Wydział Elektryczny Politechniki Lubelskiej

Studium dzienne, semestr 5.

Zespół nr 3 Data wykonania:

1. Artur Sobieszek 1999-10-13

2. Marek Salasa

Laboratorium metrologii

elektrycznej i elektronicznej.

Ćwiczenie Nr 3

Temat: Sprawdzanie wieloukładowych mierników magnetoelektrycznych.

1. Wstęp.

W ćwiczeniu zapoznajemy się z miernikami magnetoelektrycznymi, podstawowymi miernikami w obwodach prądu stałego. Wykonując ćwiczenie poznajemy metody badania mierników w celu wyznaczenia błędów, klasy i krzywej poprawek miernika. Poznajemy metodę wykreślną wyznaczania błędów, a także sposoby poszerzania zakresów mierników magnetoelektrycznych.

2. Sprawdzanie badanego miernika na zakresie 60 mV.

Schemat pomiarowy.

Oznaczenia:

mV_x - miernik badany, miliwoltomierz magnetoelektryczny, kl. 0,5, zakres 60 mV, R=20 Ω,

nr PL-P3-234-E6

mV_W - miernik wzorcowy, miliwoltomierz magnetoelektryczny, kl. 0,2, zakres 60 mV, nr PL-P3-642/E6

R - opornik suwakowy nr PL-K-025/E6

R_d - opornik dekadowy DR6-16, nr P3-305-E6

W - wyłącznik

E - źródło prądu stałego, zasilacz KB-60-01 nr P3-425-E6

Tabela pomiarów i obliczeń.

	odchylenie wzrastające						odchylenie malejące
L.p.	αx	αw	αw/2	Δα	p	δm	αx	αw	αw/2	Δα	p	δm
---	dz	dz	dz	dz	dz	-- [×10^-3]	dz	dz	dz	dz	dz	--[×10^-3]
1.	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
2.	5	10	5	0	0	0	5	10	5	0	0	0
3.	10	20	10	0	0	0	10	20	10	0	0	0
4.	15	30	15	0	0	0	15	30	15	0	0	0
5.	20	40	20	0	0	0	20	40	20	0	0	0
6.	25	50	25	0	0	0	25	50	25	0	0	0
7.	30	60	30	0	0	0	30	60	30	0	0	0
8.	35	70	35	0	0	0	35	70	35	0	0	0
9.	40	80,5	40,25	-0,25	0,25	-3,33	40	80	40	0	0	0
10.	45	90	45	0	0	0	45	90	45	0	0	0
11.	50	100	50	0	0	0	50	100	50	0	0	0
12.	55	110,5	55,25	-0,25	0,25	-3,33	55	110	55	0	0	0
13.	60	121	60,5	-0,5	0,5	-6,67	60	120,5	60,25	-0,25	0,25	-3,33
14.	65	130	65	0	0	0	65	130,5	65,25	-0,25	0,25	-3,33
15.	70	141	70,5	-0,5	0,5	-6,67	70	141	70,5	-0,5	0,5	-6,67
16.	74	149	74,5	-0,5	0,5	-6,67	74	149	74,5	-0,5	0,5	-6,67

Obliczenia:

Określenie klasy badanego miernika:

δ_m(max)⋅100 = -6,67⋅10^-3⋅100=0,667

Badany miernik należy do klasy 1.

Określenie płynności regulacji napięcia.

Najmniejsza wartość sprawdzanego napięcia:

R_d = 9423 Ω, U = 4 mV, R_d' = 8731 Ω, U' = 4,4 mV

Najmniejsza wartość sprawdzanego napięcia:

R_d = 618 Ω, U = 59,6 mV, R_d' = 617,4 Ω, U' = 60 mV

Wnioski:pkt1

• badany miernik nie spełnia warunków miernika klasy 0,5;

• względny błąd wynoszący 0,00667 pozwala zakwalifikować go do klasy 1;

• gdyby miernik spełniał warunki klasy 0,5, to wtedy płynność regulacji napięcia przy najmniejszym sprawdzanym napięciu byłaby zbyt mała (0,2⋅0.005⋅60 mV= 60 μV); ponieważ miernik na podstawie pomiarów został zakwalifikowany do klasy 1 to płynność regulacji przy najmniejszym sprawdzanym napięciu jest odpowiednia (0,2⋅0.01⋅60 mV= 120 μV);

• w tabeli z wynikami pojawiła się kolumna α_w/2; wynika to z tego iż miernik wzorcowy miał dwukrotnie większa liczbę działek;

• wartości błędów dla odchylenia rosnącego i malejącego są zbliżone;

• ostatni pomiar jest zrobiony dla liczby działek 74, a nie 75 gdyż przy wychyleniu miernika badanego do 75 działek miernik wzorcowy wychylał się poza zakres pomiarowy.

