Ćwiczenie nr 12
Pomiar parametrów kondensatorów i cewek mostkami prądu zmiennego.
Cel ćwiczenia:
Celem ćwiczenia jest zapoznanie z parametrami i obsługą fabrycznych mostków prądu zmiennego. Pomiary mostkami umożliwiają poznanie schematów zastępczych i wartości podstawowych parametrów kondensatorów, cewek i rezystorów przy prądzie zmiennym, a także ukazują różne sposoby podłączenia do mostka elementów ekranowanych i nieekranowanych.
Obiekty badane:
C1 Kondensator TELPOD KH-3 , C=10,0μF ±10% , U=250V nr465
C2 Kondensator powietrzny - brak danych
C3 Kondensator TELPOD C=0,05μF±10% , U=400V nr4-62
C4 Kondensator C=63pF±5% U=250V nr NL15
C5 Kondensator MIFLEX C=0,1μF±2% U=100V
Cewki:
L1 nawinięta normalnie;
L2 nawinięta bifilarnie.
Rezystor suwakowy TYP ODS 1/4000 , Un=250V, In=1,25A, Rn=74Ω nr inw.IVh-107
Spis przyrządów:
Mostek RLC Typ E12-2 zakresy C:
1. (10-5÷5*10-4)μF;
2. (5*10-4÷5*10-3)μF;
3. (5*10-3÷5*10-2)μF;
4. (5*10-2÷0,5)μF;
5. (0,5÷5)μF;
6. (5÷50)μF;
7. (50÷100)μF;
błąd pomiaru dla pojemności (10-5÷10)μF i częstotliwości żródła 1000Hz : ±ΔC=(1+)% -C[pF]
błąd pomiaru dla pojemności większych od 10μF i częstotliwości żródła 100Hz : ±δC=3%
zakresy L:
1. (5*10-4÷10-5)H;
2. (5*10-3÷5*10-4)H;
3. (5*10-2÷5*10-3)H;
4. (0,5÷5*10-2)H;
5. (5÷0,5)H;
6. (50÷5)H;
7. (100÷50)H;
błąd pomiaru dla indukcyjności (10-5÷1)H i częstotliwości 1000Hz ±δL=(1+200/L) - L[μH]
błąd pomiaru dla indukcyjności (1÷10)H i częstotliwości 100Hz ±δ=1%
błąd pomiaru dla indukcyjności (1÷100)H i częstotliwości 100Hz ±δ=3% nr inw.IV-h-980
I.Schemat mostka do pomiaru pojemności.
Tabela 1
L.p. |
kondensator |
f |
Czm |
ΔCzm |
Czn |
ΔCzn |
tg δ |
δCzm |
δCzn |
|
|
[Hz] |
[pF] |
[pF] |
[pF] |
[pF] |
- |
[%] |
[%] |
1 |
C1 |
1000 |
9300000 |
±93000 |
10000000 |
±1000000 |
0,016 |
1,0 |
10 |
2 |
C2 |
1000 |
102,5 |
±4 |
- |
- |
0,021 |
3,0 |
- |
3 |
C2 |
1000 |
102 |
±4 |
- |
- |
0,021 |
3,0 |
- |
4 |
C2 |
1000 |
15 |
±3 |
- |
- |
0,0315 |
15 |
- |
5 |
C2 |
1000 |
14 |
±3 |
- |
- |
0,0315 |
16 |
- |
6 |
C3 |
1000 |
46000 |
±600 |
50000 |
±5000 |
0,004 |
1,1 |
10 |
7 |
C4 |
1000 |
73 |
±3 |
63 |
±4 |
0,025 |
3,8 |
5 |
8 |
C5 |
1000 |
101000 |
±1200 |
100000 |
±2000 |
0,001 |
1,1 |
2 |
Przykładowe obliczenia: Wzory do obliczenia Cx i tgδ:
II.Schemat mostka do pomiaru indukcyjności.
Tabela 2
L.p. |
cewka |
f |
Lzm |
ΔL |
Q |
δLzm |
|
|
[Hz] |
[mH] |
[mH] |
- |
[%] |
1 |
L1 |
1000 |
0,225 |
0,005 |
0<Q<0,5 |
1,9 |
2 |
L2 |
1000 |
0,197 |
0,005 |
0,5 |
2,1 |
3 |
rezystor suw. |
1000 |
3,900 |
0,039 |
0 |
1,0 |
Przykładowe obliczenia: Wzory do obliczenia LX i Q:
Wnioski:
W punkcie I mierzyliśmy pojemności pięciu kondensatorów. Cztery z nich posiadały dane znamionowe. W trzech przypadkach różnica między wartością znamionową a zmierzoną nie przekraczała sumy błedów ΔCzn podanego przez producenta i błędu ΔCzm z jakim mierzy mostek (kondensatory C1 , C3 i C5). W przypadku kondensatora C4 różnica między wartością znamionową a zmierzoną znacznie przekracza sumę tych błędów. Kondensator C2 to kondensator powietrzny. Niestety nie posiadał on tabliczki znamionowej ani podziałki do nastawy pojemności. Pomiarów dokonaliśmy więc w dwóch skrajnych położeniach. Zgodnie z oczekiwaniami pojemność tego kondensatora była kilka razy większa gdy okładki były maksymalnie zbliżone. Kondensator powietrzny C2 był to jedyny kondensator przy pomiarze pojemności którego mogliśmy zauważyć wpływ pojemności pasożytniczych. Pojemność kondensatora (przy położeniu okładek skrajnym maksymalnym) zmierzyliśmy jako 102,5pF(Tabela 1 , poz.2), jednakże gdy objęliśmy ręką przewód łączący kondensator z mostkiem pojemność zmalała o 0,5pF(Tabela 1 , poz.3). Był to właśnie wpływ pojemności pasożytniczych. Podobne tendencje mogliśmy zaobserwować przy minimalnej pojemności kondensatora C2, tutaj rónica jest jeszcze większa i wynosi 1pF(Tabela 1 , poz.4i5). Dokonaliśmy także pomiarów indukcyjności dwóch cewek i rezystora suwakowego. Największą indukcyjność posiada rezystor. Badane cewki L1 i L2 posiadają bardzo małą indukcyjność, z tym że cewka nawinięta normalnie ma indukcyjność większą niż cewka nawinięta bifilarnie.
Błąd rozdzielczości jest związany z wyskalowaniem podziałki. Działka elementarna wynosi 0,01 razy zakres pomiarowy. Wartości szukanej pojemności i indukcyjności mogliśmy odczytywać z dokładnością do pół działki i jest to właśnie błąd rozdzielczości. W przypadku błędu rozdzielczości przy wyznaczaniu dobroci cewki i tangensa kąta stratności kondensatora sytuacja jest analogiczna jednakże odległości miedzy działkami są większe przez co mogliśmy odczytywać wartości z dokładnością do piątej części działki. Błędu nieczułości nie wyznaczyliśmy.