ĆWICZENIE 2.

POMIARY W DZIEDZINIE PRĄDÓW ZMIENNYCH

Kursywą oraz * zaznaczono rozszerzony program ćwiczenia

Pomiary napięć i prądów przemiennych miernikami cyfrowymi i oscyloskopem
katodowym. Pomiary częstotliwości i przesunięcia fazowego
Opracowanie sprawozdania.

Prąd zmienny, taki jak jest doprowadzony do gospodarstw domowych, zmienia swój
kierunek przepływu 50 razy na sekundę a charakter zmian odpowiada przebiegowi funkcji
sinus, której argumentem jest czas. Odpowiada to częstotliwości 50 Hz. Ze względu na
zmienność w czasie pomiar parametrów w dziedzinie prądu zmiennego jest trudniejszy i
wymaga również stosowania innych metod niż pomiary w dziedzinie prądu stałego.
Powszechnie używanym parametrem służącym do określenia wartości przebiegów
zmiennych jest tzw. wartość skuteczna i przyrządy służące do pomiarów prądów i napięć
zmiennych wyskalowane są właśnie w wartościach skutecznych.
Wartość skuteczna prądu zmiennego odpowiada takiej wartości prądu stałego, który
spowoduje takie same skutki cieplne płynąc przez taką samą rezystancję. Matematycznie
jest to wartość średniokwadratowa. Dla przebiegów sinusoidalnych o amplitudzie A

wartość skuteczna jest równa

2

/

A

.

1. Pomiary napięć i prądów
Połączyć układ jak na rysunku 2.1. Zmierzyć napięcia i prądy miernikami cyfrowymi.
Porównać wskazania amperomierza z wartością prądu obliczoną ze zmierzonego spadku
napięcia na boczniku.





















Rys. 2.1

230/24V

tor

Transforma

A

2

V

1

V

Ω

1

.

0

R

Bocznik

B

=

12V/25W

Żarówki

op

Oscylosk

1

Y

2

Y

Autotransformator

Napięcie U

1

[V]

(na żarówkach)

Napięcie U

2

[V]

(na boczniku)

Prąd [A] Prąd [A]

I = U

2

/R

B

2. Pomiar wartości szczytowej napięcia
Ustawić na autotransformatorze napięcie 50 V. Przyłączyć dwustrumieniowy oscyloskop
katodowy, tak jak na rysunku 2.1, aby zaobserwować przebiegi napięcia zasilającego żarówki.

Zaobserwować zależności fazowe przebiegów.

Zmierzyć na oscyloskopie wartość szczytową U

max

napięcia zasilającego obie żarówki i

obliczyć stosunek wartości maksymalnej do skutecznej U

sk

wskazywanej przez woltomierz

V

1

. Porównać z wartością teoretyczną (dla sinusoidy)

41

.

1

2

U

U

sk

max

≈

=

.

]

[

dz

x

−

]

/

[

dz

V

c

Stała oscyloskopu

]

[

max

V

x

c

U

⋅

=

Przykład pomiaru wartości szczytowej napięcia sinusoidalnego

x [ dz ]

c [V/dz]

U

max

[V]

U

max

/V

1

3. Pomiar okresu i częstotliwości

W układzie wg rys. 2.1.określić na podstawie obrazu na ekranie oscyloskopu częstotliwość
napięcia zmiennego.

[ ]

dz

x

[ ]

s

c

T

x

p

⋅

=

[ ]

czasu

podstawy

generatora

kalibracji

Stała

-

s/dz

c

p

Przykład pomiaru okresu (częstotliwości) napięcia przemiennego

x [dz ]

c

p

[s/dz ]

T [ s]

f = 1/T [Hz ]

* 4. Pomiar częstotliwości metodą krzywych Lissajeux

Wykorzystując oscyloskop w układzie X-Y połączyć układ jak na rysunku 2.2.
Wykorzystując metodę krzywych Lissajeux sprawdzić kalibrację generatora w zakresie
częstotliwości 20 - 200 Hz. Częstotliwość przebiegu napięcia sieci w osi Y wynosi 50 Hz.

230/

24V

tor

Transforma

Generator
sygnałowy

Rys.2.2.

Przykład odczytywania stosunku częstotliwości:

Y

4

:

2

f

:

f

X

Y

=

2

:

4

f

:

f

X

Y

=

Y

X

X

Stosunek
Częstotliwości
Y/X

2 : 1
(25 Hz)

1 : 1
(50 Hz)

1 : 2
(100 Hz)

1 : 4
(200 Hz)

Nastawa
Generatora
[Hz]

Błąd nastawy
(różnica wartości
w wierszu 1 i 2)
[Hz]

Aparatura:

1.

Autotransformator

2.

Transformator bezpieczeństwa

3.

2 uniwersalne mierniki cyfrowe M890

4.

Bocznik

5.

Zestaw żarówek 2x25W 12V

6.

Oscyloskop

7.

Generator sygnałowy