3. Sprawdzanie badanego miernika jako miliamperomierza o zakresie 30 mA.

Schemat pomiarowy.

Oznaczenia:

mV_x - miernik badany, miliwoltomierz magnetoelektryczny, kl. 0,5, zakres 60 mV, R=20 Ω,

nr PL-P3-234-E6 + bocznik

mV_W - miernik wzorcowy, miliamperomierz magnetoelektryczny, kl. 0,2, zakres 30 mA, nr PL-P3-642/E6

R_d - opornik dekadowy DR6-16, nr P3-305-E6

W - wyłącznik

E - źródło prądu stałego, zasilacz KB-60-01 nr P3-425-E6

Tabela pomiarów i obliczeń.

L.p.	αx	αw	αw/2	Δα	p	δm
---	dz	dz	dz	dz	dz	-- [×10^-3]
1.	0	0	0	0	0	0
2.	74	148,5	74,25	-0,25	0,25	-3.33

Obliczenia:

Krzywe błędów Δα
= f(α) - wychylenie rosnące

Krzywe błędów Δα = f(α) - wychylenie malejące

Tabela błędów odczytanych z wykresów.

	odchylenie wzrastające			odchylenie malejące
L.p.	αx	Δαodcz	δm	αx	Δαodcz	δm
		dz	dz	--[×10^-3]	dz	dz	--[×10^-3]
1.	0	0	0	0	0	0
2.	5	0,02	0,23	5	0,02	0,23
3.	10	0,03	0,45	10	0,03	0,45
4.	15	0,05	0,68	15	0,05	0,68
5.	20	0,07	0,91	20	0,07	0,91
6.	25	0,08	1,12	25	0,08	1,12
7.	30	0,10	1,35	30	0,10	1,35
8.	35	0,12	1,57	35	0,12	1,57
9.	40	0,39	5,13	40	0,14	1,80
10.	45	0,15	2,03	45	0,15	2,03
11.	50	0,17	2,25	50	0,17	2,25
12.	55	0,44	5,81	55	0,19	2,48
13.	60	0,70	9,37	60	0,45	6,04
14.	65	0,22	2,93	65	0,47	6,27
15.	70	0,74	9,81	70	0,74	9,81
16.	74	0,75	10	74	0,75	10

Obliczenia:

Wnioski:AMP.pkt3

• badany miernik na podstawie analizy błędów odczytanych z wykresu należy zakwalifikować do klasy 1 (δ_m(max)⋅100= 0.01⋅100=1);

• zastosowanie bocznika pozwoliło na pomiar prądu za pomocą miliwoltomierza;

• krzywe i wartości błędów dla odchylenia rosnącego i malejącego są zbliżone;

4. Obliczenie dla badanego miernika rezystancji opornika dodatkowego potrzebnego do poszerzenia zakresu z 3 V do 15 V. Sprawdzenie miernika na zakresie 15 V.

Schemat pomiarowy.

Oznaczenia:

V_x - miernik badany, woltomierz magnetoelektryczny, kl. 0,5, zakres 3 V, R=1500 Ω,

nr PL-P3-234-E6

V_W - miernik wzorcowy, woltomierz elektrodynamiczny, kl. 0,2, zakres 15 V, R=30 Ω, nr PL-P3-642/E6

R_d - opornik dekadowy DR6-16, nr P3-305-E6

Z - źródło prądu stałego, zasilacz KB-60-01 nr P3-425-E6

Obliczenie wartości rezystancji opornika dodatkowego.

