29.11.09

Wydział Mechaniczno – Energetyczny

Kierunek Mechanika i Budowa Maszyn rok:2 sem:3

Laboratorium podstaw elektrotechniki

Pomiary rezystancji, rezystancji izolacji i rezystywności

Wyk:

Rafał Gref 172112

Piotr Smalcerz 159120

1. Wstęp teoretyczny:

Do podstawowych sposobów pomiaru rezystancji (oporu elektrycznego) należą:

Metoda techniczna polegająca na bezpośrednim wyznaczeniu rezystancji z pomiaru napięcia

i prądu,

Bezpośredni pomiar omomierzami (analogowymi lub cyfrowymi),

Pomiary mostkowe.

Pomiary rezystancji izolacji urządzeń energetycznych wykonuje się specjalnymi przyrządami,

które zapewniają odpowiednie warunki pomiaru przewidziane przepisami.

1. Cel ćwiczenia:

Naszym zadaniem było Zmontowanie układu pomiarowego tak jak na rysunku 1. Następnie ustawieniem pokrętłem zasilacza DC

dogodne wartości napięcia i natężenia prądu i notujemy wskazania mierników. Wykonujemy kilka

cykli pomiarów (czyli zmieniamy wartości napięcia i natężenia). Wszystkie odczyty mierników

powinny być zanotowane w tabeli. Podać przykład analizy niepewności pomiarowych.

oraz zmontowanie układu pomiarowego tak jak na rysunku 2. Następnie ustawienie pokrętłem zasilacza

DC dogodne wartości napięcia i natężenia prądu i notujemy wskazania mierników. Wykonać

kilka cykli pomiarów (czyli zmieniamy wartości napięcia i natężenia). Wszystkie odczyty

mierników powinny być zanotowane w tabeli jak w punkcie 3.1.1. Podać przykład analizy

niepewności pomiarowych.

1. Przebieg ćwiczenia

Pomiary rezystancji metodą techniczną

Metodę techniczną stosuje się do pomiaru rezystancji małych i rezystancji średnich (dużych).

Metodę techniczną przy prądzie stałym można mierzyć praktycznie wszelkie rezystancje.

Jednak stosuje się ją głownie do pomiaru rezystancji elementów nieliniowych, takich jak

diody, warystory, termistory, żarówki itp. Rezystancja takich elementów zależna jest od biegunowości

napięcia, wartości przyłożonego napięcia, temperatury. Należy zwrócić uwagę na

to, że dla elementów nieliniowych wyznaczenie rezystancji elementów bez jednoznacznego

określenia napięcia lub prądu, przy którym dokonano pomiaru, jest praktycznie nieprzydatne.

Dla przykładu dioda krzemowa w kierunku przewodzenia przy napięciu 0,5 V może mieć rezystancje

rzędu megaoma (MΩ), a przy napięciu 1 V mniej niż 1 Ω.

W urządzeniach takich jak dławiki, transformatory, kondensatory energetyczne itp. Rezystancja

zmierzona przy prądzie przemiennym jest inna niż przy prądzie stałym. Wynika to ze

strat mocy w rdzeniach ferromagnetycznych lub dielektrykach (straty polaryzacyjne). W tych

przypadkach rezultat pomiaru zależy od wartości doprowadzonego napięcia i jego częstotliwości.

Stosuje się wtedy pomiar rezystancji metodą techniczną w obwodzie z watomierzem zasilanym prądem przemiennym. Wartość mierzonej rezystancji wyznacza się wtedy z poniżej

podanej zależności:

$$Rx = \frac{P}{I^{2}} = \frac{U^{2}}{P}$$

gdzie:

P – moc wskazana przez watomierz, I – wartość skuteczna prądu wskazana przez amperomierz,

U – wartość skuteczna napięcia wskazana przez woltomierz.

3.1. Pomiar rezystancji średnich (dużych) metoda techniczną

Układ do pomiaru średnich rezystancji (10 ÷ 106 Ω) często zwany układem z pomiarem poprawnego

prądu (PPP) prezentuje rys1.

3.2. Pomiar rezystancji małych metoda techniczną

Układ do pomiaru małych rezystancji często zwany układem z pomiarem poprawnego napięcia

(PPN) prezentuje rysunek 2. Do rezystancji małych zalicza się te, których wartości są

mniejsze od 10 Ω.

