PAŃSTWOWA WYŻSZA SZKOŁA ZAWODOWA W LESZNIE
Ćwiczenia z metrologii
Temat ćwiczenia: Pomiar pojemności metodami technicznymi.
Rok akademicki: 2009/2010 Rodzaj studiów: DZIENNE Grupa: B
Data wykonania ćwiczenia: 2.12.2009.r. godz. 12^15

1. Pomiar pojemności kabla multimetrem:

Badany układ:

Wykonano pomiar pojemności kabla multimetrem, która wynosi: C = 230 [pF].

Wyznaczyliśmy błąd względny i bezwzględny pomiaru:

• błąd względny:

Δ = ±(0,8% rdg+3 dgt)= ± 0, 03 [nF]

gdzie:

rdg – wartość wskazana przez miernik – 0,23 [nF],

dgt – rozdzielczość wyniku pomiaru - 0,01 [nF].

Wynik:

0,2 [nF] < 0,23 [nF] < 0,26 [nF]

• błąd bezwzględny:

$$\delta_{\%} = \frac{\Delta}{W_{\text{wsk}}}*100 = \mathbf{13,04\%}$$

gdzie:

Δ – błąd względny,

W_wsk – wartość wskazana przez miernik – 0,23 [nF],

1. Demonstracja fałszywej identyfikacji przewodu fazowego za pomocą próbnika neonowego w kablu sieciowym, którego przewód neutralny uległ przerwaniu:

Badany układ:

Badanie ma na celu zwrócenie uwagi na przypadki błędnej interpretacji wskazań wskaźnika neonowego które mogą zaistnieć, gdy przewód neutralny kabla sieciowego uległ przerwaniu.

W obu położeniach próbnika neonowego, zarówno L1 jak i B wykazuje przepływ prądu.

1. Pomiar pojemności kabla metodą techniczną:

Badany układ:

Pomiar pojemności kabla metodą techniczną polega na pomiarze napięcia i natężenia prądu wskazanych przez woltomierz i mikroamperomierz oraz obliczenia na podstawie tych danych pojemności tego kabla, ze wzorów:

Reaktancja:

$$x_{c} = \frac{U}{I}$$

Obliczenia:

$$x_{c} = \frac{235,5\ \lbrack V\rbrack}{18,23\ \lbrack uA\rbrack} = 12918267\ \Omega$$

Pojemność:

$x_{c} = \frac{1}{\text{ωC}}$   ⇒ $C = \frac{1}{\omega x_{c}}$

gdzie: ω = 2πf

f = 50 Hz

Obliczenia:

$$C = \frac{1}{2*3,14*50*12918267} = \mathbf{0,247\ \lbrack nF\rbrack}$$

Obliczanie δC:

Wzory:

δC = f(U, I)

δC_%=δU_%+δI_%

$$\text{δU}_{\%} = \frac{\Delta}{W_{\text{wsk}}}*100 = \frac{0,05\%\ rdg + 2\ dgt}{W_{\text{wsk}}}*100 = = \frac{0,0005*235,5 + 2*0,01}{235,5}*100 = \mathbf{0,06\ \%}$$

$$\text{δI}_{\%} = \frac{\Delta}{W_{\text{wsk}}}*100 = \frac{0,15\%\ \ rdg + 20\ dgt}{W_{\text{wsk}}}*100 = = \frac{0,0015*18,23 + 20*0,1}{18,23}*100 = \mathbf{11,12\ \%}$$

δC_%=0, 06 %+11, 12 %=11, 18 %

U	I	f	C	δC
[V]	[µA]	[Hz]	[nF]	%
235,5	18,23	50	0,247	11,18

1. Wnioski:

Dokonaliśmy pomiaru pojemności kabla multimetrem, która wynosi 0,23 [nF], gdzie przy uwzględnieniu błędu względnego pojemność mieści się w przedziale 0,2 – 0,26 [nF], przy czym obliczony błąd bezwzględny wynosi 13,04 %.

Przy przyłożeniu próbnika neonowego do żył L1 i B wskazuje on przepływ prądu w obu tych żyłach, mimo że żyła B, która normalnie łączy się z przewodem neutralnym w gniazdku, została przerwana. Dzieje się tak dlatego, ponieważ budowa kabla zbliżona jest do budowy kondensatora (żyły kabla – okładki kondensatora, izolacja – dielektryk między okładkami), w którym gromadzą się ładunki, jakie wykrywa próbnik przyłożony do żył L1 i B.

Pomiar pojemności kabla metodą techniczną, która wynosi 0,247 [nF], pokrywa się z pomiarem dokonanym przy pomocy multimetru. Błąd bezwzględny pomiaru przy tej metodzie wynosi 11,12 %.

Porównania błędów bezwzględnych metodą techniczną i multimetrem pokazują nam, że metoda techniczna jest dokładniejsza.