POMIARY WARTOŚCI SKUTECZNEJ

NAPIĘCIA OKRESOWO ZMIENNEGO

GRUPA

Damian Barkowski

Stanisław Piskozub

1) Cel ćwiczenia:

Ćwiczenie ma za zadanie zapoznanie z definicją i znaczeniem wartości skutecznej
napięcia oraz zaznajomienie się z typowymi przyrządami do pomiarów
bezpośrednich i pośrednich wartości skutecznej. Poznanie ograniczeń poprawnego
pomiaru napięć zmiennych, wynikające z parametrów technicznych woltomierzy
napięć zmiennych jak i również wyznaczania ostatecznego wyniku pomiaru.

2) Przebieg ćwiczenia:

Na początku ćwiczenia na generatorze został ustawiony sygnał sinusoidalny o
częstotliwości 50 HZ (do panelu dołączony był również oscyloskop w celu
sprawdzenia poprawności przebiegu napięcia zmiennego, czyli kształt sinusoidy).

Pierwsze pomiary został wykonany dla 4 woltomierzy podłączonych jednocześnie do
generatora:

Następnie, zostały przeprowadzone analogiczne pomiary z tym, że każdy woltomierz
był podłączony oddzielnie do generatora:

W ostatnim przypadku napięcie zostało zmierzone z sieci.

3) Przyrządy pomiarowe użyte w ćwiczeniu:

Nazwa (typ, model) woltomierza

Zakres

Rozdzielczość

Dokładność

Częstotliwość

Multimetr PeakTech 4150

20 mV

1 mV

±0.5% ± 20 dgts
±1.5% ± 20 dgts
±2.5% ± 20 dgts

±5% ± 20 dgts

45 Hz – 1 kHz

1 kHz – 10 kHz

10 kHz – 20 kHz
20 kHz – 50 kHz

Digital Multimeter M3900

2 V

20 V

200 V

1 mV

10 mV

100 mV

±0.8%±3 dgts

40 Hz – 1 kHz

Multimetr V-543

10 µV – 1000 V

10 mV

±0.1% ± 5 dgts
±0.05% ± 5 dgts
±0.1% ± 5 dgts

20 Hz – 40 Hz

40 Hz – 10 kHz

10 kHz – 20 kHz

Klasa

Conway Model 639

1.5%

---------------

-----------------

30 Hz – 3 kHz

4) Tabele pomiarowe:

a) Tabela wyników pomiaru napięcia bez wzmocnienia (woltomierze połączone RAZEM):

Woltomierz

𝑈

𝑧𝑎𝑘𝑟𝑒𝑠𝑢

[V]

𝑈

𝑧𝑚𝑖𝑒𝑟𝑧𝑜𝑛𝑒

[V]

∆𝑈

𝑧𝑚𝑖𝑒𝑟𝑧𝑜𝑛𝑒

[V]

𝜕𝑈

[%]

𝑈

𝑧𝑚𝑖𝑒𝑟𝑧𝑜𝑛𝑒

±

∆𝑈

𝑧𝑚𝑖𝑒𝑟𝑧𝑜𝑛𝑒

Multimetr V-543

10

1.158

0.055

0.4318

1.158 ± 0.055

Conway 639

5

1.049

0.075

7.1497

1.049 ± 0.075

PeakTech 4150

2

1.1546

0.025773

2.2322

1.1546 ± 0.025773

M3900

2

1.160

0.01228

1.0586

1.160 ± 0.01228

b)

Tabela wyników pomiaru napięcia bez wzmocnienia (woltomierze połączone OSOBNO):

Woltomierz

𝑈

𝑧𝑎𝑘𝑟𝑒𝑠𝑢

[V]

𝑈

𝑧𝑚𝑖𝑒𝑟𝑧𝑜𝑛𝑒

[V]

∆𝑈

𝑧𝑚𝑖𝑒𝑟𝑧𝑜𝑛𝑒

[V]

𝜕𝑈

[%]

