REGULAMIN POSTĘPOWANIA W LABORATORIUM

I. Podstawowe zasady BHP.

Realizacja ćwiczeń w pracowni (laboratorium) wiąże się z występowaniem szeregu zagrożeń porażeniem elektrycznym osób, powstaniem pożaru czy uszkodzeniem przyrządów pomiarowych.

W celu zapewnienia bezpiecznej realizacji ćwiczeń należy przestrzegać następujące postanowienia:

pomiary należy wykonywać zgodnie z instrukcjami obsługi przyrządów lub zaleceń nauczyciela,

• układ pomiarowy należy łączyć przy wyłączonych wszystkich źródłach zasilania,

• układ można zasilić dopiero po sprawdzeniu go przez nauczyciela prowadzącego
  zajęcia, właściwym ustawieniu elementów nastawczych i po uprzedzeniu wszystkich
  osób biorących udział w danym ćwiczeniu,

• wszystkie przełączenia i zmiany konfiguracji obwodów można dokonać dopiero po
  odłączeniu go od źródła zasilania i ponowne załączenie układu może się odbyć tylko
  po ponownym sprawdzeniu przez nauczyciela,

- niedopuszczalne jest przenoszenie przyrządów i przyborów pomiarowych z

innych stanowisk pomiarowych bez zgody nauczyciela prowadzącego zajęcia.

- nie wolno dotykać nie izolowanych części obwodów będących pod napięciem

ze względu na zagrożenie porażenia prądem elektrycznym. W przypadku

porażenia prądem osoba która pierwsza zauważy to, jest zobowiązana wyłączyć

układ i powiadomić nauczyciela.

II. Przepisy ogólne.

- w pracowni obowiązuje regulamin ogólnoszkolny,

w pracowni może równocześnie odbywać ćwiczenia grupa uczniów nie przekraczająca 12 osób,

• grupa taką decyzją prowadzącego nauczyciela zostaje podzielona przerabiając różne
  ćwiczenia (zasadniczy podział: 4 zespoły po 3 osoby),

• zabronione jest przebywanie w pracowni osób, które nie odrabiają ćwiczeń,
  wychodzenie z pracowni w czasie ćwiczeń oraz przechodzenie do innych stanowisk
  bez zgody nauczyciela prowadzącego jest zabronione, zajęcia odbywają się w wyznaczonych godzinach według podziału na grupy i zespoły

- w pracowni uczeń musi posiadać zeszyt z konstrukcją ćwiczeń , kalkulator i przybory

do pisania

- uczniów obowiązuje wykonanie wszystkich ćwiczeń objętych programem bez

względu na przyczynę nieobecności na planowanych zajęciach (jest to warunek

konieczny do uzyskania poprawnej oceny semestralnej),

- w przypadku usprawiedliwionych nauczyciel prowadzący może wyrazić zgodę na
odrabianie ćwiczeń w ramach innej grupy. Odrabianie ćwiczeń odbywa się tylko w
czasie trwania danego cyklu (składającego się z reguły z 4 ćwiczeń),

- warunkiem dopuszczenia do każdego następnego ćwiczenia jest oddanie sprawozdania

z każdego ćwiczenia , wykazaniem się przygotowaniem teoretycznym do

ćwiczenia bieżącego i posiadanie zeszytu z konstrukcją ćwiczenia,

- ocenę końcową z przedmiotu wystawia się na podstawie:

a). Pozytywnych ocen cząstkowych z wykonanych wszystkich ćwiczeń objętych

programem,

b). Przyjętych sprawozdań z ćwiczenia

c) Zdania kolokwium końcowego (nauczyciel prowadzący może zwolnić ucznia z

kolokwium końcowego w przypadku stwierdzenia bardzo dobrej znajomości materiału w

czasie wykonywania wszystkich ćwiczeń).

III. Przebieg ćwiczeń.

Przed przystąpieniem do ćwiczeń uczniowie powinni wykazać się znajomością podstaw

teoretycznych ,sposobów realizacji ćwiczeń oraz znajomością urządzeń użytych w

ćwiczeniu,

- po dobraniu i zmontowaniu układu pomiarowego należy zgłosić nauczycielowi wszelkie

zauważone nieprawidłowości w pracy układu,

- zespół wykonuje pomiary, a ich wyniki notuje w zeszycie,

- po zakończeniu ćwiczeń rozmontowanie układu dozwolone jest jedynie za zgodą

prowadzącego zajęcia,

- uszkodzenia przyrządów należy zgłosić natychmiast nauczycielowi prowadzącemu

zajęcia,

- odpowiedzialność materialna za uszkodzone przyrządy i urządzenia w trakcie ćwiczeń z

winy uczniów ponosi cały zespół.

4. Sprawozdanie z ćwiczenia.

- każdy uczeń z wykonanego ćwiczenia opracowuje sprawozdanie , które winno być oddane

prowadzącemu na następnych zajęciach. Wraz z pierwszym sprawozdaniem każdy dostarcza

teczkę do wiązania,

- sprawozdanie z ćwiczeń należy rozpoczynać tabelką tytułową według poniższego wzoru:

------------- p

Zespół Szkół Nr 1 Wronki	Pracownia Elektryczna		Rok Szkolny:
Imię i Nazwisko	Ćwiczenie Nr Temat:
Klasa Grupa Zespół	Data wykonania ćwiczenia:	Data oddania sprawozdania:	Ocena:

I. Program ćwiczenia

A...

B...

C...

D...

E...

F...

II. Wykonanie
Ad. A.

1. Schemat układu połączeń

2. Wykaz używanych przyrządów

3. Tabela pomiarów i obliczeń

4. Obliczenia

5. Wykresy

Ad B...

III. Uwagi i spostrzeżenia

PORAŻENIA I OPARZENIA PRĄDEM I ŁUKIEM

ELEKTRYCZNYM

Mało znaną stroną elektryfikacji każdego kraju stanowią porażenia i oparzenia prądem elektrycznym (tzw. wypadki elektryczne).

Porażenie prądem elektrycznym - każdy przepływ prądu elektrycznego przez człowieka.

Stopień porażenia człowieka zależy od wielkości natężenia prądu elektrycznego, czasu, drogi przepływu.

Wypadki elektryczne są powszechne tzn. występują podczas pracy oraz poza pracą (urlopy itp.). Wiążą się one zawsze z określonymi stratami ekonomicznymi. W celu zmniejszenia i1ości wypadków elektrycznych niezbędne jest stosowanie odpowiedniej profilaktyki, dzięki której można nie tylko zmniejszyć liczbę wypadków, lecz także ich skutki. Działania profilaktyczne mogą mieć charakter pośredni i bezpośredni. Do zadań bezpośrednich profilaktyki wypadków elektrycznych należy m.in. opracowanie i wdrożenie już w fazie projektowej takich systemów i urządzeń ochrony przeciwporażeniowej, których zadanie chroni ludzi od porażeń niezależnie od sposobu użytkowania przez nich elektrycznych środków produkcji. Profilaktyka pośrednia to przede wszystkim różne działania nietechniczne, których celem jest zapoznanie szerokiego kręgu użytkowników energii elektrycznej z potencjalnymi zagrożeniami ze strony tej Eneid, które w wyniku np. błędnego postępowania człowieka prowadzi do wypadków elektrycznych. Innym, równie ważnym zadaniem profilaktyki pośredniej jest minimalizacja skutków wypadów elektrycznych. Zadanie to sprowadza się m.in. do prawidłowego i skutecznego udzielania pierwszej pomocy na miejscu wypadku osobom porażonym oraz oparzonym łukiem i prądem elektrycznym.

Bezpowrotnie minął czas, kiedy uważano, ze wdrażanie postępowania reanimacyjnego przez osoby nie będące fachowymi pracownikami jest przeciwwskazane, bo może jedynie zaszkodzić poszkodowanemu.

Dziś stosuje się kilka prostych czynności:

• udrażnianie dróg oddechowych

• sztuczna wentylacja płuc

• pośredni masaż serca

- od których często zależy życie. Należy wdrożyć je natychmiast po wypadku, może je wykonać przeszkolony człowiek, który nie jest lekarzem.

POSTEPOWANIE W PRZYPADKU PORAŻENIA

PRADEM ELEKTRYCZNYM

Uraz prądowy charakteryzuje się różnorodnością, objawów i zagrożeń życia. Może wystąpić:

• zatrzymanie oddechu,

• zatrzymanie krążenia,

• oparzenia termiczne,

• złamania.

O powodzeniu akcji ratunkowej decyduje szybkość działania i prawidłowo wykonana

reanimacja.

Pierwsza pomoc decyduje o życiu poszkodowanego. Aby można było jej udzielić należy niezwłocznie:

• uwolnić porażonego spod działania prądu elektrycznego,

• przenieść porażonego z miejsca zagrożonego w miejsce bezpieczne,

• ocenić zagrożenie życia,

• reanimować,

• opatrzyć krwawienia i złamania

POSZKODOWANY

PRZYTOMNY NIEPRZYTOMNY

OPATRZEĆ ODDYCHA NIE ODDYCHA

KRWAWIENIA

I ZŁAMANIA OPATRZEC

KRWAWIENIA JEST KRĄŻENIE BRAK KRĄŻENIA

I ZŁAMANIA

UDROŻNIENIE UDROŻNIENIE

PBU ODDECHU ODDECHU

SZTUCZNE ODDYCHANIE SZTUCZNE ODDYCHANIE

I MASAŻ SERCA

OPATRYWANIE RAN

10 REGÓŁ BEZPIECZEŃSTWA PRACY PRZEZNACZONYCH DLA

NIEELEKTRYKÓW

• Przed użyciem dowolnego elektrycznego środka produkcji lub sprzętu elektrycznego zawsze należy sprawdzić czy jego stan wewnętrzny nie budzi zastrzeżeń. Nie należy używać sprzętu którego obudowa lub przewód są uszkodzone.

