Akademia Górniczo - Hutnicza W Krakowie ZAKŁAD METROLOGII						1.Rafał Polak 2.Dariusz Krakowski 3.Kuraś 4.
LABORATORIUM METROLOGII
Wydział: EAIiE		Rok akad.: 1998 / 99		Rok studiów: II	Kierunek: Elektrotechnika			Grupa: 3
Temat ćwiczenia: Pomiary prądów i napięć sinusoidalnych odkształconych.
Data wykonania:			Data zaliczenia: 14.04.1999			Ocena:

Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia było zapoznanie się ze sposobami pomiarów wartości skutecznych, średnich wyprostowanych i maksymalnych dla napięć i prądów przemiennych.

Wprowadzenie

Występujące w układach pomiarowych sygnały zdeterminowane są najczęściej opisywane za pomocą funkcji czasu przedstawianych analitycznie, wykreślnie lub tabelarycznie. Szczególne znaczenie posiadają sygnały okresowe, opisywane za pomocą funkcji czasu spełniających warunek:

gdzie T jest okresem podstawowym.

Wśród sygnałów okresowych wyróżnia się sygnały monoharmoniczne (sinusoidalne) i poliharmoniczne (odkształcone).

Sygnał okresowy, opisywany funkcją czasu f(t), może być scharakteryzowany przez szereg parametrów, do których należą wartości i współczynniki określane poprzez definicje zestawione poniżej:

• Wartości sygnałów:

• wartość maksymalna (amplituda)

• wartość średnia (składowa stała)

• wartość średnia wyprostowana (dwupołówkowo, pełnookresowo)

• wartość średnia półokresowa (wyprostowana półokresowo)

• wartość skuteczna

• wartość chwilowa

• Współczynniki sygnałów:

• współczynnik kształtu

lub dla sygnałów posiadających wartość średnią równą zeru

• współczynnik szczytu

• współczynnik wypełnienia

• współczynnik zawartości harmonicznych (współczynnik zniekształceń nieliniowych)

Wykres funkcji	Wzory i wartości
sinusoida
trójkąt
prostokąt

Opracowanie wyników

1. Pomiary współczynników kształtu, szczytu i wypełnienia.

Do pomiaru wartości średniej zastosowaliśmy multimetr cyfrowy V560 (odczytaną wartość dzieliliśmy przez wartość współczynnika kształtu k_k dla danego sygnału) oraz miernik magnetoelektryczny z prostownikiem (odczyt bezpośredni).

Do pomiaru wartości skutecznej zastosowaliśmy miernik True RMS.

sinusoida
Częstotliwość	V560/ 1.11	True RMS	Miernik ME z prost.
50 Hz 500 Hz 5 kHz	5,06 5,058 5,058	5,63 5,62 5,5	4 6,9 7,3

Obliczenia dla:

50 Hz - k_k=1,11 k_s=0,71 k_w=1,27

500 Hz - k_k=1,11 k_s=1,22 k_w=0,73

5 kHz - k_k=1,09 k_s=1,33 k_w=0,69

trójkąt
Częstotliwość	V560/ 1.15	True RMS	Miernik ME z prost.
50 Hz 500 Hz 5 kHz	3,59 3,6 3,61	4,29 4,29 4,22	3,3 6,3 6,5

Obliczenia dla:

50 Hz - k_k=1,19 k_s=0,77 k_w=1,09

500 Hz - k_k=1,19 k_s=1,47 k_w=0,57

5 kHz - k_k=1,17 k_s=1,54 k_w=0,56

prostokąt
Częstotliwość	V560/ 1	True RMS	Miernik ME z prost.
50 Hz 500 Hz 5 kHz	8,35 8,347 8,227	7,53 7,49 7,26	5,8 7,3 8,2

Obliczenia dla:

50 Hz - k_k=0,90 k_s=0,77 k_w=1,44

500 Hz - k_k=0,90 k_s=0,97 k_w=1,14

5 kHz - k_k=0,88 k_s=1,12 k_w=1,00

2. Pomiar zawartości procentowej harmonicznych w badanym sygnale.

Pomiaru dokonaliśmy automatycznym miernikiem zniekształceń nieliniowych typu PMZ−11. Wyniki pomiaru przedstawiamy poniżej:

trójkąt 50Hz - 11% 5kHz - 12%

prostokąt 50Hz - 36% 5kHz - 33%

3. Charakterystyki częstotliwościowe przyrządów: V560, woltomierz wartości skutecznej, woltomierz elektromagnetyczny, True RMS

Wnioski

Wartości współczynników kształtu, szczytu i wypełnienia są najbardziej zbliżone do teoretycznych wartości dla częstotliwości sygnału f=5[kHz]. Dla częstotliwości 50[Hz] wartości współczynników kształtu, szczytu i wypełnienia w sposób znaczący odbiegają od teoretycznych wartości.

Zawartość procentowa harmonicznych w badanych sygnałach jest najbardziej zbliżona do wartości dla przebiegu trójkątnego (12%), dla przebiegu prostokątnego zawartość harmonicznych odbiega od wartości teoretycznej (43,5%). Zmiana częstotliwości nie wpływa w sposób znaczący na zawartość procentową harmonicznych (dla trójkąta 1%, dla prostokąta 3%).

Na podstawie wykresu możemy zauważyć że najszerszy zakres pomiarowy posiadają: miernik cyfrowy V560, oraz woltomierz wartości skutecznej. Najwęższy zakres pomiarowy ma natomiast woltomierz elektromagnetyczny (górna częstotliwość znamionowa 2kHZ).

---