1. Tabele pomiarowe

PPP R1
L.P	zakres [V]	zakres [A]	U	I	Δ U	Δ I
1	2	2	1,58	0,85	0,0089	0,01775
2	2	2	1,453	0,806	0,008265	0,01709
3	2	2	1,056	0,596	0,00628	0,01394

R2

L.P	zakres [V]	zakres [A]	U	I	Δ U	Δ I	Rx
1	20	2	5,14	0,721	0,0357	0,015815	7,128988
2	20	2	4,32	0,616	0,0316	0,01424	7,012987
3	20	2	3,34	0,475	0,0267	0,012125	7,031579
4	20	2	2,34	0,333	0,0217	0,009995	7,027027
5	20	2	1,56	0,22	0,0178	0,0083	7,090909

R3

L.P	zakres [V]	zakres [A]	U	I	Δ U	Δ I	Rx
1	20	2	6,48	0,385	0,0424	0,010775	16,83117
2	20	2	5,96	0,354	0,0398	0,01031	16,83616
3	20	2	4,59	0,273	0,03295	0,009095	16,81319
4	20	2	3,55	0,211	0,02775	0,008165	16,82464
5	20	0,2	2,35	131,5	0,02175	2,4725	0,017871
6	20	0,2	1,37	76,4	0,01685	1,646	0,017932

R4

L.P zakres [V] zakres [A] U I Δ U Δ I Rx 1 200 0,002 42,5 1,01 0,3125 0,00908 42,07921 2 200 0,002 37,5 0,896 0,2875 0,008168 41,85268 3 200 0,002 32,9 0,781 0,2645 0,007248 42,12548 4 200 0,002 28,1 0,667 0,2405 0,006336 42,12894 5 200 0,002 23,2 0,552 0,216 0,005416 42,02899 6 20 0,002 18,45 0,438 0,10225 0,004504 42,12329 7 20 0,002 13,64 0,323 0,0782 0,003584 42,2291 8 20 0,002 8,81 0,209 0,05405 0,002672 42,15311 9 20 0,002 4 0,095 0,03 0,00176 42,10526

PPN

R1

L.P	zakres [V]	zakres [A]	U	I	Δ U	Δ I	Rx
1	2	2	0,858	0,943	0,00529	0,019145	0,909862
2	2	2	0,702	0,775	0,00451	0,016625	0,905806
3	2	2	0,599	0,665	0,003995	0,014975	0,900752

R2

L.P	zakres [V]	zakres [A]	U	I	Δ U	Δ I	Rx
1	20	2	3,92	0,637	0,0296	0,014555	6,153846
2	20	2	3,22	0,525	0,0261	0,012875	6,133333
3	20	2	2,56	0,418	0,0228	0,01127	6,124402
4	20	2	2	0,326	0,02	0,00989	6,134969
5	2	2	1,296	0,21	0,00748	0,00815	6,171429

R3

L.P	zakres [V]	zakres [A]	U	I	Δ U	Δ I	Rx
1	20	2	5,85	0,383	0,03925	0,010745	15,27415
2	20	2	4,76	0,31	0,0338	0,00965	15,35484
3	20	2	3,66	0,239	0,0283	0,008585	15,31381
4	20	2	2,65	0,173	0,02325	0,007595	15,31792
5	2	0,2	1,467	96,4	0,008335	1,946	0,015218

R4

L.P	zakres [V]	zakres [A]	U	I	Δ U	Δ I	Rx
1	200	0,002	42,4	1,01	0,312	0,00908	41,9802
2	200	0,002	37,6	0,9	0,288	0,0082	41,77778
3	200	0,002	32,8	0,784	0,264	0,007272	41,83673
4	200	0,002	28	0,67	0,24	0,00636	41,79104
5	200	0,002	23,2	0,555	0,216	0,00544	41,8018
6	20	0,002	18,4	0,439	0,102	0,004512	41,91344
7	20	0,002	13,61	0,325	0,07805	0,0036	41,87692
8	20	0,002	8,79	0,209	0,05395	0,002672	42,05742
9	20	0,0002	3,91	93,4	0,02955	0,8472	0,041863

5.Rachunek niepewności

Napięcie stałe

± (0,5 % rdg + 1 dgt)

0,005 = 0,5% rdg

0,01 = 1dgt

Prąd stały

± (0,8 % rdg + 1 dgt)

0,008 = 0,8% rdg

0,01 = 1 dgt

± (1,5 % rdg + 5 dgt)

0,015 = 1,5% rdg

0,005 = 5 dgt

6.Dyskusja wyników

Aby zmierzyć rezystancję należy mieć prąd przez nią płynący i napięcie na zaciskach. Ale przez to że w układ wpina się dwa urządzenia to jedno zakłóca drugie.

Dla metody dużych rezystancji ważne jest by wpięty szeregowo amperomierz miał małą rezystancję by nie powodował spadków napięcia w badanym obwodzie. Gdyby mierzona rezystancja w tym układzie była mała (zbliżona do rezystancji amperomierza) wtedy nie wiadomo czy mierzy się rezystancję amperomierza czy rezystora, ponieważ są one porównywalne.

Analogicznie dla metody małych napięć, rezystancja tym razem woltomierza powinna być duża by jak najwięcej prądu płynęło przez rezystor (czyli to co nas interesuje) - mierzony prąd przez amperomierz to suma prądów płynących przez woltomierz i rezystor, a do obliczenia rezystancji potrzebny jest tylko prąd płynący przez rezystor. I podobnie jak w stawisz w ten układ mały rezystor to prąd płynący przez rezystor jest porównywalny do tego, co leci przez woltomierz, więc to co mierzysz amperomierzem nie nadaje się do wyliczenia dokładnych wartości rezystora.