• Należy obsługiwać tylko te wyłączniki, gniazda wtykowe itp., które wytwórca sprzętu lub wykonawca instalacji i przeznaczył do ogólnego stosowania.

• Nigdy nie wolno używać wilgotnego sprzętu i urządzeń elektrycznych. Nie należy obsługiwać sprzętu elektrycznego wówczas gdy ręce lub nogi są mokre.

• W razie zauważenia objawów uszkodzenia sprzętu elektrycznego należy natychmiast wyłączyć go spod napięcia. Następnie wykonywać tylko te czynności, które są dobrze znane i opanowane.

• Wszelkie nienaturalne objawy pracy elektrycznych środków produkcji i instalacji elektrycznych w zakładach zgłaszać w odpowiednim dziale lub fachowcom.

• Osobom nie posiadającym odpowiednich kwalifikacji nie wolno wykonywać naprawy sprzętu i urządzeń elektrycznych.

• Przed użyciem przenośnych elektrycznych środków produkcji najpierw należy sprawdzić czy nadają, się one do pracy w środowisku, w którym zamierza się je stosować.

• Nigdy nie wolno zdejmować obudowy sprzętu elektrycznego ani umożliwiać dostępu do wnętrza pomieszczeń elektrycznych.

• Dowolne prace nieelektryczne w pobliżu czynnych urządzeń elektrycznych wolno wykonywać tylko pod nadzorem elektryka.

• Przed rozpoczęciem dowolnej pracy w pob1iżu przyłączy napowietrznych i kablowych trzeba pamiętać o przestrzeganiu reguł bezpieczeństwa.

SKUTKI RAŻENIA CZŁOWIEKA PRĄDEM 0

CZĘSTOTLIWOŚCI 15÷100 HERCÓW.

1. Przepływ prądu przemiennego 15 100 Hz przez ciało wywołuje w miarę wzrostu jego częstotliwości określone odczucia i reakcje (oddziaływanie na system nerwowy).

Jeżeli wartość tego prądu wynosi ok. 0,5mA, to osoba badana nie odczuwa jego przepływu. Po przekroczeniu tej wartości występuje mrowienie w miejscu styku ciała z elektrodą. Jeże1i natężenie prądu będzie dalej rosło, to wystąpi drętwienie, ból i skurcze włókien mięśniowych. Przy okreś1onej wartości natężenia prądu skurcze mięśni są tak silne, ze uniemożliwiają otwarcie dłoni osobie trzymającej w nich elektrodę.

Wartość progowa natężenia prądu, przy której jest moż1iwe otwarcie dłoni to prąd samo uwalniania i przyjmuje się 10mA (przy prądzie stałym 20mA). W miarę dalszego wzrostu natężenia prądu następuje nasilenie bólu, występują skurcze mięśni oddechowych. Wystąpienie tych skurczy doprowadzić może do niedotlenienia wzrostu CO₂ we krwi, zakwaszenia tkanek. Występujący w tym stadium skurcz naczyń wieńcowych może doprowadzić do zawału mięśnia sercowego. Występują też inne zaburzenia pracy serca - migotanie przedsionków - co jest równoznaczne z zatrzymaniem czynności pracy serca, ustaniem krążenia krwi. Ciśnienie krwi gwałtownie spada. Zatrzymanie krążenia krwi powoduje w pierwszej ko1ejności niedotlenienie mózgu, po dalszych 20 sekundach rozpoczyna się śmierć kliniczna. Wartość prądu rażenia, która wyzwala migotanie zależy od kondycji psychofizycznej, jak i czynników elektrycznych: droga przepływu, natężenie prądu, rodzaj prądu, czas rażenia.

2. Oparzenia ciała przy porażeniach prądem elektrycznym. Prąd elektryczny, który płynie przez R ciała w czasie t, powoduje wydzielenie się energii cieplnej zgodnie ze wzorem:

Q = 0,24 I² R_c t

Wydzielenie energii cieplnej na R _c towarzyszy okreś1ony przyrost temperatury. Bardzo niebezpieczne dla życia i zdrowia poszkodowanych są tzw. rażenia skojarzone - przypływ prądu elektrycznego oraz palący się łuk między urządzeniem a człowiekiem. W tym przypadku źródłem urazu jest nie tylko duże natężenie prądu lecz również temperatura i promieniowanie świet1ne łuku.

PODSTAWOWE WIADOMOŚCI O WSKAZÓWKOWYCH PRZYRZĄDACH

POMIAROWYCH

Elektrycznym przyrządem pomiarowym jest narzędzie pomiarowe które przetwarza mierzoną wielkość na wskazanie proporcjonalne do wartości wielkości mierzonej. Liczba rodzajów przyrządów pomiarowych służących do badania, kontroli i do wielu innych celów jest bardzo wielka a przyrządy jednego rodzaju mogą się różnić znacznie pod względem typu, budowy, wyglądu itp.

Nazwy przyrządów pomiarowych pochodzą od:

• nazwiska wynalazcy np. mostek Thomsona, Wiena, Wheatstone'a

• wielkości mierzonej np. fazomierz, częstościomierz

• jednostki miary np. amperomierz, omomierz

• zasady działania np. kompensator

Elektryczne przyrządy pomiarowe dzieli się na:

• analogowe - mierzona wielkość zostaje przetworzona na przemieszczenie wskazówki, a wynik pomiaru odczytujemy na tarczy podziałkowej przyrządu

• cyfrowe - wynik pomiaru jest wyświetlany w postaci cyfrowej na wskaźniku cyfrowym

Analogowe przyrządy pomiarowe mogą być o działaniu pośrednim i bezpośrednim. W tych drugich energia zużywana na przemieszczenie organu ruchomego przyrządu jest pobierana bezpośrednio z obiektu badanego. W tych pierwszych energia zużywana na przemieszczenie organu ruchomego przyrządu jest dostarczana ze źródła pomocniczego.

W zależności od fizycznej zasady działania rozróżniamy mierniki:

• magnetoelektryczne

• elektromagnetyczne

• elektrodynamiczny ( ferrodynamiczny)

• indukcyjny

• elektrostatyczny

• elektrolityczny

• wibracyjny

• cieplny

Analogowy przyrząd pomiarowy jest przetwornikiem elektromechanicznym. We wszystkich miernikach analogowych o różnej zasadzie działania występują te same elementy mechanizmu.

Ruchomy element miernika nazywamy organem ruchomym, obraca się w łożyskach czopowych lub zawieszony jest na taśmach sprężystych. Z elementem ruchomym połączone jest urządzenie wskazujące, mechanizm nastawiania zera i tłumika. Zarówno spiralne sprężyny, jak i zawieszenie taśmowe wykorzystuje się do poprowadzenia prądu do ruchomej cewki miernika.

Każdy przyrząd pomiarowy oprócz organu ruchomego zawiera układ elektryczny, który zapewnia odpowiednie właściwości przetwarzania wielkości elektrycznej, na odchylenie wskazówki.

Z uwagi na rodzaj mierzonej wielkości mamy następujące rodzaje mierników:

• woltomierz (V)

• amperomierz (A)

• watomierz (W)

• waromierz (var)

• fazomierz (cosφ)

• galwanomierz (C)

• częstościomierz

Mierniki elektryczne wskazują wartość wielkości mierzonej z pewną określoną dokładnością. Dokładność miernika charakteryzuje klasa dokładności. Klasa dokładności to liczba określająca (w % ) wartość błędu granicznego danego miernika.

