomierza, bocznika o rezystancji R_b = R_A / n-1, gdzie R_A - rezystancja wewnętrzna amperomierza, n - liczba określająca ile razy chcemy powiększyć zakres.

Wyprowadzenie wzoru na bocznik:

I = I_A + Ib

Ib = I - I_A

U_A = U_B

I_A * R_A = Ib * Rb

I_A * R_A = Rb (I - I_A)

I = I_A * n

I_A * R_A = Rb (I_A * n - I_A)

I_A * R_A = Rb * I_A * n - Rb * I_A

I_A * R_A = I_A - Rb (n - 1) \ : I_A

R_A = Rb (n - 1)

Rb = R_A / n-1

Rb - rezystancja opornika bocznikowego

R_A - rezystancja wewnętrzna amperomierza

Ib - prąd płynący przez bocznik

3. Przebieg ćwiczenia

1. Porównanie wskazań amperomierza wzorcowego ze wskazaniami amperomierza badanego

Stałą każdego miernika obliczamy ze wzoru:

C_I = Z / *_max gdzie

Z - zakres pomiarowy [A]

*_max - liczba działek obliczeniowych [dz]

Lp.	Zb	Zw	Cb	Cw	*b	*w	Ib	Iw
		[A]	[A]	[A/dz]	[A/dz]	[dz]	[dz]	[A]	[A]
1.	0,75	0,75	0,01	0,01	6,5	6	0,065	0,06
2.	1,5	1,5	0,02	0,02	4	3,5	0,08	0,037
3.	3	3	0,04	0,04	3,5	4	0,14	0,16

Zb - zakres pomiarowy amperomierza badanego

Zw - zakres pomiarowy amperomierza wzorcowego

Cb - stała amperomierza badanego

Cw - stała amperomierza wzorcowego

*b - wychylenie wskazówki amperomierza badanego

*w - wychylenie wskazówki amperomierza wzorcowego

Ib - wartość prądu zmierzona amperomierzem badanym

Iw - wartość prądu zmierzona amperomierzem wzorcowym

2. Określenie prawidłowości oznaczeń zacisków amperomierza badanego.

Gdy zamykamy wyłącznik „W” w obwodzie wówczas płynie prąd , który wywołuje wychylenie się wskazówek amperomierzy . Wskazówka amperomierza wzorcowego wychyla się w prawo wskazując pewną wartość prądu płynącego w obwodzie. Wskazówka amperomierza badanego także powinna się wychylić w prawo . Oznacza to, że oznaczenia zacisków amperomierzy odpowiadają oznaczeniom zacisków źródła.

3. Poszerzenie zakresu pomiarowego amperomierza

1. Dobór bocznika

Ra=0,5

n= 2

Rb=Ra/N-1

Rb=0,5/2-1=0,5 [Ω]

Rb=rezystancja bocznika

n - krotność poszerzenia

R_A - rezystancja wewnętrzna amperomierza badanego, któraa należy zmierzyć mostkiem Thomson'a

4. Porównanie wskazań amperomierza wzorcowego ze wskazaniami amperomierza badanego o poszerzonym zakresie

Lp.	Zw	Zb	Rb	Ra	Cb	Cw	*w	*b	Ib	Iw	I
	[A]	[A]	[Ω]	[Ω]	[A/dz	[A/dz	[dz]	[dz]	[A]	[A]	[A]
1	1,5	0,75	0,5	0,5	0,01	0,04	3	3,5	0,14	0,12	0,28
2	1,5	0,75	0,5	0,5	0,01	0,04	10	11	0,44	0,4	0,88
3	1,5	0,75	0,5	0,5	0,01	0,04	15	16	0,64	0,6	1,28
4	3	1,5	0,5	0,5	0,04	0,02	3	3	0,12	0,06	0,24
5	3	1,5	0,5	0,5	0,04	0,02	4	5,5	0,22	0,08	0,44
6	3	1,5	0,5	0,5	0,04	0,02	5	6,5	0,26	0,1	0,52

Rb - rezystancja bocznika

R_A - rezystancja wewnętrzna amperomierza badanego

Cb

Cw

4. Jednostopniowa regulacja prądu stałego:

Lp.	ZA	CA	*	I
		[A]	[A/dz]	[dz]	[A]
1.	0,75	0,01	10	0,1
2.	0,75	0,01	12	0,12
3.	0,75	0,01	15	0,15
4.	0,75	0,01	22	0,22
5.	0,75	0,01	32	0,32

5. Układ dwustopniowy regulacji prądu

R1 = 127 [Ω]			R2 = 147 [Ω]
Imin	Imax	*I	Imin	Imax	*I
[A]	[A]	[A]	[A]	[A]	[A]
0,17	0,36	0,19	0,075	0,36	0,19
0,35	0,34	0,01	0,34	0,35	0,01

4. Spis przyrządów

Amperomierz badany - 06079

Amperomierz wzorcowy - 06366

Opornica - 2,3/[Ω]20A

Opornica - 61/[Ω]1,1A

Opornica - 127[Ω] /1,1A

Opornica - 146[Ω]/1,1A

Rezystor wzorcowy 1[Ω]

5. Wnioski

• Możliwość regulowania prądu w układzie jednostopniowym i dwustopniowym

• W układach regulacjj prądu należy wpinać zawsze do obwodu opornik, który nie dopuści do zwarcia

• Zwiększając wartość rezystancji zmniejsza się wartość prądu

• W dwustopniowym układzie regulacji prądu rezystor o małej rezystancji znamionowej służy do zgrubnego nastawiania, a o dużej rezystancji znamionowej do precyzyjnego nastawiania prądu

• Natężenie prądu stałego mierzymy amperomierzem magnetoelektrycznym z zachowaniem jego biegunowości, gdyż błędne wpięcie do obwodu spowoduje trwałe uszkodzenie miernika

• Rezystancje wewnętrzną amperomierza mierzy się miernikiem cyfrowym lub mostkiem Thomsona. Rezystancja wewnętrzna amperomierza jest bardzo mała , gdyż amperomierz wpinamy do obwodu szeregowo i powinien on stanowić zwarcie

• W amperomierzu możemy zwiększyć zakres pomiary przez dołączenie do niego równolegle rezystora zwanego bocznikiem

• Przy łączeniu obwodów należy pamiętać o prawidłowym połączeniu i położeniu mierników

---