| POLITECHNIKA WROCŁAWSKA | Skład grupy ćwiczeniowej: Krzysztof Krakos 177223 Daniel Szablewski 177214 Patryk Góra 177229 Jerzy Niemiec |
Wydział: Elektryczny Rok: II Grupa: IV Rok akadem.: 2010/2011 |
|---|---|---|
| LABORATORIUM PODSTAW INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ | ||
Data ćwiczenia: 13.12.2010 |
Temat ćwiczenia: Badanie przetworników mocy przy przebiegach odkształconych. |
Ocena: |
Nr ćwiczenia: 4. |
Podpis sprawdzającego: |
Cel i zakres ćwiczenia.
W trakcie naszego ćwiczenia zapoznaliśmy się z wpływem zmiany częstotliwości sygnału wejściowego na przetwarzanie. Poznaliśmy też metodę otrzymywania standardowego sygnału prądowego oraz przetworniki prądu i napięcia.
Opis sposobu wykonania ćwiczenia:
Używając generatora, podawany był sygnał (prostokątny lub sinusoidalny) na wejście przetwornika napięcia na sygnał prądowy. Napięcie wejściowe odczytywane było z woltomierze. Przetwornik przetwarzał napięcie (wartość skuteczną napięcia) na napięcie stałe. Natomiast na wyjściu przetwornika załączony był amperomierz, z którego odczytywaliśmy prąd.
Spis przyrządów.
Amperomierz 334-10A (Agilent)
Generator 332-220A (HP)
Woltomierz 334-05A (Agilent)
Pomiary.
Tabela 1. Pomiary i obliczenia dla sygnału sinusoidalnego przy częstotliwości 1kHz.
| UAC [mV] | UDC [mV] | UDC2 [mV] | ΔUDC [mV] | δUDC [%] | δU [%] | I [mA] | Ipoprawne [mA] | ΔI [mA] | δI [%] | δI2 [%] |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 49,84 | 497,1 | 498,4 | 1,3 | 0,26 | 0,03 | 5,5968 | 5,6 | 0,002 | 0,03 | 0,01 |
| 100,37 | 1001,1 | 1003,7 | 2,6 | 0,26 | 0,05 | 7,2201 | 7,2 | 0,008 | 0,1 | 0,04 |
| 150,7 | 1505,1 | 1507 | 2 | 0,13 | 0,04 | 8,8431 | 8,8 | 0,02 | 0,2 | 0,1 |
| 200,4 | 2010 | 2004 | 6 | 0,3 | 0,1 | 10,4035 | 10 | 0,009 | 0,09 | 0,05 |
| 250,3 | 2507 | 2503 | 4 | 0,16 | 0,08 | 12,026 | 12 | 0,02 | 0,1 | 0,08 |
| 300,7 | 3011 | 3007 | 4 | 0,13 | 0,08 | 13,648 | 14 | 0,03 | 0,2 | 0,1 |
| 350,5 | 3508 | 3505 | 3 | 0,09 | 0,06 | 15,208 | 15 | 0,008 | 0,05 | 0,04 |
| 400,2 | 4004 | 4002 | 2 | 0,05 | 0,04 | 16,831 | 17 | 0,02 | 0,1 | 0,1 |
| 450,0 | 4502 | 4500 | 2 | 0,04 | 0,04 | 18,391 | 18 | 0,009 | 0,05 | 0,04 |
| 500,5 | 5006 | 5005 | 1 | 0,02 | 0,02 | 19,951 | 20 | 0,07 | 0,3 | 0,3 |
| 0,000 | -0,5 | 0 | 0,5 | 100 | 0,01 | 4,0357 | 4 | 0,04 | 0,9 | 0,2 |
Tabela 2. Pomiary i obliczenia dla sygnału prostokątnego przy częstotliwości 1kHz.
