0 Pomiar i regulacja napięcia i prądu

Ćwiczenie 0.

Pomiar i regulacja napięcia i natężenia prądu stałego.

Informacje ogólne:

Pomiar napięcia

1.Napięcie mierzymy woltomierzem. Do pomiaru w obwodzie prądu stałego możemy między innymi zastosować między innymi woltomierze:

- magnetoelektryczny

- elektromagnetyczny

- elektrodynamiczny

- elektroniczny

2. Woltomierze włączamy zawsze równolegle do punktów, między którymi mierzymy napięcie.

W woltomierzach wrażliwych na kierunek prądu (np. magnetoelektryczny) należy zacisk dodatni łączyć z punktem o wyższym potencjale, a zacisk ujemny z punktem o niższym potencjale.
Oporność wewnętrzna woltomierza R_Vwinna być dużo większa ≥100 razy od oporności obwodu między punktami pomiarowymi - pozwala to uniknąć wpływu oporności woltomierza R_V na rozkład napięć w obwodzie mierzonym, a tym samym bardziej zbliżony do prawdziwego odczytu napięcia.

3. Postępowanie przy pomiarze

Najpierw największy zakres, a później zmniejszamy w takim stopniu aby wychylenie wskazówki było możliwie duże. Najdokładniejszy odczyt pod koniec podziałki.

4. Odczyt

Stała podziałki jest liczbą mianowaną, przez którą należy pomnożyć wartość odchylenia odczytaną na działkach „obliczeniowych” , aby otrzymać wartość wielkości mierzonej w odpowiednich dla niej jednostkach miary.

0x01 graphic

Wartość napięcia obliczmy ze wzoru :

0x01 graphic

gdzie:

C_V- Stała przyrządu 0x01 graphic

_max- maksymalna ilość działek przyrządu [dz]
Umax- zakres pomiarowy

- aktualne wychylenie wskazówki przyrządu [dz]

U- wartość napięcia

Pomiar natężenia prądu

1. Prąd mierzymy amperomierzami. Do pomiaru prądu natężenia prądu w obwodzie prądu stałego możemy zastosować m.in. amperomierze:
- magnetoelektryczny

- elektromagnetyczny

- elektrodynamiczny

- elektroniczny

2. Amperomierz włączamy szeregowo w obwód mierzonego prądu.

W amperomierzach wrażliwych na kierunek prądu (np. magnetoelektrycznych) należy zacisk dodatni włączyć tak, aby prąd wpływał w ten zacisk, a z zacisku ujemnego wypływał. Oporność wewnętrzna amperomierza R_A powinna być dużo mniejsza≤100 razy od oporności obwodu, w którym dokonujemy pomiaru. Pozwala to uniknąć wpływu R_Ana prąd mierzony a tym samym wskazanie amperomierza jest bliskie rzeczywistej mierzonego prądu.

3. Postępowanie przy pomiarze:

Najpierw największy zakres, a później zmniejszamy. Najdokładniejszy odczyt pod koniec podziałki. Zmieniając układ i zakres pomiarowy w mierniku bez przełącznika należy wyłączyć zasilanie.

4. Odczyt

- Stała podziałki:
0x01 graphic

Natomiast wartość prądu wyniesie:
0x01 graphic

gdzie:

C_A- Stała przyrządu 0x01 graphic

_max- maksymalna ilość działek przyrządu [dz]
I_max- zakres pomiarowy

- aktualne wychylenie wskazówki przyrządu [dz]

I -wartość prądu

Wykonanie pomiarów

Opis pomiaru napięcia dla n kombinacji R₁ i R₂„n” poda nauczyciel za pomocą różnych woltomierzy (ilość wyznaczy nauczyciel). Dobrać zakres pomiarowy tak aby wskazania woltomierza były możliwie bliskie zakresowi pomiarowemu

( ilość kolumn tabeli zależy od ilości woltomierzy)

Dokonać pomiaru natężenia prądu dla n kombinacji wartości R₁i R₂(n poda nauczyciel) za pomocą kilu amperomierzy (ilość poda nauczyciel). Zakres pomiarowy dobrać tak, aby wskazania amperomierza byłe bliskie zakresowi pomiarowego

3. Dla 5-ciu położeń suwaka dokonać pomiaru napięcia przy R=∞ i z połączeniem dwóch różnych rezystorów R.
Uwaga: Rezystory R₁ i R₂ dobrać o wartościach: R₁=(0,7:1)Rp

R₂=(0,2:0,5)Rp

S -położenie suwaka potencjometru
I max -zakres pomiarowy
α max - ilość działek obliczeniowych na podzielni (skali)
α -aktualne wychylenie wskazówek w działkach
I -aktualna wartość napięcia
U -aktualna wartość napięcia U=Cv* α [V]

Cv - stałe woltomierza Cv=U max/α max [V/dz]

4. Dla 5-ciu położeń suwaka Rp dokonać pomiar natężenia prądu przy dwóch różnych wartościach opornika R

Uwaga: Rezystory R₁ i R₂ dobrać wg kryterium z pkt.3
S -położenie suwaka potencjometru
I max - zakres pomiarowy
α max - ilość działek obliczeniowych na podzielni (skali)
I - aktualna wartość prądu I=C_A* α [ A]
C_A - stała amperomierza I max/α max [A/dz]

5. Dla 5-ciu położeń suwaka potencjometru Rp dokonać pomiaru natężenia prądu przy dwóch różnych wartościach rezystora R.

Uwaga: Rezystory R₁ i R₂ dobrać wg kryterium z pkt.3
S -położenie suwaka potencjometru
I max - zakres pomiarowy
α max - ilość działek obliczeniowych na podzielni (skali)
I - aktualna wartość prądu I=C_A*α [A]
C_A - stała amperomierza I max/α max [A/dz]

!! UWAGA !!

Przed włączeniem zasilania obliczyć orientacyjną wartość prądu i sprawdzić czy się mieści się w zakresie pomiarowym

Wnioski

ocenić wyniki pomiarów
objaśnić symbole na podzielniach amperomierzy i woltomierzy tj. wygoda pomiaru, dokładność pomiaru itp.
opisać obsługę używanych przyrządów
wrysować w schematy kierunki prądów i spadki napięć na elementach obwodów oraz biegunowość przyrządów (+ -)
umieścić przy każdej z tabel przykładowe wyliczenie
sporządzić wykres U=f/s/ w jednym układzie współrzędnych do pkt. 3.
sporządzić wykres I=f/s/ w jednym układzie współrzędnych do pkt. 4.
sporządzić wykres I=f/s/ w jednym układzie współrzędnych do pkt. 5.
ocenić wpływ R na liniowości i zakres regulacji napięcia i prądu
wolne wnioski

_Klasa_{…………….}		_Grupa_{………………..}		_{Ćwiczenie nr}_0.
_{nr. dz.}	_{Imię i nazwisko}			_Ocena	_{Temat ćwiczenia}
					_{Pomiar i regulacja napięcia i prądu}
_{Data wykonania ćwiczenia}_{…………………………}			_{Data oddania sprawozdania}_{……………………}