Polskie normy przewidują następujące klasy dokładności:

- 0,05%

- 0,1%

- 0,2%

- 0,5%

- 1%

- 1,5%

- 2,5%

- 5%

Podział mierników ze względu na klasę dokładności:

-wzorcowe (0,01%; 0,02%; 0,05%)

-laboratoryjne (0,1%; 0,2%; 0,5%)

-techniczne (1%; 1,5%)

-wskaźniki (2,5% - 5%)

-przekaźniki (5%)

SYMBOLE ZNAJDUJĄCE SIĘ NA MIERNIKU

Ustrój magnetoelektryczny o ruchomej cewce

X Ustrój magnetoelektryczny ilorazowy

Ustrój elektrodynamiczny

Ustrój ferrodynamiczny

Nastawnik zera

Ustrój indukcyjny ilorazowy

Ustrój elektrostatyczny

Ustrój elektromagnetyczny

Ustrój elektromagnetyczny ilorazowy

Ustrój elektrodynamiczny ilorazowy

Ustrój wibracyjny

Przetwornik termoelektryczny o termoelemencie

izolowanym

Przetwornik termoelektryczny o termoelemencie

Nie izolowanym

Prostownik

Ustrój indukcyjny

! Przed użyciem przyrządu zapoznać się z jego

instrukcją

Zacisk uziemiony (symbol ogólny)

Zacisk uziemienia ochronnego

R Miernik przystosowany do współpracy z

rezystorem zewnętrznym

Znak ostrzegawczy wysokiego napięcia

Pozioma pozycja pracy przyrządu

Pionowa pozycja pracy przyrządu

60ْ Pozycja pracy przyrządu pod kątem

+ Zacisk dodatni

- Zacisk ujemny

Zacisk niskiego potencjału

Ustrój pomiarowy lub obwód prądu stałego i

przemiennego

Ustrój pomiarowy lub obwód prądu przemiennego

Ustrój pomiarowy lub obwód prądu stałego

1. Wskaźnik klasy dokładności rzeczywistej wartości

mierzonej

1.5 Wskaźnik klasy dokładności wyrażony w % zakresu

pomiarowego

1.5 Wskaźnik klasy dokładności podziałki

Przyrząd poddany próbie wytrzymałościowej

elektrycznej izolacji napięciem 500V

2 Przyrząd poddany próbie wytrzymałościowej

elektrycznej izolacji napięciem 2000V

5 Przyrząd poddany próbie wytrzymałościowej

elektrycznej izolacji napięciem 5000V

0.8 Napięcie izolacji max.

3~1E Jeden ustrój pomiarowy do sieci trójfazowej

trójprzewodowej obciążonej symetrycznie

3N~1E Jeden ustrój pomiarowy do sieci trójfazowej

czteroprzewodowej obciążonej symetrycznie

3 — 2E Dwa ustroje pomiarowe do sieci trójfazowej

trójprzewodowej obciążonej niesymetrycznie

3N — 3E Trzy ustroje pomiarowe do sieci trójfazowej

czteroprzewodowej obciążonej niesymetrycznie

30...50...100 Hz Zakres pomiaru przy 30-100 Hz, zasadniczy

(najdokładniejszy) przy 50 Hz

Element elektroniczny w obwodzie pomiarowym

Fotokomórka

Ω Nastawnik zera omomierza

Obwód prądu stałego lub ustrój pomiarowy prądu

stałego

50mV

Miernik przystosowany do bocznika zewnętrznego

o spadku napięcia 50V przy prądzie znamionowym

bocznika

Ustrój magnetoelektryczny z wbudowanym

prostownikiem

Ustrój magnetoelektryczny z wbudowanym

elektronicznym przetwornikiem pomiaru

Miernik magnetoelektryczny przystosowany do

zewnętrznego elektronicznego przetwornika

pomiarowego

MIERNIK MAGNETOELEKTRYCZNY

Zasada działania miernika magnetoelektrycznego polega na oddziaływaniu pola magnesu trwałego na uzwojenie z prądem elektrycznym.

Organem ruchomym miernika może być też miniaturowy magnes trwały umieszczony wewnątrz nieruchomej cewki z prądem - rozwiązanie mało rozpowszechnione i to tylko jako mierniki niskiej klasy.

Najczęściej stosowanym rozwiązaniem miernika magnetoelektrycznego jest magnes trwały który wraz z nadbiegunnikami i rdzeniem z materiału ferromagnetycznego miękkiego stanowią nieruchome elementy.

Organem ruchomym jest cewka nawinięta na ramce i przymocowana do osi. Cewka nawinięta jest cienkim drutem miedzianym. Do osi przymocowana jest również wskazówka i dwie spiralne sprężyny, które wytwarzają moment zwrotny i równocześnie doprowadzając prąd do cewki.

Nadbiegunniki magnesu trwałego służą do wytworzenia stałego pola magnetycznego o stałej wartości indukcji B niezależnie od kąta wychylenia cewki .

N S N S

Większość siły działającej na jeden bok bramki wyprowadza się ze wzoru F= Bilz

gdzie z - liczba zwojów w cewce.

Wychylenie wskazówki miernika jest proporcjonalne do prądu, stąd podziałka miernika jest regulowana. Kierunek siły określa się za pomocą reguły lewej dłoni. Przy zmianie kierunku prądu w cewce zmienia się kierunek wychylenia miernika i z tego względu zaciski przyrządu są oznaczone plus(+) i minus(-). Moc pobrana przez miernik ME jest mała i zwykle nie przekracza 10W. Miernik ME jest z zasady działania amperomierzem. Prąd płynący przez cewkę i przez sprężyny na ogół nie przekracza 25mA (cewka musi być bardzo delikatna, aby uzyskać odpowiednią dokładność pomiaru. Miernik ME stosuje się do budowy amperomierzy, woltomierzy na prąd stały oraz omomierzy.

Mierniki elektromagnetyczne EM

Zasada działania miernika EM polega na oddziaływaniu pola magnetycznego wzbudzanego przez nieruchomą cewkę wiodącą prąd mierzony na ruchomy rdzeń z materiału ferromagnetycznego (ruchomy rdzeń pod działaniem pola magnetycznego cewki dąży do zajęcia położenia w którym energia pola magnetycznego byłaby największa przy dużej wartości prądu w cewce). Miernik EM można zastosować do pomiaru prądu stałego i przemiennego, jednak ze względu na pobieraną dużą moc (do kilku VA) stosuje się je przede wszystkim do pomiarów w obwodach prądu przemiennego dużej mocy. Mierniki EM charakteryzują się prostą budową i niskim kosztem wytwarzania.

Najczęściej są stosowane jako mierniki tablicowe oraz laboratoryjne średniej dokładności (klasa 0,5%) do pomiaru prądu i napięcia przemiennego o częstotliwości do ok. 500Hz. Mierniki EM buduje się na zakresy:

1. amperomierz 1mA - 40A (rzadko spotykane są do 300A)

2. woltomierz 6 - 600V (o małej częstotliwości do 300Hz, przy czym mierzą one wartości skuteczne. Przy prądzie stałym mają one mniejszą dokładność).

Mierniki ilorazowe

Mierniki ilorazowe są odmianą odpowiednich mierników, tzw. magnetoelektrycznych, elektromagnetycznych i elektrodynamicznych. Organ ruchomy miernika składa się z dwóch cewek połączonych mechanicznie w uzwojeniach w których płyną dwa niezależne prądy I₁ oraz I_2. Na ten organ ruchomy działają dwa niezależne momenty napędowe Mn₁ i Mn₂ o

przeciwnych kierunkach.

0

- +

rdzeń ferromagnetyczny cewki

N S

nadbiegunniki

W mierniku ilorazowym nie ma sprężynek spiralnych, więc ustalone wychylenie organu ruchomego będzie wtedy, gdy M₁ = M₂. Mierniki ilorazowe są stosowane do pomiarów rezystancji izolacji częstotliwości i kąta fazowego.

Mierniki ferro i elektrodynamiczne

Zasada działania tych mierników polega na wzajemnym oddziaływaniu dwóch cewek, przez które płynie prąd. Moment zwracający wytwarza się za sprawą sprężynek spiralnych z materiału nieferromagnetycznego, stanowiącego także doprowadzenie prądu do cewki ruchomej. W zależności od przeznaczenia miernika elektrodynamicznego cewki są połączone szeregowo, równolegle lub przez każdą z nich przepływa prąd z różnych obwodów elektrycznych:

1. amperomierze - cewki połączone szeregowo lub równolegle

2. woltomierze - cewki połączone szeregowo

3. watomierze - cewka prądowa (nieruchoma jak w amperomierzu) i cewka napięciowa (ruchoma jak w woltomierzu)

Mierniki elektrodynamiczne mają skomplikowaną konstrukcję i mechanicznie małą wytrzymałość. Są stosowane w przyrządach laboratoryjnych klasy 0,1 i 0,2 takich jak amperomierze i woltomierze skutecznej wartości prądu przemiennego, woltomierze prądu stałego i przemiennego oraz waromierze prądu przemiennego.

Wychylenie wskazówki miernika ED przy pomiarach prądu stałego jest identyczna jak przy pomiarach prądu przemiennego o takich samych wartościach skutecznych (częstotliwość prądu przemiennego w obu cewkach i fazy muszą być takie same). Tę zaletę wykorzystuje się do wzorcowania mierników ED za pomocą dokładnych metod stałoprądowych, a następnie używa się mierników wartości skutecznych. Mierniki elektrodynamiczne mierzą poprawnie skuteczną wartość prądu odkształconego.

- MED 1

2

IIIIIIIIIIII

-MFD

1 - cewka nieruchoma

2 - cewka ruchoma

3 - rdzeń ferromagnetyczny

1

3

2

MIERNIKI STOSOWANE W PRACOWNI

1.WOLTOMIERZ - jest przyrządem przeznaczonym do pomiarów napięcia elektrycznego. Każdy taki przyrząd posiada minimum 2 zaciski, które za pomocą przewodów łączy się z odpowiednimi punktami obwodu elektrycznego. Na tarczy podziałkowej przyrządu znajduje się symbol jednostki wielkości mierzonej (napięcie elektryczne) - litera V.

Niekiedy przyrząd wyposażony jest w przełącznik zakresów. Każdej pozycji przełącznika odpowiada cyfra oznaczająca zakres napięcia mierzonego. Często zamiast przełącznika umieszczone są dodatkowe zaciski, opisane cyframi oznaczającymi zakres.

