INSYTUT ELEKTROTECHNIKI TEORETYCZNEJ METROLOGII I MATERIAŁOZNASTWA POLITECHNIKI ŁÓDZKIEJ

WYDZIAŁ ELEKTROTECHNIKA I ELEKTRONIKA ROK AKADEMICKI 1999 \ 00

STUDIUM DZIENNE SEMESTR 4

KIERUNEK AUTOMATYKA I ROBOTYKA NR GRUPY LAB. 7. 4

SPRAWOZDANIE Z ĆWICZENIA W LABORATORJUM METROLOGII ELEKTRYCZNEJ I ELEKTRONICZNEJ

ĆWICZENIE NR 14

Temat : Metody kompensacyjne pomiaru napięć i prądów .

Data wykonania ćwiczenia	Podpis prowadzącego ćwiczenie	Data oddania sprawozdania	Podpis prowadzącego ćwiczenie
31.05.2000		7.06.2000

Nazwisko i imię	Nr indeksu	Ocena z kolok.	Ocena ze sprawozd.	Uwagi
Tomasz Spychalski	96250
Łukasz Mysiak	96241
Tomasz Łęga	96232

1. CEL ĆWICZENIA :

Celem ćwiczenia jest poznanie zasady budowy i działania kompensatora oraz możliwości pomiaru tym przyrządem. Do pomiarów używaliśmy kompensatora laboratoryjnego FEUSSNERA zawierającego tzw. podwójną dekadę , która przy zmianie rezystancji kompensacyjnej nie powoduje zmian prądu roboczego I_r = const .

2. WYKONANIE POMIARÓW :

1. Pomiar siły elektromotorycznej ogniwa Westona :

Schemat układu pomiarowego

1. Wykaz przyrządów i elementów :

K₁ - kompensator prądu stałego laboratoryjny FEUSSNERA ;

G - galwanometr magnetoelektryczny przystosowany do pracy w pozycji poziomej , sprawdzany napięciem 3kV . Stała prądowa galwanometru C_i = 4,9 ÷ 12,2 * 10^-9 A / dz , rezystancja graniczna R_g = 195Ω a krytyczna R_k = 3000 ÷ 300 Ω . Numer fabryczny 1412221 .

B₁ - 4 V zasilacz P 314 . Numer fabryczny 4709 .

E_N - ogniwo wzorcowe typ 0119. W temperaturze t = 20 °C E_N = 1,01870 V .

E_x - ogniwo badane typ OH 62 Westona , nasycone . Numer fabryczny 1717/ 79 .

2. Tabela pomiarów :

Wartość siły elektromotorycznej ogniwa typu 0117 dla temperatury t = 20°C jest równa E_nt= 1,01870 V , a w temperaturze t₀= 24 °C w jakiej dokonywaliśmy pomiaru E_nt = 1,01870 -0,00017 V

czyli E_nto= 1,01853 V . Zmiana odchylenia galwanometru następuje już przy zmianie napięcia U_x o wartość 0,1 mV .

Lp	Ento	Ex
		V	V
1	1,01853	1,0240
2	1,01853	1,0240
3	1,01853	1,0241
Eśr	1,01853	1,02403

Wyznaczamy czułość układu :

U_x - największe napięcie jakie może pojawić się na zaciskach kompensatora 2V .

δU_x - najmniejsza wartość napięcia która powoduje zmianę wskazania galwanometru 0,0001V .

5

W procentach będzie to 0,005% .

2.2 Pomiar natężenia prądu :

Schemat układu pomiarowego :

2.2.1 Wykaz przyrządów i elementów :

K₁ - kompensator prądu stałego laboratoryjny FEUSSNERA ;

G - galwanometr magnetoelektryczny przystosowany do pracy w pozycji poziomej , sprawdzany napięciem 3kV . Stała prądowa galwanometru C_i = 4,9 ÷ 12,2 * 10^-9 A / dz , rezystancja graniczna R_g = 195Ω a krytyczna R_k = 3000 ÷ 300 Ω . Numer fabryczny 1412221 .

B₁ - 4 V zasilacz P 314 . Numer fabryczny 4709 .

E_N - ogniwo wzorcowe typ 0119. W temperaturze t = 20 °C E_N = 1,01870 V .

R_w1 - rezystor wzorcowy o rezystancji 100 Ω . Numer fabryczny 118 .

R_r - opornik regulowany o rezystancji 280 Ω .

A_x - miliamperomierz badany magnetoelektryczny klasy 0,5 ; zakres 7,5 mA . Numer fabryczny 1031 .

B₂ - 2V zasilacz p 314 . Numer fabryczny 4714 .

W - włącznik .

2.2.2 Tabela pomiarów :

Wartość siły elektromotorycznej ogniwa typu 0117 dla temperatury t = 20°C jest równa E_nt= 1,01870 V , a w temperaturze t₀= 24 °C w jakiej dokonywaliśmy pomiaru E_nt = 1,01870 -0,00017 V

czyli E_nto= 1,01853 V . Zmiana odchylenia galwanometru następuje już przy zmianie napięcia U_x o wartość 0,1 mV .