𝑈

𝑧𝑚𝑖𝑒𝑟𝑧𝑜𝑛𝑒

±

∆𝑈

𝑧𝑚𝑖𝑒𝑟𝑧𝑜𝑛𝑒

Multimetr V-543

10

1.952

0.055

0.2561

1.952 ± 0.055

Conway 639

5

1.96

0.075

3.8265

1.96 ± 0.075

PeakTech 4150

2

1.9506

0.029753

1.5253

1.9506 ± 0.0297515

M3900

2

1.955

0.01864

0.9535

1.955 ± 0.018576

c)

Tabela wyników pomiaru napięcia z sieci (woltomierze połączone RAZEM):

Woltomierz

𝑈

𝑧𝑎𝑘𝑟𝑒𝑠𝑢

[V]

𝑈

𝑧𝑚𝑖𝑒𝑟𝑧𝑜𝑛𝑒

[V]

∆𝑈

𝑧𝑚𝑖𝑒𝑟𝑧𝑜𝑛𝑒

[V]

𝜕𝑈

[%]

𝑈

𝑧𝑚𝑖𝑒𝑟𝑧𝑜𝑛𝑒

±

∆𝑈

𝑧𝑚𝑖𝑒𝑟𝑧𝑜𝑛𝑒

Multimetr V-543

10

3.508

0.055

0.1425

3.508 ± 0.055

Conway 639

5

3.50

0.075

2.1429

3.50 ± 0.075

PeakTech 4150

20

3.496

0.03748

1.0721

3.496 ± 0.03748

M3900

20

3.49

0.05792

1.6596

3.49 ± 0.05792

d)

Tabela wyników pomiaru napięcia z sieci (woltomierze połączone OSOBNO):

Woltomierz

𝑈

𝑧𝑎𝑘𝑟𝑒𝑠𝑢

[V]

𝑈

𝑧𝑚𝑖𝑒𝑟𝑧𝑜𝑛𝑒

[V]

∆𝑈

𝑧𝑚𝑖𝑒𝑟𝑧𝑜𝑛𝑒

[V]

𝜕𝑈

[%]

𝑈

𝑧𝑚𝑖𝑒𝑟𝑧𝑜𝑛𝑒

±

∆𝑈

𝑧𝑚𝑖𝑒𝑟𝑧𝑜𝑛𝑒

Multimetr V-543

10

3.510

0.055

0.1425

3.510 ± 0.055

Conway 639

5

3.55

0.075

2.1127

3.55 ± 0.075

PeakTech 4150

20

3.492

0.03746

1.0727

3.492 ± 0.03746

M3900

20

3.49

0.05792

1.6596

3.49 ± 0.05792

e)

Charakterystyka częstotliwościowa woltomierzy:

Woltomierz

Górna częstotliwość graniczna

(wartość przybliżona) [kHz]

Dolna częstotliwość graniczna

(wartość przybliżona) [Hz]

Multimetr V-543

60

12

Conway Model 639

20

7

Digital Multimeter M3900

5

18

Multimetr PeakTech 4150

20

14

5) Wnioski:

Nie trudno zauważyć, że podczas pomiarów woltomierzami bez wzmocnienia

połączonymi jednocześnie napięcie spada dość istotnie. Dzieje się tak dlatego, że
każdy woltomierz posiada rezystancję wewnętrzną. Taką sytuację można
wyeliminować stosując odpowiednie wzmocnienie prądowe. Z pomiarów wynika, że
podczas mierzenia napięć zmiennych najlepszym rozwiązaniem jest używanie
mierników cyfrowych. Charakterystyka częstotliwościowa pokazuje, że nie wszystkie
mierniki są odporne na zmianę częstotliwości badanego napięcia. Najbardziej
„odporny” na zmianę częstotliwości górnej granicznej okazał się Multimetr V-543,
natomiast zmianę częstotliwości granicznej dolnej najlepiej „znosi” woltomierz
analogowy Conway Model 639.