Woltomierze przeznaczone do pomiarów napięcia stałego mają jeden zacisk, oznaczony +. Łączy się go z punktem obwodu elektrycznego, którego potencjał jest wyższy, niż potencjał innego punktu obwodu połączonego z drugim zaciskiem woltomierza. Woltomierz włącza się do obwodu zawsze równolegle.

Przyrząd pomiarowy włączony do badanego obwodu elektrycznego pobiera z niego energię elektryczna, która zamienia się w nim na energię mechaniczną ruchu obrotowego organu ruchomego. Włączenie więc przyrządu do układu powoduje występowanie błędów pomiarowych.

W omawianym przypadku woltomierz będzie mierzył napięcie

Iv * Rv = I₁ *Ri

a nie

I * R ₁

Błąd pomiarów będzie tym mniejszy im większa jest rezystancja woltomierza(im mniejszy będzie prąd pobierany przez woltomierz).

Rezystancja woltomierza ME wynosi zwykle od 1000 Ω/V do 100 KΩ/V.

Rozszerzenie zakresu pomiarowego woltomierza uzyskuje się łącząc go szeregowo z

miernikiem rezystor dodatkowy zwany posobnikiem.

Rd = Rv(n-1)

gdzie:

Rd- rezystancja posobnika,

Rv- rezystancja woltomierza,

n- krotność rozszerzenia zakresu.

2.AMPEROMIERZ- jest to przyrząd przeznaczony do pomiarów natężenia prądu elektrycznego. Buduje się go w oparciu o zasadę działania miernika ME,EM,ED.

Miernik ME z zasady działania jest amperomierzem. Ze względów termicznych prąd płynący przez cewkę i sprężyny (lub taśmy) na ogół nie przekracza 25 mA.

Najmniejszy wynosi kilka μA. W celu zwiększenia zakresu znamionowego amperomierza ponad 25 mA, bocznikuje się cewkę miernika za pomocą miernika o rezystancji:

Rb = Ra/n-1

gdzie: Rb- rezystancja bocznika,

Ra- rezystancja cewki, sprężyn i doprowadzeń,

n- krotność natężenia zakresu

Amperomierz ME ma zawsze jeden zacisk oznaczony symbolem +, a drugi zacisk

symbolem -, lub zakresem miernika. Potencjał zacisku dodatniego powinien być przy normalnej pracy miernika zawsze wyższy od potencjału drugiego zacisku. Na tarczy podziałowej przyrządu znajduje się symbol jednostki wielkości mierzonej (natężenia prądu elektrycznego) - A.

Amperomierz włącza się do obwodu pomiarowego zawsze szeregowo.

Bocznik rozszerzający zakres pomiarowy amperomierza przyłącza się do zacisków miernika, a wiec równolegle.

I Rb

I=j n =I:j

Ra

3.AMPEROMIERZ EM - miernik EM ma moment napędowy zależny od wartości skutecznej prądu płynącego przez cewkę i jest on w zasadzie miernikiem prądu. Zakres pomiarowy amperomierza EM zmieniany jest liczbą zwojów cewki przyrządu, gdyż jej przepływ w określonym typie miernika ma wartość stałą (stosuje się sekcjonowanie cewki miernika dla różnych zakresów). Zakres pomiarowy budowanych amperomierzy wynosi od 1mA do 30mA. Mierniki o zakresach niższych wykazywały by zbyt dużą, rezystancję wobec wielkiej liczby zwojów cewki; mierniki o wyższych zakresach byłyby zbyt wrażliwe na pole magnetyczne przewodów doprowadzających. Boczników nie stosuje się przy amperomierzach EM głównie ze względu na znaczny pobór mocy, jak również w stanie dodatkowego uchylenia.

4.WOLTOMIERZ EM - przyrząd ten ma cewkę i rdzeń ferromagnetyczny, tak samo jak amperomierze. Cewka ta jest wielozwojowa, przeznaczona na niewielki zakres prądowy i na bezindukcyjny posobnik

U = j * Z

Zakres pomiarowy woltomierza zmieniamy przez zmianę liczby zwojów cewki oraz przez zmianę rezystancji posobnika. Amperomierz, tak jak woltomierz ma przemieszczenie organu ruchomego; pobiera energię z obwodu kontrolowanego, co jest przyczyną występowania błędu pomiaru. Błąd pomiaru jest tym mniejszy, im mniejsza jest rezystancja wewnętrzna amperomierza. Rezystancja wewnętrzna amperomierzy wynosi zwykle kilkadziesiąt milionów, a mikroamperomierzy - kilkaset omów.

5.MIERNIK UNIWERSALNY (MU) - jest to wielozakresowy miernik magnetoelektryczny, z prostownikiem. Umożliwia on pomiar prądów i napięć stałych oraz wartości skutecznych prądów i napięć przemiennych. Mierniki uniwersalne mają zazwyczaj dwie podziałki. Jedną z nich oznaczoną symbolem - wykorzystuje się przy pomiarach prądów stałych, drugą oznaczoną symbolem przy pomiarach napięć i prądów przemiennych sinusoidalnych 50 Hz. Klasa dokładności mierników z reguły jest bardzo słaba(1,5 - 2,5~). Sucha bateria umieszczona w obudowie umożliwia także pomiar rezystancji. Przy pomiarach rezystancji wykorzystuje się odrębną podziałkę wyskalowaną, w omach - niektóre umożliwiają również pomiary pojemności i temperatury.

6.WATOMIERZ - jest przyrządem przeznaczonym do pomiaru mocy w obwodach prądu stałego i mocy czynnej w obwodach prądu przemiennego. Działa na zasadzie miernika elektrodynamicznego lub ferromagnetycznego.

Ma on dwie cewki: nieruchomą cewkę prądową o małej rezystancji, którą do układu włącza się poprzez zaciski prądowe, szeregowo z obciążeniem (jak amperomierz). Drugą ruchomą cewkę napięciową o dużej rezystancji, do układu włącza się poprzez zaciski napięciowe, równolegle z obciążeniem (jak woltomierz). Odchylenie wskazówki miernika jest proporcjonalne do iloczynu prądu w cewce prądowej, napięcia na cewce napięciowej i współczynnika mocy cosφ- kąta przesunięcia między prądem i napięciem.

Na tarczy podziałkowej watomierza znajduje się symbol jednostki wielkości mierzonej (mocy czynnej) - W. Watomierze elektrodynamiczne i ferrodynamiczne stosuje się zarówno do pomiarów technicznych jak i do pomiarów laboratoryjnych mocy czynnej. Stosowane najczęściej przy częstotliwości przemysłowej (5O Hz), lecz także przy częstotliwościach do około 500 Hz. Watomierze przenośne są, zwykle wykonywane jako wielozakresowe z podziałką cechowaną w działkach. Moc czynną wskazywaną przez taki przyrząd oblicza się mnożąc wartość odczytywanych dziatek przez stałą, watomierza Kp, odpowiadającą wybranemu zakresowi pomiarowemu przyrządu

P_w = K_p ·α , Kp = (U_n·I_n) /α_max

gdzie: U_n i I_n to wartości znamionowe prądu i napięcia, podane na zaciskach, albo stykach przełączników zakresów prądowych i napięciowych.

W watomierzu można za pomocą przełączników- prądowego i napięciowego nastawić zakres prądowy i napięciowy niezależnie od siebie. Dowolnie przyjęta, wartość mocy zmierzonej można otrzymać przy różnych wartościach prądu, napięcia i współczynnika mocy, przy czym może się okazać, że obwód prądowy, albo obwód napięciowy watomierza jest przeciążony, chociaż mierzona moc jest mniejsza od wartości znamionowej mocy dla wybranego zakresu. Dlatego zakres pomiarowy watomierza należy określić nie tylko jego mocą znamionową, lecz także znamionowymi wartościami prądu i napięcia. Zaciski miernika odpowiadające początkowi cewki prądowej i napięciowej są oznaczone gwiazdką.

Sposób włączenia miernika pokazano na poniższym rysunku:

*

* W

R

7. MOMIERZE MAGNETOELEKTRYCZNE - stosuje się do pomiarów rezystancji. Rozróżnia się omomierze szeregowe i równoległe. W omomierzu szeregowym cewką miernika ME jest włączone szeregowo źródło zasilania Uz i Rd. Obwód pomiarowy omomierza szeregowego jest następujący:

Przy założeniu, że U_z = const, prąd I_x jest odwrotnie proporcjonalny do wartości mierzonej Rx względem zależności:

U_z

I_x = R_w + R_d + R_x

Omomierz, który jest miliamperomierzem jest wyskalowany w omach. Za pomocą. rezystancji R_d, przy zwartych zaciskach ,,a” i ,,b” ustawia się wskazówkę omomierza na pozycji R_x = 0, co odpowiada maksymalnej wartości prądu I_x płynącego w obwodzie, tzn.

U_z

I_x = R_w+ R_d

Natomiast dla Rx = ∞ prąd Ix = 0. Po dołączeniu rezystora Rx do zacisków ,,a” i ,,b” omomierz wskaże wartość mierzonej rezystancji. Podziałka omomierza szeregowego jest nieliniowa.

Zakresy pomiarowe omomierza szeregowego zawierają się w przedziale od 1kΩ do100kΩ.

