Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie

Il rok, studia stacjonarne

Kierunek: mechatronika

Ćwiczenia Laboratoryjne

Elektrotechnika

Ćwiczenie 4: Pomiary w obwodach prądu stałego

Skład grupy:

Piotr Ziemiński

Miecznik Tomasz

Wasilewski Arkadiusz

1. Zagadnienia do samodzielnego opracowania

Wiadomości wstępne z miernictwa elektrycznego i techniki pomiarowej. Działanie magnetoelektrycznych przyrządów pomiarowych. Rozszerzanie zakresu pomiarowego mierników - posobniki i boczniki. Pomiary rezystancji metodą techniczną. Pomiary rezystancji za pomocą mostków, omomierzy i induktorowego miernika izolacji. Przyrządy uniwersalne. Mierniki cyfrowe. Błędy pomiarów. Prawo Ohma. I i II prawo Kirchhoffa.

2.Instrukcja szczegółowa

Pomiary rezystancji metodą techniczną

Metodą techniczną pomierzyć wartość rezystancji Rx rezystora dekadowego, nastawioną przez prowadzącego ćwiczenie. Odczytać wartość dopuszczalną prądu dla tej rezystancji, a przy pomiarach zwrócić uwagę, aby jej nie przekroczyć. Na podstawie kryterium Rgr wskazać układ pomiarowy, w którym względny błąd pomiaru mierzonej wartości Rx będzie mniejszy

Schemat do pomiaru rezystancji metodą techniczną

Woltomierz Amperomierz Rezystor dekadowy

Przebieg ćwiczenia:

-Połączyć układ z dokładnie mierzonym natężeniem prądu ( wg rys.-przełącznik w położeniu 1) i trzykrotnie wykonać pomiary dla różnych wartości prądu zasilającego.

-Połączyć układ z dokładnie mierzonym napięciem ( wg rys. - przełącznik w położeniu 2). Pomiary wykonać dla tych samych wartości prądu jak w poprzednim punkcie.

-Przyjmując jako Rx wartość rezystancji nastawionej na rezystorze dekadowym, obliczyć względne błędy pomiaru i na tej podstawie wskazać układ właściwy dla tego pomiaru. Sprawdzić słuszność kryterium wyboru układu.

Rezystancję wewnętrzną woltomierza i amperomierza odczytać z przyrządów pomiarowych lub zapytać o nie prowadzącego ćwiczenia.

R_v=300kΩ R_a=0,77Ω

-Obliczyć uchyby względne wynikłe ze stosowania wzorów przybliżonych. Wyniki pomiarów i obliczeń zapisać w tabeli, oddzielnie dla każdego rezystora i układu.

Tabela pomiarów:

Układ	Lp.	U	I	Rgr	Rx	Rxp	ΔR	δ
		V	mA	Ω	Ω	Ω	Ω	%
Z dokładnie mierzonym prądem	1	38	5	48,3	7870	7600	270	3,43
	2	74	10	48,3	7870	7400	470	5,97
	3	112	15	48,3	7870	7466,7	403,3	5,12
Średnio		74,7	15	48,3	7870	7488,9	389,1	4,94
Z dokładnie mierzonym napięciem	1	34	5	48,3	7870	6800	1070	13,6
	2	72	10	48,3	7870	7200	670	8,5
	3	106	15	48,3	7870	7066,7	803,3	10,2
Średnio		70,7	15	48,3	7870	7022,2	847,8	10,8

U-napięcie na woltomierzu

I-prąd na amperomierzu

R_gr- rezystancja graniczna

R_x- rezystancja pomierzona dokładnie (nastawiona na rezystorze dekadowym)

R_xp- wartość pomierzona przybliżona

ΔR –błąd bezwzględny

δ – błąd względny

Przykłady obliczeń:

Obliczam uchyby względne

Obliczenia dla układu z dokładnie mierzonym prądem

R_x =7870 -wartość pomierzona dokładnie, a w naszym przypadku równa wartości nastawionej na rezystorze dekadowym

2.Bezpośrednie pomiary rezystancji.

Tabela pomiarowa

Metoda pomiaru	Rezystancja		Zakres pomiarowy
	dokładna	zmierzona
			%
Mostek Wheatstone`a	7870	7850	0,2
Miernik uniwersalny	7870	7870	0
Mostek Thomsona	7870	7865	0,005
Omomierz	7870	7600	2,7
Miernik cyfrowy	-------	--------	--------
Induktorowy miernik izolacji
Izolacja międzyzwojowa	Izolacja między uzwojeniem i obudową
RZU	RXV	RYW	RWO
0,9	1,4	0,5	0,4

R_wymagana=0,38

Przykład obliczenia :

dla mostka Wheatstone’a

Wnioski:

W dokonanych przez nas pomiarach rezystancji metodą techniczną uzyskaliśmy następujące błędy względne:

a)dla układu z dokładnie mierzonym prądem średni błąd względny wyniósł =4,94%,

b)dla układu z dokładnie mierzonym napięciem średni błąd względny wyniósł =10,8%.

Na podstawie otrzymanych błędów względnych właściwym układem dla wykonywanego pomiaru jest układ z dokładnie mierzonym prądem. Wybór ten jest słuszny, ponieważ układ z dokładnie mierzonym prądem nadaje się do pomiaru rezystancji dużych R_x>>R_a. Rezystancję uznajemy za dużą, gdy R_x>R_gr co w naszym przypadku jest prawdą. Wybór poprawnego układu gwarantuje nam uzyskanie mniejszego błędu oraz dokładniejszych pomiarów.

W bezpośrednich pomiarach rezystancji badaliśmy uchyb graniczny względny poszczególnych mierników. Z pomiarów wynika, że najdokładniejszym przez nas badanym miernikiem był mostek Wheatstone`a, którego uchyb graniczny względny wyniósł 0,005%, natomiast najmniej dokładnym przez nas badanym miernikiem był omomierz, którego uchyb graniczny względny wyniósł 2,7%.

Na ćwiczeniu zbadaliśmy także izolację przewodów silnika za pomocą induktorowego miernika izolacji. Z pomiarów wynikło, że izolacja między uzwojeniem i obudową R_vo jest uszkodzona, gdyż wynosiła mniej od wymaganej.