Filia Politechniki Wrocławskiej

w Jeleniej Górze

POLITECHNIKA WROCŁAWSKA	KATARZYNA SACH MARCIN KRZYŻANIAK TOMASZ GRABOWSKI	Wydział: Elektryczny Rok: ΙI Grupa:1 Rok Akademicki: 1999/2000
LABORATORIUM MIERNICTWA ELEKTRYCZNEGO
Data wykonania ćwiczenia: 18.10.1999	Temat: POMIAR NAPIĘĆ PRZEMIENNYCH	Ocena:
Nr ćwiczenia: 2		Podpis:

1) Cel ćwiczenia :

Celem ćwiczenia było poznanie właściwości metrologicznych różnych mierników do pomiarów różnych przebiegów napięć przemiennych. Użyte mierniki posiadały zróżnicowane zakresy częstotliwości pracy.

2) Przyrządy :

1. Woltom. magnetoel. prostow. - N4191/IVh kl. 1,5 R_w=100MΩ, zakres częst. 10Hz...1kHz..20kHz

2. Woltom. elektromag, - F2 IVh- 172 kl. 0,5 Rw=44,6Ω

zakres częst. 30...50...100Hz

3. Woltom. cyfrowy V - 543 kl. 0,05 R_w=1MΩ przy częst. 10kHz

4. Generator F2 IV h /236

5. Wzmacniacz

3) Opis ćwiczenia :

Pomiarów dokonywaliśmy dla różnych przebiegów podłączając raz pojedyncze woltomierze a następnie wszystkie woltomierze jednocześnie. Sygnały mierzone pochodziły z transformatora i generatora.

4) Tabele pomiarowe :

Woltomierz		V1	V2	V3
Przebieg	Zasilanie z generatora
	Razem	­­­—	1,47±0,03	1,43±0,005
		Osobno	­—	1,48±0,03	1,45±0,005
Zasilanie z transformatora
	Razem	11,8±0,08	12±0,3	12,00±0,05
		Osobno	12,0±0,08	12,5±0,3	12,50±0,05
Zasilanie z generatora ze wzmacniaczem
	Razem	14,2±0,08	14,5±0,3	14,5±0,05
		Osobno	14,2±0,08	14,5±0,3	14,50±0,05
	Razem	11,8	11,4	11,66
			20,8	7,4	20,7

CZĘSTOTLIWOŚĆ	V1	V2
[Hz]	[V]	[V]
20	12,9	13,1
50	12,8	13,1
100	12,8	13,1
200	12,2	13,0
500	11,6	12,9
700	10,8	12,8
900	10,1	12,8
100	1,8	12,8
1500	6,0	12,8
2000	4,8	12,8
2500	4,0	12,8
3000	3,2	12,8
4000	2,6	12,8
5000	2,0	12,8
7000	1,4	12,8
10000	0,8	12,8
12000	0,0	12,8

V1 Woltomierz cyfrowy F2/IVA 406 model V543

V2 Woltomierz analogowy N-4191/IVh model V640

V3 Woltomierz elektromagnetyczny F2/IVh-172 model LE-1

Przy przebiegu piłokształtnym i prostokątnym, jedynym przyrządem, który wskazuje wartość poprawną (bez dodatkowego błędu) jest woltomierz elektromagnetyczny, gdyż reaguje on na wartość skuteczną. Jednak ze względu na wąski pasmo mierzonych częstotliwości nie może zostać przyjętym za wzorcowy dla przebiegów piłokształtnych i prostokątnych. Za miernik wzorcowy został przyjęty miernik elektroniczny.

Błąd kształtu krzywej obliczono:

, gdzie Uc - napięcie wskazywane przez woltomierz cyfrowy.

Błąd współczynnika kształtu przebiegu sinusoidalnego:

Współczynnik kształtu przebiegu trójkątnego:

Błąd współczynnika kształtu przebiegu trójkątnego:

Współczynnik kształtu przebiegu prostokątnego:

Błąd współczynnika kształtu przebiegu prostokątnego:

Obliczenia błędów metody dla poszczególnych mierników:

gdzie R_W- rezystancja źródła, R_V- rezystancja wewnętrzna woltomierza

Dla V1 i zasilania z generatora:

Dla V2 i zasilania z generatora:

Dla V3 i zasilania z generatora:

5) Wnioski

Na podstawie wykonanych pomiarów wnioskujemy, że niepewność pomiaru napięcia przemiennego zależy nie tylko od klasy miernika, lecz również od innych jego parametrów takich jak impedancja wewnętrzna oraz, w przypadku sygnałów niesinusoidalnych, sposobu reagowania na parametry sygnału.

Odrębny problem stanowi pomiar sygnałów niesinusoidalnych, gdyż należy wówczas brać pod uwagę również sposób reagowania ustrojów mierników na kształt sygnału. Do obliczenia błędów wynikłych z niesinusoidalnego kształtu sygnału jako woltomierz wzorcowy został użyty woltomierz elektroniczny cyfrowy (miernik elektromagnetyczny reaguje wprost na wartość skuteczną lecz mierzy w zbyt wąskim przedziale częstotliwości).

Z obliczeń wynika, że przy pomiarach napięcia niesinusoidalnego największe błędy wprowadził miernik magnetoelektryczny (jest to zgodne z założeniami teoretycznymi, ponieważ woltomierz reaguje na wartość średnią, po czym jest przeskalowany na wartość skuteczną dla kształtu sinusoidalnego).

Parametrami miernika mającymi istotny wpływ na wynik pomiaru są: jego klasa dokładności, rezystancja wewnętrzna i w przypadku sygnałów zmiennych zakres częstotliwości pracy. Bardzo dobrze widoczne było to, gdy mierzyliśmy napięcie za pomocą dwóch woltomierzy zmieniając częstotliwość badanego sygnału. Tak więc wykonując pomiary należy ściśle określić częstotliwość mierzonego sygnału, żeby móc odpowiednio dobrać przyrządy pomiarowe i uniknąć zbyt dużych błędów.

1

---