Do pomiaru małych rezystancji Rx=0,1Ω do1kΩ stosuje się omomierze równoległe, w których mierzona rezystancja Rx jest połączona równolegle z miliamperomierzem wyskalowanym w omach. Podziałka omomierza równoległego jest odwrócona w stosunku do podziałki omomierza szeregowego, klasa dokładności tych omomierzy to 1,5 i 2,5.

8. MEGAOMOMIERZ - jest przyrządem służącym do pomiaru rezystancji rzędu dziesiątek MΩ. Stosuje się go głównie do sprawdzania rezystancji izolacji. Stosowane w praktyce megaomomierze są rozmaitych konstrukcji i rozwiązań. Podstawowy megaomomierz to induktorowy miernik izolacji. W obwodzie prądu znajduje się ustrój magnetoelektryczny oraz prądniczka. Prądniczka jest napędzana za pomocą, korbki dostępnej z zewnątrz obudowy. Przez obrót korbki wymusza się w prądnicy indukowanie SEM, która wymusza przepływ prądu przez dołączony element izolacyjny i ustrój przyrządu. Wskazówka połączona z organem ruchomym ustroju wskazuje na podziałce przybliżoną, wartość mierzonej rezystancji. W zależności od napięcia prądniczki mamy megaomomierze: 250V, 500V, 1000V, 2500V, 5000V. Ponadto spotykamy megaomomierze elektroniczne na napięcia pomiarowe od 10 do 5000V. Odczyt mierzonej rezystancji dokonywany jest bezpośrednio ze skali miernika analogowego z niedokładnością.± 3% do ± 5%.

9. MOSTEK WHEATSTONE`A

Rx I₁ C I₂ R₂

Jedno z ramion mostka stanowi mierzona rezystancja Rx, pozostałe rezystancje R₂, R₃, R₄ są znane i spełniają rolę wzorców. Mostek zasilany jest ze źródła o napięciu U i rezystancji wewnętrznej Rw. W przekątnej mostka znajduje się galwanometr statyczny o rezystancji wewnętrznej R₀. Mostek znajduje się w równowadze, gdy napięcie Uo jest równe zero. Przez galwanometr nie płynie wtedy prąd (I₀ = 0 ). Zachodzi wówczas równość prądów I₁ = I₂ i I₃ = I₄ oraz spadków napięć na rezystorach I₁ Rx = I₃R₃ i I₂R₂ = I₄R₄.

Przekształcając powyższe wzory otrzymamy warunek równowagi:

RxR₄ = R₂R₃

z którego wyliczamy Rx

R₂R₃

Rx = R₄­

Mostek Wheatstone'a można doprowadzić do równowagi dwoma sposobami:

a) zmieniając R₂ przy stałym stosunku rezystancji sposób ten stosowany

jest w mostkach laboratoryjnych o dużej dokładności (od 0,001% do 0,1%)

R₃

R₄ = const. R₃

b) zmieniając stosunek rezystancji R₄ przy stałej rezystancji R₂. Sposób ten

stosowany jest w mostkach technicznych o ograniczonej dokładności (od 1%do 3%).

Stosunek R₃ /R₄ zmienia się w sposób ciągły.

Wszystkie elementy włącznie z baterią zasilającą znajdują się we wspólnej obudowie.

Napięcie zasilające mostek - jego dolna graniczna wartość określona jest wymaganą czułością układu, górne graniczne wartości napięcia ograniczone są obciążalnością elementów rezystancyjnych w gałęziach mostka, jest to szczególnie ważne gdyż nie ma żadnego wskaźnika rozpływu prądów. Mostkiem Wheatstone'a można mierzyć rezystancję o wartości od 1Ω do 10 ⁶Ω.

10. Techniczny mostek Wheatstone'a.

Na obudowie znajdują, się dwa zaciski, do których dołącza się badany rezystor. Pokrętło na obudowie z symbolami ,,0,01 z” i ,,z” służy do łączenia zacisków, zaś pokrętło stosunkowe z oznaczeniami ,,0,01”, ,,0,1”, ,,1”, ,,10”, ,,100” i ,,1000” jest przełącznikiem rezystancji R₂. W środkowej części przyrządu znajdują się tarcze podziałkowe z dwoma podziałkami:

• górna podziałka z zerem pośrodku jest podziałką wbudowanego galwanometru magnetoelektrycznego,

• dolna to ruchoma sprężyna z pokrętłami i stykiem ślizgowym, ślizgającym się po odcinku drutu, na którym nawinięto rezystory stosunkowe mostka.

Wewnątrz przyrządu jest bateria zasilająca układ pomiarowy. Pomiar polega na załączeniu napięcia zasilającego baterię (pokrętło w pozycji ,,0,0lz”), przyciśnięcie przycisku załączającego galwanometr i doprowadzeniu do równowagi mostka (wskazówka na galwanometrze na zerze) za pomocą pokrętła sprawny ze stykiem ślizgowym. Wartość rezystancji mierzonej oblicza się z podziałki ruchomej pomnożonej przez wskaźnik z pokrętła stosunkowego. Zaciski ,,G” i ,,Z” umożliwiają dołączenie zewnętrznego (bardziej czułego) galwanometru (,,G”) i zewnętrznego źródła zasilania (,,Z”). Laboratoryjny mostek Wheatstone'a służy do pomiaru rezystancji w zakresie od 1Ω do 10⁶ Ω).

11. Mostek Thomsona.

R_P

Rx = R_N R

Układ sześciotarczowego mostka Thomsona przeznaczony jest do pomiaru małych wartości rezystancji zawartych w granicach od 1Ω do 10^-6 Ω. W układzie tym wyeliminowany został wpływ rezystancji przewodów łączących, który w czteroramiennym mostku Wheatstone'a ograniczał dolny zakres pomiarowy do 1Ω. Rezystancje Rp i Rp' oraz R i R' o wartościach odpowiednio dużych (rzędu setek lub tysięcy omów) muszą spełniać warunek:

Warunek równowagi mostka Thomsona wyprowadza się analogicznie jak dla mostka

Wheatstone'a: Rp

R_X = R_N R + k

r Rp'R - RpR'

przy czym k = R Rp'+R'+ r

Współczynnik korekcyjny k można zaniedbać dla pomiarów, w których rezystancja przewodu r jest mniejsza od rezystancji Rx i można ją pominąć (r ≈ 0). Jeżeli rezystancja przewodu łączącego r jest porównywalna z rezystancją badaną, Rx, zaniedbanie współczynnika korekcyjnego k może stanowić znaczący błąd.

W praktyce spotyka się dwa rodzaje mostków Thomsona:

• techniczny mostek Thomsona,

• laboratoryjny mostek Thomsona.

Techniczny mostek Thomsona służy do szybkich, ale niezbyt dokładnych pomiarów małych rezystancji. Obsługa jest taka sama jak technicznego mostka Wheatstone'a.

Od technicznego mostka Wheatstone'a różni się liczbą zacisków - techniczny mostek Thomsona ma cztery zaciski, z których dwa skrajne służą do połączenia mostka z zaciskami prądowymi, a dwa środkowe z zaciskami napięciowymi rezystora badanego. Techniczny mostek Thomsona wymaga zewnętrznego zasilania o natężeniu ok. 0,5A.

Laboratoryjny mostek Thomsona służy do dokładnych pomiarów małych rezystancji. Aby wykonać pomiar laboratoryjnym mostkiem Thomsona należy dwa rezystory - badany Rx i (porównawczy) wzorcowy RN połączyć szeregowo (ich zaciski prądowe) i zasilić z zewnętrznego źródła prądowego. Następnie zaciski napięciowe obu wymienionych rezystorów połączyć odpowiednio: od rezystora RN do zacisków ,,1” i ,,2” oznaczonych przez ,,N” i od rezystora Rx do zacisków ,,1” i ,,2” oznaczonych przez ,,X”.

12. GALWANOMETR MAGNETOELEKTRYCZNY (STATYCZNY)

Galwanometr statyczny jest przyrządem o przetworniku magnetoelektrycznym.

Wykorzystywany jest jako wskaźnik zera w zerowych układach porównujących

(mostki, kompensatory, itp.). Charakteryzuje się dużą czułością uzyskaną

dzięki:

• zmniejszeniu momentu tarcia przez zastąpienie łożyskowania na czopach zawieszeń cewki ruchomej na taśmach z brązu,

• zmniejszenie masy organu ruchomego przez zastąpienie materialnej wskazówki wskazówką świetlną, która dodatkowo powoduje dwukrotne zwiększenie czułości oraz przez wyeliminowanie ramki aluminiowej tworzącej korpus cewki i będącej równocześnie tłumikiem. Najważniejszym parametrem galwanometru jest stała prądowa, która jest rzędu 10 ^-9do 10 ^-11A.

13. GENERATORY POMIAROWE.

Generatory pomiarowe są to źródła wzorcowych sygnałów doprowadzonych do wejścia obiektów badanych. Konstrukcyjnie generatory są układami elektronicznymi wytwarzającymi sygnały wyjściowe o ściśle określonych parametrach.

Najważniejsze wymagania stawiane generatorom pomiarowym dotyczą:

• zakresu częstotliwości,

• możliwości przestrajania i odczytu częstotliwości w sposób ciągły,

• stabilność częstotliwości,

• możliwość regulacji i odczytu napięcia wyjściowego,

• stabilność napięcia wyjściowego i jego niezależność od częstotliwości,

• małych zniekształceń generowanych przebiegów.