| UAC [mV] | UDC [mV] | UDC2 [mV] | ΔUDC [mV] | δUDC [%] | δU [%] | I [mA] | Ipoprawne [mA] | ΔI [mA] | δI [%] | δI2 [%] |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 49,99 | 499,2 | 499,9 | 0,7 | 0,14 | 0,01 | 5,5972 | 5,6 | 0,002 | 0,04 | 0,01 |
| 100,15 | 999,3 | 1001,5 | 2 | 0,22 | 0,04 | 7,2197 | 7,2 | 0,01 | 0,2 | 0,07 |
| 150,2 | 1499,6 | 1502 | 2,4 | 0,16 | 0,05 | 8,8427 | 8,8 | 0,04 | 0,4 | 0,2 |
| 200,3 | 2006 | 2003 | 3 | 0,15 | 0,06 | 10,4025 | 10 | 0,007 | 0,07 | 0,04 |
| 250,4 | 2506 | 2504 | 2 | 0,08 | 0,04 | 12,025 | 12 | 0,01 | 0,1 | 0,06 |
| 300,4 | 3005 | 3004 | 1 | 0,03 | 0,02 | 13,644 | 14 | 0,03 | 0,2 | 0,2 |
| 350,6 | 3505 | 3506 | 1 | 0,03 | 0,02 | 15,208 | 15 | 0,01 | 0,07 | 0,06 |
| 401,7 | 4014 | 4017 | 3 | 0,07 | 0,06 | 16,832 | 17 | 0,02 | 0,1 | 0,1 |
| 450,8 | 4503 | 4508 | 5 | 0,1 | 0,1 | 18,391 | 18 | 0,03 | 0,2 | 0,2 |
| 500,9 | 5002 | 5009 | 7 | 0,14 | 0,1 | 19,951 | 20 | 0,08 | 0,4 | 0,4 |
| 0 | 0 | 0 | 0 | - | 0 | 2 | 4 | 2 | 100 | 10 |
Tabela 3. Pomiary UAC, UDC oraz prądu przy zmiennych częstotliwościach wymuszenia.
| f [kHz] | UAC [mV] | UDC [V] | I [mA] |
|---|---|---|---|
| 1 | 187,4 | 1,8698 | 10,0284 |
| 2 | 187,4 | 1,8698 | 10,0284 |
| 10 | 187,4 | 1,8698 | 10,0284 |
| 30 | 186,9 | 1,8663 | 9,9872 |
| 100 | 184,0 | 1,8504 | 9,9620 |
| 200 | 173,6 | 1,7943 | 9,7729 |
| 300 | 149,8 | 1,6858 | 9,4218 |
| 500 | 92,82 | 1,3024 | 6,1935 |
| 1000 | 29,45 | 0,5026 | 5,6298 |
| 2000 | 1,26 | 0,2155 | 4,7223 |
Przykładowe obliczenia.
UDC2 = 10* UAC = 10*49,84mV = 498,4mV
ΔUDC = |UDC2−UDC| = |498,4mV−497,1mV| = 1,3mA
δUDC = $\frac{{U}_{\text{DC}}}{U_{\text{DC}}}$ *100% = 0,002615167974*100% = 0,2615167974% ≈ 0,26%
δU = $\frac{U_{\text{DC}}}{5000\text{mV}}*100\%$ = $\frac{1,3\%}{50}$ = 0,026% ≈ 0,03%
Ipoprawne = $\frac{16}{5000}$* UDC2 + 4mA = 0,0032*498,4mA +4mA = 5,59488mA ≈ 5,6mA
ΔI = |Ipoprawne−I| = 0,00192mA ≈ 0,002mA
δI = $\frac{I}{I}$ *100% = $\frac{0,002\text{mA}}{5,5968\text{mA}}$ *100% = 0,035734705% ≈ 0,04%
δI2 = $\frac{I}{20\text{mA}}$ * 100% = $\frac{0,002}{20}\ $* 100% = 0,1%
Wykresy.
Wykres 1. Charakterystyka przetwarzania I(mA) = f[UAC(mV)] dla sygnału sinusoidalnego.
Wykres 2. Charakterystyka przetwarzania I(mA) = f[UAC(mV)] dla sygnału prostokątnego.
Wykres 3. Charakterystyka amplitudowo-częstotliwościowa.
Wnioski.
Uzyskany na wyjściu prąd mieścił się w przedziale 4±20mA (sygnał standardowy), co oznacza, że przetwornik działał prawidłowo. W naszych pomiarach nie zauważyliśmy nasycenia przetwornika (wykresy 1 i 2 są liniowe), ale wiem, że po przekroczeniu pewnego napięcia wykres powinien przyjmować postać poziomej linii prostej. Na wykresie 3 widać, że przetwornik dobrze przetwarza tylko do pewnej częstotliwości sygnału wejściowego, po jej przekroczeniu sygnał jest tłumiony. Wyznaczone błędy względne są niewielkie. Na wykresach zaznaczona została linia trendu oraz jej równanie.