Lp	αA	IA
		dz	mA
1	5,15	5,188
2	5,15	5,189
3	5,15	5,187
Iśr	5,15	5,188

Wskazanie miliamperomierza odpowiadające wychyleniu α_A to 5,15 mA. Wartość prądu I_A obliczamy ze wzoru :

gdzie :

U_k - napięcie kompensator przy którym galwanometr wskazuje zero ;

R_w - rezystancja wzorcowa ;

1. Pomiar rezystancji :

Schemat układu pomiarowego :

2.2.1 Wykaz przyrządów i elementów :

K₁ - kompensator prądu stałego laboratoryjny FEUSSNERA ;

G - galwanometr magnetoelektryczny przystosowany do pracy w pozycji poziomej , sprawdzany napięciem 3kV . Stała prądowa galwanometru C_i = 4,9 ÷ 12,2 * 10^-9 A / dz , rezystancja graniczna R_g = 195Ω a krytyczna R_k = 3000 ÷ 300 Ω . Numer fabryczny 1412221 .

B₁ - 4 V zasilacz P 314 . Numer fabryczny 4709 .

E_w - ogniwo wzorcowe typ 0119. W temperaturze t = 20 °C E_w = 1,01870 V .

R_w2 - rezystor wzorcowy o rezystancji 100 Ω . Numer fabryczny 118 .

R_x - rezystancja badana 100 Ω , wykonany z manganianu . Numer fabryczny 814821

R_r - opornik regulowany o rezystancji 280 Ω .

A₁ - miliamperomierz magnetoelektryczny klasy 0,5 ; zakres 7,5 mA . Numer fabryczny 1031 .

B₂ - 2V zasilacz p 314 . Numer fabryczny 4714 .

W - włącznik .

P - przełącznik dwunożny

2.2.2 Tabela pomiarów :

Wartość siły elektromotorycznej ogniwa typu 0117 dla temperatury t = 20°C jest równa E_nt= 1,01870 V , a w temperaturze t₀= 24 °C w jakiej dokonywaliśmy pomiaru E_nt = 1,01870 -0,00017 V

czyli E_nto= 1,01853 V . Zmiana odchylenia galwanometru następuje już przy zmianie napięcia U_x o wartość 0,1 mV . Rezystancja badana ma wartość odczytaną z tabliczki znamionowej R_x = 100Ω. Rezystancja badana powinna być jak najbardziej zbliżona do rezystancji wzorcowej aby pomiar miał możliwie dużą dokładność . Rezystancja wzorcowa ma wartość R_w = 100Ω .

U_x ≈ U_w

Lp	Uw	Ux
		V	V
1	0,4102	0,4092
2	0,4105	0,4091
3	0,4105	0,4093
Uśr	0,4104	0,4092

Obliczenia rezystancji badanej :

3. WNIOSKI :

W kompensatorach laboratoryjnych stosuje się : I_r = const , a R_k = regulowane , przy czym ten pierwszy warunek I_r = const uzyskuje się wówczas , gdy zmiana wartości opornika kompensacyjnego nie powoduje zmiany rezystancji dołączonej do ogniwa pomocniczego E_r a w naszym przypadku B₁ , którym był zasilacz . Rezystancja opornika w stosunku do obwodu prądu roboczego pozostaje nie zmienna , dzięki zastosowaniu opornika dekadowego wg. Feussnera. Na zmianę rezystancji obwodu roboczego miały podczas pomiarów nieznaczny wpływ rezystancje przejścia styków oporników . W związku z tym wpływem wartość prądu roboczego I_r ulegała zmianie . Dodatkowo zastosowany zasilacz prądu stałego P 314 nie był dość stabilny jeżeli chodzi o obciążalność prądową . Można to było dostrzec dokonując regulacji prądu kompensatora : nie jednokrotnie zdarzało się , że występowały bardzo duże różnice między wartością tego prądu przed dokonaniem pomiaru i po jego wykonaniu . Wiele pomiarów należało związku z tym powtórzyć . Może to tłumaczyć dość nieznaczny błąd przy pomiarze siły elektromotorycznej . Drugą istotną rzeczą była faktyczna temperatura ogniwa Westona w jakiej dokonywaliśmy pomiarów. W protokóle zapisaliśmy temperaturę otoczenia nie mierząc dokładnej temperatury wewnątrz ogniwa .

Przy pomiarze prądu drugi z zastosowanych zasilaczy B₂ tegoż samego typu co B₁ również zachowywał się w podobny sposób co można było udokumentować wahaniami wskazówki miliamperomierza . Wahania były jednak nieznaczne i okresowe co umożliwiło nam dokonać pomiaru dla trzech jednakowych odchyleń . Różnica między prądem odczytanym z przyrządu a wyznaczonym jest rzędu 0.038 mA , przy czym podziałka umożliwia odczytanie z dokładnością do 0.05 .

Pomiar rezystancji wydaje nam się bardzo dokładny . Uwzględniając dość niestabilny charakter prądu roboczego wynikający z przyczyn technicznych , uzyskane wyniki nie powinny budzić wątpliwości .

K₁

B₁

K₁

B₂

w

R_w1

R_r

E_N

4V

U_N

U_x

G

I_x

B₁

E_N

4V

U_N

U_x

G

B₂

R_r

w

R_w2

R_x

p

B₁

E_N

E_x

---