Generatory sygnałów sinusoidalnych są wytwarzane na zakres częstotliwości od 10^-3

do 10¹¹ Hz.

14. OSCYLOSKOP.

Oscyloskop jest podstawowym i najbardziej uniwersalnym urządzeniem pomiarowym. Jest stosowany w laboratoriach oraz w przemyśle. Służy do pomiarów, obserwacji i analizy kształtu czasowych przebiegów okresowych lub nieokresowych napięcia i prądu, do pomiarów wartości częstotliwości, kąta fazowego, wyznaczenia charakterystyk elementów nieliniowych, pętli histerezy materiałów magnetycznych.

Charakteryzuje się dużą, rezystancją wejściową, w miarę dużą czułością napięciową dużym zakresem częstotliwości badanych przebiegów 0-10MHz (gigaherce są równe 10⁹Hz) przez zastosowaniu odpowiednich ulepszeń wzmacniaczy, lampy oscyloskopowej, itp. można uzyskać pasmo do 20GHz. Oscyloskopy buduje się jako jedno i dwu strumieniowe. W oscyloskopach dwustrumieniowych można obserwować dwa niezależne od siebie przebiegi elektryczne i porównywać je.

Współczynnik odchylania wyrażony jest w V/dz (w terminologii angielskiej działkę

oznacza się div od ang. division) i określa czułość oscyloskopu, mówi o wyskalowaniu

osi pionowej. Współczynnik podstawy czasu wyrażany jest w ms/dz (ang. ms/div)

i określa wyskalowanie w czasie osi poziomej.

PŁYTA CZOŁOWA OSCYLOSKOPU HC 3502C I JEJ OPIS

OPIS PŁYTY CZOŁOWEJ OSCYLOSKOPU HC 3502C

19 - Przełącznik zasilania: ON włączony, OFF - wyłączony

MODUŁ OBRAZU

12 - Wyjście (końcówka) sygnału kalibratora.

Przebieg prostokątny Up - p =0,5V f= 1kHz

20 - Potencjometr regulacji ostrości obrazu

21 - Potencjometr regulacji jaskrawości obrazu

22 - Regulator równoległości linii podstawy czasu

MODUŁ WYZWALANIA (TRIGGER)

7 - Pokrętło regulacji położenia przebiegów w poziomie

8 - Przycisk rozciągu podstawy czasu (5razy)

9 - Przełącznik skokowej regulacji okresu podstawy czasu. Obrót przełącznika w

prawo skrajne położenie włącza tryb odchylania X-Y.

Warunkiem uzyskania kalibrowanej wartości podstawy czasu jest ustawienie

potencjometru 10 w prawym skrajnym położeniu.

10 - Potencjometr płynnej regulacji okresu podstawy czasu

11 - Wejście (BNC) zewnętrznego sygnału wyzwalającego

13 - Potencjometr regulacji poziomu wyzwalania

14 - Przyciski trybu wyzwalania AUTO - podstawa czasu działa nawet przy braku

sygnału na wejściu oscyloskopu

15 - przycisk wyboru zbocza wyzwalającego

16 - przełącznik rodzaju sprzężenia sygnałów wyzwalających

AC - wszystkie składowe sygnału są przenoszone do obwodów generatora

Impulsów wyzwalających - praca normalna

HR REJ - sprzężenie poprzez filtr dolnoprzepustowy

TV - do generatora impulsów wyzwalających doprowadzany jest kompletny

sygnał TV

17 - Przycisk uziemiający

18 - Przełącznik źródła sygnału wyzwalającego:

INT - sygnałem wyzwalającym jest suma przebiegów wejściowych obu

kanałów

CH-A - sygnałem wyzwalającym jest przebieg z kanału A, z tym że przy pracy jednokanałowej z aktualnego kanału

CH-B - sygnałem wyzwalającym jest przebieg kanału B z uwagą jak wyżej

EXT - impulsy wyzwalające są wytwarzane z przebiegu zewnętrznego doprowadzonego do gniazda 11

MODUŁ ODCHYLANIA PIONOWEGO (VERTICAL)

1 - Gniazdo wejściowe (BNC) sygnału kanału A (CH-A)

2 - Przełącznik rodzaju sprzężenia kanału A

AC: sprzężenie pojemnościowe sygnału wejściowego; składowe stałe sygnału blokowane

GND: wejście wzmacniacza odchylania, pionowego na potencjale zerowym

DC: wszystkie składowe sygnału wejściowego są przenoszone na obwody wejściowe i wyświetlane na ekranie

3 - Przyciski trybu odchylania pionowego:

A - wciśnięcie uruchamia odchylanie sygnału kanału

B - wciśnięcie uruchamia odchylanie sygnału kanału

ADD - wciśnięcie uruchamia odchylanie sumą sygnałów A i B. Odwrócenie polaryzacji kanału B przyciskiem 24 (INVERT) powoduje wyświetlanie na ekranie różnicy przebiegów A i B.

DUAL - wciśnięcie przycisków A i B uruchamia tryb dwukanałowy. W zakresie 0.5ms/dz do 0,2µ/dz przebiegi są siekane (CHOPPING) z częstotliwością ok. 200kHz. W zakresie 0.5 ms/dz do 0.2 s/dz kanały są przełączane przemiennie(ALT)

4 - Potencjometr płynnej regulacji czułości (rozciąganie przebiegu w pionie) kanału A

5 - Przełącznik zakresów czułości wejściowej (VOLTS/DIV) kanału A. Warunkiem

uzyskania kalibrowanej wartości tłumienia jest ustawienie potencjometru 4 w

prawym skrajnym położeniu

6 - Pokrętło regulacji położenia w pionie przebiegu kanału A

23 - Pokrętło regulacji i położenia w pionie przebiegu kanału B (CH-B)

24 - Przycisk odwracania polaryzacji kanału B (wciśnięcie odwraca fazę)

25 - Przełącznik czułości wejściowej (VOLTS/DIV) kanału B (jak dla kanału A (5))

26 - Potencjometr płynnej regulacji czułości (rozciąganie przebiegu w pionie) kanału

B

27 - Gniazdo wejściowe (BNC) sygnału kanału B (CH-B)

28 - Przełącznik rodzaju sprzężenia kanału B. Parametry jak dla kanału A (2)

29 - Włącznik funkcji testowania biernych podzespołów elektronicznych

(COMP.TEST)

15. WOLTOMIERZ LAMPOWY.

Woltomierz lampowy jest urządzeniem pomiarowym przeznaczonym do pomiarów napięć stałych i przemiennych w zakresie częstotliwości od 20Hz do 500MHz.

W porównaniu z woltomierzami elektromechanicznymi charakteryzuje się dużą impedancją wewnętrzną i małym poborem mocy z obwodu kontrolowanego. Dokładność pomiaru woltomierzy lampowych wynosi ok. 2,5%. Odczyt wielkości mierzonej na mierniku analogowym. Przyrząd wymaga zasilania zewnętrznego.

16. WOLTOMIERZ CYFROWY.

Woltomierz cyfrowy jest przyrządem, w którym wynik pomiaru mierzonej wielkości jest wyświetlany w postaci cyfr. Woltomierz samoczynnie powtarza pomiar co 8, 4, 2, 1 sek.

Zaletami woltomierzy cyfrowych w porównaniu z woltomierzami analogowymi są:

• większa dokładność pomiarów,

• automatyczny wybór polaryzacji,

• możliwość przesyłania wyników na odległość,

• możliwość rejestracji wyników.

17. MULTIMETR CYFROWY.

Równie często jak woltomierz cyfrowy spotykanym przyrządem jest multimetr cyfrowy. Multimetr cyfrowy zawiera cyfrowy woltomierz napięcia stałego oraz przetworniki innych wielkości na napięcie stałe. Możliwy jest zwykle pomiar następujących wielkości: napięcie stałe, wartość skuteczna napięcia przemiennego, prąd stały, wartość skuteczna prądu przemiennego, rezystancja.

Niektóre multimetry umożliwiają także pomiar częstotliwości, pojemności, kontrole diod i tranzystorów, a po wyposażeniu w specjalne czujniki także pomiar temperatury.

Multimetry cyfrowe wytwarzane są jako:

• przyrządy laboratoryjne najczęściej zasilane z sieci, klasy dokładności:

0,05; 0,1; 0,2;

• przyrządy przenośne zasilane z baterii, klasy dokładności: 0,5; 1; 1,5.

18. CZĘSTOŚCIOMIERZ.

Częstościomierz jest przyrządem służącym do pomiaru częstotliwości drgań elektrycznych. Do pomiaru częstotliwości w zakresie 20 do 100Hz, a szczególnie w zakresie częstotliwości sieciowych, wykorzystuje się częstościomierze języczkowe. Częstościomierz języczkowy o ustroju elektromagnetycznym zawiera cienkie blaszki ustrojowe na częstotliwość dwukrotnie większą od częstotliwości opisanej na tarczy podziałkowej przyrządu. Blaszki te znajdują, się w polu magnetycznym elektromagnesu zasilanego z obwodu kontrolowanego. W drgania wpada tylko ta blaszka, której częstotliwość zmian przyłożonego napięcia (blaszka w okresie zmienności napięcia zasilającego jest przyciągana przez elektromagnes dwukrotnie).

