POLITECHNIKA POZNAŃSKA	Laboratorium Metrologii Elektrycznej i Elektronicznej	Rok akademicki 2012/13
Wydział Elektryczny Rok: drugi Semestr: czwarty	Nr 1 Pomiar pojemności metodą techniczną.
Wykonujący ćwiczenie: 1.Marcin Woźny 2.Paweł Nawrocki 3.Jakub Wrocławski 4.Marek Szymański	Data wykonania ćwiczenia: 18.03.2013 Data oddania sprawozdania: 25.03.2013	Zaliczenie:

Celem ćwiczenia było poznanie układów do pomiaru pojemności metodami technicznymi.

1. Pomiar pojemności kabla multimetrem

Do pomiaru pojemności kabla zastosowaliśmy dwa multimetry cyfrowe z funkcją pomiaru pojemności. Następnie należało wyznaczyć błędy bezwzględne i względne zgodnie z instrukcją oraz określić przedział wartości, w którym znajduje się wartość rzeczywista zgodnie z nierównością:

C − |C| ≤ C_rz ≥ C + |C|

Pomiar pojemności kabla metodą techniczną

Pomiary wykonuje się w układzie podobnym do układu do pomiaru dużych rezystancji prądem stałym. Napięcie na okładkach kondensatora mierzy się woltomierzem do pomiaru wartości skutecznej prądu zmiennego, natomiast prąd mierzony jest przy użyciu miliamperomierza. Zasilanie 230 V, transformator bezpieczeństwa lub generator mogą posłużyć jako źródło napięcia sinusoidalnego. Częstościomierz jest wykorzystany do kontroli częstotliwości napięcia sieciowego.

2. Przebieg ćwiczenia

Pomiar pojemności miernikiem HD2105

Pojemność sondy: 0,042 nF

Wynik pomiaru: 0,425 nF

0,452-0,042=0,383 nF

U=383*10^-12

± = 0, 8%*383 * 10⁻¹² + 3 * 0, 1 * 10⁻¹¹ = 6, 064 * 10⁻¹²

± = 6, 064 * 10⁻¹²

$$\frac{7 - 6,064}{6,064}*100 = 15,435\% < 20\%$$

C = (383 * 10⁻¹² ± 7 * 10⁻¹²)F

C = (383 ± 7)pF

Pomiar pojemności miernikiem CHY24CS

Błąd miernika: 2,0%+30C

Pojemność sondy: 13pF

Wynik pomiaru: 365 pF

365-13=352 pF

± = 2, 0%*352 * 10⁻¹² + 10 * 1 * 10⁻¹² = 1, 704 * 10⁻¹¹ = 17, 04 * 10⁻¹²

$$\frac{20 - 17,04}{17,04}*100 = 17,371\% < 20\%$$

C = (352 ± 20)pF

C = (35±2) * 10¹ pF

Metoda techniczna

I=0,030mA

U=227V

f=50 Hz

$$X_{C} = \frac{U}{I} = 7,5667*10^{6}$$

$$X_{C} = \frac{1}{\text{ωC}}$$

X_C * ωC = 1

$$C = \frac{1}{\omega X_{C}} = 420,67pF$$

I=0,03mA=30*10^-6 (±1%+3)

=0, 01 * 30 + 3 * 1 = 3, 3

$$\delta_{I} = \frac{3,3}{30} = 11$$

$$\frac{4 - 3,3}{3,3}*100 = 21\% > 20\%$$

I=(30,0±3,3)µA

U=227 V ( ± 1, 0%+2)

± = 0, 01 * 227 + 2 * 1 = 4, 27

$$\frac{5 - 4,27}{4,27}*100 = 17\% < 20\%$$

U=(227±5)V

$$\text{δU} = \frac{4,27}{227}*100\% = 1,837$$

δC = δU + δI = 12, 837%

C = 420pF * 12, 837 * 10⁻² = 71, 074

$$\frac{72 - 71,074}{71,074}*100 = 13 < 20\%$$

C=(420±72)pF

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

Celem badanie było zwrócenie uwagi na często mające miejsce przypadki błędnej interpretacji wskazań próbnika neonowego przez niedoświadczonych elektryków, które mogą zaistnieć, gdy przewód neutralny kabla uległ przerwaniu.

Układ do identyfikacji przewodu fazowego w kablu dwużyłowym znajduje się na powyższym rysunku. Jedna z żył dołączona jest do fazy L1, a druga żyła, która w normalnej eksploatacji łączy się z przewodem neutralnym w gniazdku, została przerwana dla celów dydaktycznych eksperymentu. Należało sprawdzić efekty wizualne po dotknięciu neonowym próbnikiem obydwu żył kabla.

Przy przerwanym przewodzie zerowym próbnik neonowy pokazywał, że na obu żyłach jest napięcie (próbnik świecił się). Niedoświadczony elektryk mógłby zidentyfikować przewód zerowy jako przewód fazowy. Wynika to z faktu, iż w przerwanym „zerze” indukuje się prąd pod wpływem prądu płynącego w przewodzie fazowym. Natomiast przy podłączonym przewodzie neutralnym próbnik powinien świecić się tylko przy przyłożeniu do przewodu fazowego. Jednak w naszym przypadku delikatnie świecił się również przy przyłożeniu do „zera”, najprawdopodobniej z powodu uszkodzonego układu.

3.Wnioski

W ćwiczeniu badaliśmy pojemność kabla dwoma metodami: multimetrem cyfrowym oraz metodą techniczną. Badanie multimetrem to metoda bezpośrednia, natomiast metoda techniczna jest metodą pośrednią. Badane Uzyskane wyniki zależą w dużym stopniu od dokładności przyrządów pomiarowych oraz także od doboru metody. Miernik CHY24CS jest przyrządem o większej dokładności niż DIGITAL MULIMETER HD 2105. Przedział, w którym spodziewam się wartości rzeczywistej pojemności jest w tym pierwszym przyrządzie o wiele mniejszy. W metodzie technicznej błąd jest znacznie większy z racji tego, iż dochodzi do przenoszenia błędów przy pomiarach pośrednich, które się nam zsumują, skumulują