Tabela pomiarów i obliczeń.

	odchylenie wzrastające						odchylenie malejące
L.p.	αx	αw	αw/2	Δα	p	δm	αx	αw	αw/2	Δα	p	δm
---	dz	dz	dz	dz	dz	---	dz	dz	dz	dz	dz	---
1.	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
2.	20	39,5	19,75	0,25	-0,25	3,33	20	39,5	19,75	0,25	-0,25	3,33
3.	25	49,5	24,75	0,25	-0,25	3,33	25	49	24,5	0,5	-0,5	6,67
4.	30	60	30	0	0	0	30	60	30	0	0	0
5.	35	70	35	0	0	0	35	69,5	34,75	0,25	-0,25	3,33
6.	40	80	40	0	0	0	40	79,5	39,75	0,25	-0,25	3,33
7.	45	89,5	44,75	0,25	-0,25	3,33	45	89	44,5	0,5	-0,5	6,67
8.	50	99	49,5	0,5	-0,5	6,67	50	99	49,5	0,5	-0,5	6,67
9.	55	109	54,5	0,5	-0,5	6,67	55	109	54,5	0,5	-0,5	6,67
10.	60	119	59,5	0,5	-0,5	6,67	60	119	59,5	0,5	-0,5	6,67
11.	65	129	64,5	0,5	-0,5	6,67	65	129	64,5	0,5	-0,5	6,67
12.	70	138,5	69,25	0,75	-0,75	10	70	138,5	69,25	0,75	-0,75	10
13.	75	148,5	74,25	0,75	-0,75	10	75	148,5	74,25	0,75	-0,75	10

Obliczenia:

Krzywe błędów Δα = f(α) - wychylenie rosnące

Krzywa błędów Δα = f(α) - wychylenie malejące

Wnioski:

• zastosowanie opornika dodatkowego pozwoliło na rozszerzenie zakresu pomiarowego z 3 V do 15 V;

• miernik należy zakwalifikować do klasy 1; błędy miernika są większe niż wynikałoby to z danych fabrycznych miernika (klasa 0,5);

• jako miernik wzorcowy został użyty woltomierz elektrodynamiczny, jego rezystancja wewnętrzna na zakresie 7,5 V wynosi 15 Ω (zakres 15 V - R=30 Ω) co jest wartością małą jak na woltomierz. Dokonując pomiarów trzeba zwrócić uwagę na błędy dodatkowe wynikające z dużego prądu płynącego przez przewody, a także na to że woltomierzem tym można prawidłowo zmierzyć wartość napięcia źródła o dużej wydajności prądowej (małej rezystancji wewnętrznej);

• porównując krzywe błędów badanego miernika z otrzymanymi w pkt. 3 (na podstawie pomiarów z pkt. 2) należy stwierdzić że błędy bezwzględne różnią się znakiem, natomiast wartość bezwzględna błędu względnego δ_m nie przekracza wartości 0,01, oznacza to że badany miernik może służyć jako miliwoltomierz o zakresie 60 mV, miliamperomierz o zakresie 30 mA ( po zastosowaniu bocznika), a także woltomierz o zakresie 15 V (po zastosowaniu opornika dodatkowego o wartości 6000 Ω). Na wszystkich tych zakresach jest to miernik klasy 1;

• krzywe i wartości błędów dla odchylenia rosnącego i malejącego są zbliżone;

5. Podsumowanie.

Badając mierniki można stwierdzić czy dane fabryczne są zgodne z rzeczywistością.

Badany miernik nie spełnił warunków podanych przez producenta. Może wynikać to z tego, że badany miernik ma usterkę nie wychwyconą podczas kontroli jakości w fabryce. Błędy większe od zadeklarowanych przez producenta mogą wynikać również z częstej pracy miernika w warunkach nienormalnych (np. częste przeciążenia, krzywe podłoże), a także z wad mechanicznych (np. krzywa wskazówka). Przyczyną błędnych wskazań może być także dość spory wiek i brak konserwacji przyrządu.

mV_x

mV_w

mA_w

mA_x

V_w

V_x

Z

Ocena:

. . . . . . . . . . . .

a - krzywa błędów miliwoltomierza na zakresie 60 mV

b - krzywa odniesienia badanego miernika na zakresie 30 mA

a - krzywa błędów miliwoltomierza na zakresie 60 mV

b - krzywa odniesienia badanego miernika na zakresie 30 mA

---