Częstościomierz włącza się do układu tak jak woltomierz - równolegle. Pomiar wyższych częstotliwości umożliwia częstościomierz cyfrowy.

POMOCNICZY SPRZĘT POMIAROWY

1. Rezystor nastawny - suwakowy.

W pracy może być wykorzystywany w układach elektrycznych jako potencjometr lub jako rezystor szeregowy:

- Potencjometr: Służy do nastawiania w obwodzie żądanej wartości napięcia. Potencjometr ma na obudowie trzy zaciski. Dwa są położone z początkiem rezystora, trzeci zacisk położony jest ze stykiem ruchomym. Styk ruchomy może poruszać się między stykami skrajnymi. Wartość rezystancji występująca między stykiem ruchomym a końcem potencjometru jest zmienna i zależy od położenia styku ruchomego względem końca. Jeśli do zacisków skrajnych potencjometru doprowadzi się napięcie źródła, to zmieniając położenie styku ruchomego można na wyjściu ustawić wartość napięcia od 0 do max.

- Rezystor szeregowy : Wykorzystuje się go do zmiany natężenia prądu

w obwodzie. W tym celu wykorzystuje się dwa zaciski. Jeden połączony

z jednym końcem rezystora, a drugi połączony ze stykiem ruchomym.

Wielkość rezystancji zależy od położenia styku ruchomego względem

końca rezystora.

Potencjometr Rezystor szeregowy

2. Rezystor nastawny - dekadowy.

Występuje w układach elektrycznych jako rezystor o znanej wartości rezystancji. Składa się z kilku (4 do 6) dekad. Każda dekada zawiera zestaw rezystorów o jednakowej wartości rezystancji. Poszczególne dekady różnią się między sobą dziesięciokrotnie. Pozycje pokręteł dekad są opisane w omach (Ω). Na płycie czołowej rezystora znajdują się dwa zaciski połączone z jego końcami oraz jeden zacisk połączony z obudową, która przy stosowaniu rezystora w obwodzie prądu przemiennego stanowi ekran i powinna być uziemiona.

3. Kondensator dekadowy.

Jest to kondensator, którego pojemność można nastawić w sposób skokowy. Składa się z kilku dekad, z których każda zawiera 10 kondensatorów o jednakowej pojemności połączonych równolegle. Zmiana pozycji pokrętła dekady odpowiada dołączeniu lub odłączeniu odpowiedniej liczby kondensatorów. Pozycje pokręteł są opisane w jednostkach pochodnych - faradach (F).

Na płycie czołowej kondensatora znajdują się trzy zaciski, z których dwa są połączone ze zmienną pojemnością dekady a trzeci połączony z obudową, która w czasie normalnej pracy powinna być uziemiona.

4. Indukcyjność dekadowa.

Składa się z kilku dekad. Każda dekada to zespół cewek dołączonych do przełączników. Przez zmianę położenia pokręteł przełączników dołącza się lub odłącza cewki, przez to zmienia się indukcyjność wypadkowa. Położenia pokręteł są opisane w henrach (H). Zmiana indukcyjności występuje między dwoma zaciskami odpowiednio oznakowanymi, trzeci zacisk to uziemienie obudowy.

5. Transformator.

Transformator jest urządzeniem zmieniającym napięcie przemienne U₁ i prąd przemienny I₁

Na napięcie przemienne U₂ i prąd przemienny I_2. Składa się on z rdzenia stanowiącego zamkniętą drogę dla strumienia magnetycznego i dwu nawiniętych na nim uzwojeń: pierwotnego i wtórnego. Do uzwojenia pierwotnego doprowadza się energię elektryczną. Uzwojenie o większej wartości znamionowej napięcia nazywa się uzwojeniem górnego napięcia, uzwojenie o mniejszej wartości znamionowej napięcia - uzwojeniem dolnego napięcia. Przekładnia transformatorowa wyraża się stosunkiem napięć znamionowych lub liczby zwojów uzwojenia górnego napięcia i dolnego napięcia. Często uzwojenie wtórne ma kilka odczepów. Można wtedy w jednym transformatorze uzyskiwać kilka różnych przekładni.

6. Autotransformator.

Jest szczególnym rozwiązaniem transformatora dwuuzwojeniowego, w którym uzwojenie pierwotne położone jest galwanicznie z uzwojeniem wtórnym.

I₁ A

Przekładnią nazywamy stosunek napięć w stanie jałowym U1/U2, który (przy założeniach, ze I₀, ∆p i ∆U na L i R) równy jest stosunkowi liczby zwojów.

Gdzie:

Z₁ - Całkowita liczba zwojów strony górnej (A-X)

Z₂ - Liczba zwojów po stronie dolnej (a-x)

Za pomocą autotransformatora można zmieniać napięcia w zakresie od 0 do 250V, pokręcając pokrętłem.

Końce uzwojenia wtórnego są, połączone z zaciskami umieszczonymi na obudowie autotransformatora. Między tymi zaciskami występuje napięcie wtórne, którego wielkość zależy od położenia pokrętła. Wadą autotransformatora jest to, ze przenosi on wszelkiego rodzaju zaburzenia powstałe w jednej sieci bezpośrednio do drugiej sieci.

7. Przekładnik prądowy.

Jest to transformator przetwarzający mierzony prąd przemienny na wprost proporcjonalny prąd o mniejszej wartości. Wielkością charakterystyczną dla przekładnika prądowego jest znamionowa przekładnia prądowa (stosunek znamionowej wartości prądu pierwotnego I_PN do znamionowego prądu wtórnego I_SN).

I_PN

K_IN =

I_SN

Przekładnik jednoprzekładniowy jest zbudowany z dwóch cewek, odizolowanych od siebie, i nawiniętych na zamknięty rdzeń ferromagnetyczny o malej stratności.

Liczba zwojów uzwojenia pierwotnego jest tym mniejsza im większa jest wartość pierwotnego prądu znamionowego. Dla dużych prądów uzwojenie pierwotne jest wykonane w kształcie szyny przechodzącej przez środek rdzenia (jeden zwój). Zaciski pierwotne przekładnika, oznaczone P1 i P2 (K i L) dołączone są do obwodu prądu mierzonego. Zaciski wtórne oznaczone literami S1 i S2 (k i l ) łączy się z przyrządami prądowymi.

Uzwojenie wtórne musi być zwarte małą impedancją (pracuje w warunkach zbliżonych do stanu zwarcia). Impedancję stanowią szeregowo połączone: amperomierz i cewka prądowa watomierza (waromierza, licznika energii elektrycznej, przekaźnika).

Znormalizowane wartości prądu pierwotnego to: 10, 15, 20, 30, 50, 75, 100 (A) Znormalizowane wartości prądu wtórnego 5A i 1A(gdy odległość przekładnika od mierników jest duża).

Znormalizowane klasy dokładności : 0,1; 0,2; 0,5; 1; 3; 5 , a dla zabezpieczeń 5P i 10P. Zadanie przekładników prądowych to pomiar dużych prądów przemiennych jak również odizolowanie mierników od badanego obwodu wysokiego napięcia.

8. Przekładnik napięciowy.

Jest to transformator pomiarowy przetwarzający napięcie mierzone na napięcie Us(100, 110, 200V). Przekładnik napięciowy umożliwia pomiar wysokiego napięcia za pomocą przyrządów niskiego napięcia, w warunkach bezpiecznych dla pomiarowca. Przekładnik jednoprzekładniowy jest zbudowany z dwóch cewek odizolowanych od siebie, nawiniętych na zamkniętym rdzeniu ferromagnetycznym. Do zacisku A,B (M,N) uzwojenia pierwotnego doprowadzane jest wysokie napięcie Up. Do zacisków a,b (m,n) uzwojenia wtórnego są, połączone (równolegle) :woltomierz, obwody napięciowe watomierza, waromierza, licznika energii elektrycznej, przekaźników.

Przekładniki napięciowe pracują, w warunkach zbliżonych do stanu jałowego transformatora.

Znormalizowane klasy dokładności: 0,1; 0,2; 0,5; 1;3

Dla przekaźników: 3P; 5P

Przed zwarciem, przed przeciążeniem zabezpiecza się przekładnik napięciowy za pomocą bezpieczników stosowanych w obu przewodach po stronie pierwotnej oraz w nie uziemionym przewodzie po stronie wtórnej. Rdzeń oraz jeden zacisk wtórnego uzwojenia przekładnika zgodnie z wymaganiami BHP powinny być uziemione.

9. Pomiarowe dzielniki napięcia.

a) Rezystancyjne dzielniki napięcia: są zbudowane z wzorcowych rezystorów. Dzielniki przetwarzają mierzone napięcie U1 na napięcie U2 o mniejszych wartościach według zależności:

U1=K_UR x U2

Gdzie:

K_UR = ^Rl+R2 - przekładnia nie obciążonego dzielnika.

^R2

I₁

Rezystancyjne dzielniki napięcia są wykonywane w klasach 0,01; 0,02; 0,05; 0,1. Dokładność przekładu dzielnika zależy od dokładności rezystorów R1 i R2, prądów obciążenia dzielnika, oraz od częstotliwości napięcia wejściowego. Rezystancyjne dzielniki są stosowane przy pomiarach napięcia stałego metodą kompensacyjną, w urządzeniach pomiarowych do zmiany zakresów woltomierzy, których rezystancja wejściowa nie przekracza 100 kΩ/V.

Budowane są też dzielniki napięcia wielodekadowe.

Jeżeli rezystancyjny dzielnik napięcia zbudowany z rezystorów R1 i R2 stosowany jest do podziału napięcia o wielkiej częstotliwości to stosuje się częstotliwościowe kompensację dzielnika napięcia za pomocą pojemności C1 i C2.

I₁

U_we

b) Pojemnościowe dzielniki napięcia

C1

U1

C2 U2

U₁ = K_uc * U₂ K_UC = C₁ * C₂/C₂

Pojemnościowe dzielniki napięcia są wykonywane w klasach dokładności 0,5; 1;2, 5.

Są stosowane do rozszerzenia zakresu napięciowego woltomierzy elektrostatycznych lub woltomierzy elektronicznych wielkiej częstotliwości. Do dokładnego podziału napięcia przemiennego stosuje się indukcyjne zmienniki napięcia.

10. Bocznik

Amperomierze z bocznikami umieszczonymi wewnątrz obudowy buduje się na określone prądy (do 10A lub do 30A).

Do pomiaru prądów większych od podanych są stosowane boczniki zewnętrzne.

Boczniki zewnętrzne mogą być niewymienne tzn. mogą być stosowane tylko z określonym przyrządem na boczniku jest podany numer tego przyrządu.

Boczniki mogą być też wymienne, czyli mogą być stosowane z przyrządami określonego typu.

Na boczniku podane są i spadek napięcia przy prądzie znamionowym i znamionowy prąd.

Mierząc przyrządem - miliwoltomierzem spadek napięcia na boczniku można określić prąd płynący w obwodzie.

I = I2/α max *α

W Polsce znamionowe znormalizowane napięcia na boczniku wynoszą 60 i 150 mV w klasach dokładności 0,05; 0,1; 0,2;.

11. Posobnik

Posobnik służy do zwiększania zakresu woltomierza z napięcia Up do napięcia U gdzie:

KI = U/Up

jest przekładnią posobnika.

Posobnik może być użyty tylko z określonym miernikiem lub miernikiem określonego

typu klasy 0,02; 0,05; 0,1;

Temat: Dobór bocznika posobnika rezystorów ograniczających prąd oraz

potencjometrów.

1 .Dobór bocznika.

Bocznik jest to rezystor, który podłączony równolegle do amperomierza rozszerza zakres pomiarowy tego przyrządu.

R_B

I_B

R_A

I 1 I_A 2

ΔU

Z I Prawa Kirchoffa - dla węzła I = I_A + I _B

gdzie I_A - prąd płynący przez amperomierz

I _B - prąd płynący przez bocznik

Spadek napięcia na amperomierzu ΔU = I_A * R_A

Spadek napięcia na boczniku ΔU = I_B * R_B

Z połączenia równoległego - spadki napięcia na boczniku i amperomierzu są równe

I_A * R_A = I_B * R_B

Z I Prawa Kirchoffa obliczymy, że I_B = I - I_A

Po podstawieniu otrzymujemy I_A * R_A = ( I - I_A) * R_b

R_b =

Dzieląc licznik i mianownik otrzymamy R_b =

Oznaczymy
jako n_A ( n_A =
)

R_b =

Rezystancja wewnętrzna amperomierza R_A =

Gdzie U_A - spadek napięcia na amperomierzu (podany na podziałce miernika)

I_A - zakres pomiarowy amperomierza

Zadanie: Rozszerzyć zakres pomiarowy amperomierza, którego maksymalny prąd wynosi

3A spadek napięcia na rezystancji wewnętrznej 60 mV. tak, aby można było

pomierzyć prąd odbiornika o napięciu 220V i mocy 3300W.

Rozwiązanie:

P = 3300W

U = 220V I = P/U = 3300/220 = 15A

I = Ib + Ia

Ib = I - Ia

U = Ia * Ra

U = Ib*Rb

Ib*Rb = Ia*Ra

(I - Ia)* Rb = Ia*Ra

Rb = Ra/nA-1

n_A= I/Ia

Ra = Ua/ Ia

Ra = 60/3 =20mΩ

n _A = 15/3 = 5

Rb = 20/5-1 = 4mΩ

P = Ib²* Rb = 12²*5 = 720mV = 0,72 W

Boczniki musza być wykonywane z konstantanu i manganinu, ponieważ te materiały

charakteryzują, się małym cieplnym współczynnikiem rezystancji.

2. Posobnik - jego dobór.

Posobnikiem będziemy nazywali rezystor włączony szeregowo z woltomierzem w

celu rozszerzenia zakresu pomiarowego.

Iv

Uv R_V

U

Up Rp

Z II Prawa Kirchoffa U = Uv + Up

Z Prawa Ohma Uv = Rv * Iv

Iv =

Stąd do powyższego równania podstawimy Up = U - U_V

=

Up = Rp * Iv

Iv =

=

RpUv = Rv *

n_v =

Rp = Rv (nv -1)

Rp = Rv *

Rp = Rv (
-1 )

Rv =

Uv,Iv - wielkości podane na podziałce numerycznej

Zadanie: Rozszerzyć zakres pomiarowy woltomierza z 30 na 230V, jeśli maksymalny prąd

płynący przez woltomierz wynosi 3mA

Rozwiązanie:

Uv = 30V

U = 230V

Iv = 3mA

Rv = 30/3 = 10KΩ

nv = 230/30 = 7,6

Rp = 10( 7,6-1 ) = 10 *6,6 = 66KΩ

P = (3 * 10 ³) ² * 66 = 9 * 66 * 10 ³ = 0,594W

3. Dobór rezystorów szeregowych (ograniczających i regulacyjnych)

Rezystory w układach pomiarowych możemy włączać:

a) w sposób szeregowy (regulacja prądów i napięć na odbiorniku)

rezystory włączone w sposób szeregowy mogą :

- skokowo obniżać prąd do określonej wartości

b) równolegle (służy do regulacji napięcia)

-mogą regulować prąd w żądanych zakresach

W obu przypadkach dobierając rezystor musimy uwzględniać dwa parametry :

- rezystancję

- max prąd

Ad.a) W celu dobrania rezystora ograniczającego prądu musimy pamiętać ze oprócz rezystancji rezystora musi być dobry również max. prąd.

Przykład:

Odbiornik o mocy 880W i napięciu znamionowym 220V zasilany jest poprzez

rezystor regulacyjny Rr = 100Ω

Jakie powinny być pozostałe parametry tego rezystora?

Rozwiązanie:

U = 220V

P_odb = 880W

Rr = l00Ω I_odb = P/U = 880/220 = 4A I_r ≥I _odb = 4A

Do odbiornika z powyższego zadania dobrać rezystor ograniczający prąd do 2A.

Rozwiązanie:

R = U/I = 220/2 = 110Ω

R = Rogr + Rodb

Rogr = R - Rodb

P = I ² × Rodb

Rodb = P / I² odb = 880/16 = 55Ω

Rogr = 110 - 55 = 55 Ω

Iogr ≥ 2A

Zadanie: Dla odbiornika jak wyżej dobrać tak rezystory, aby prąd płynący w układzie

wynosił od 1,5 - 3A.

Rogr

Rodb

Rr

Rozwiązanie:

U = 220V

P₀ = 880W

I = ( 1,5 - 3)A

1. Sprawdzamy prąd

2. Dobieramy rezystor regulacyjny

R₁ = Rogr + Rodb

Iodb = P/U = 880/220 = 4A

Rogr + Rodb. = U/I = 220/3 = 73,33Ω

Rogr = 73,3 - 55 = 18,3Ω

Iogr≥3A

R r + Rogr + Rodb. = U/I = 220/1,5 = 146,7Ω

R_r = 145,7 - 55 - 18,3 = 73,4Ω

Ir ≥3A

4. Rezystor pracujący jako potencjometr.

Ip = Ir + Ir_odb.

Na wskutek płynącego prądu przez rezystor, powstaje spadek napięcia, który jest źródłem napięcia odbiornika.

Przesuwając suwak potencjometru w dół powodujemy zmniejszanie wartości napięcia na odbiorniku (w dolnym położeniu suwaka jest on minimalny) natomiast przesuwając w górę suwak powodujemy wzrost wartości napięcia.

Prąd, na jaki musimy dobrać rezystor będzie składał się:

a) z prądu potencjometru własnego Ir, - który wytwarza spadek napięcia na potencjometrze,

b) z prądu odbiornika Ir_odb.

Dlatego też potencjometr dobieramy na prąd:

Ip = Ir + Ir_odb.

Zadanie: Dobrać rezystor zasilający odbiornik o mocy 100W i napięciu 100V, zasilany

ze źródła prądu stałego o napięciu 220V.

Rozwiązanie:

P = 100W

U = 100V

Rp = 2100Ω

Ir_odb. = P/U = 100/100 = 1A

Ir = U/R = 220/2100 = 0,1A

Ip = Ir + Ir_odb = 1 + 0,1 = 1,1A

30

V

A

R_ogr.

U R_odb

---