Nie zrównoważone mostki prądu stałego.

Ćwiczenie polegało na wyznaczeniu charakterystyki mostka i porównaniu ich z teoretycznymi.

- charakterystyka przetwarzania - zależność prądu (w gałęzi wyjściowej) od względnej zmiany rezystancji jednego z ramion. Np. R1

Do rys. a:

Przy niewielkich zmianach rezystancji z R1 o R1 oraz Uzas = const. Prąd jest liniową funkcją tych zmian. Ograniczając się do małych odchyleń od stanu równowagi można wyprowadzić wzór na prąd w gałęzi pomiarowej:

R1,gdzie:

Uz - nap. zasilania.

Charakterystykę przetwarzania mostka (z równoczesną zmianą R wszystkich ramion dla

małych R1, R2, R3, R4 określa zależność:

Do rys. b:

R1, R2, R3, R4, R5 -oporniki dekadowe

μA -mikro

Należy wyznaczyć:

Dla ustalonych R2, R3, R4 i E.

Pomiary przeprowadzamy dla:

R1 = 1500Ω ; R1/R1=(-0,15 do0,15) co 0,01

R2 = 500 lub 1500, lub 3000Ω

R3 = 150 lub 500, lub 150Ω

R4 - obliczamy z równania równowagi:

U = od 5 do 8V

Pomiar mocy czynnej i biernej w ukł. trójfazowych prądu zmiennego.

1. Moc czynna, obciążenie symetryczne (czteroprzewodowy, jeden watomierz).

Przy symetrycznym zasilaniu i obciążeniu napięcia

Fazowe, prądy i współczynniki mocy mają jednakową wartość, tak że moc czynna wynosi:

P=3U_fIcosφ P = 3Pw = 3c_wα cosφ=P/(3U_RI_R)

2. Moc czynna, obciążenie niesymetryczne (czteroprzewodowy, trzy watomierze).

Moc jest mierzona w każdej fazie osobno:

P= P₁ + P₂ + P₃

cosφ - obliczamy dla każdej fazy ososbno.

3. Moc czynna (trójprzewodowy).

Stosujemy sztuczny punkt zerowy. W tym celu łączymy w gwiazdę obwód napięciowy watomierza i dwa oporniki pomocnicze. Wszystkie trzy opory muszą być takie same, czyli:

R_wu = R₁ = R₂

R_wu - rezystancja cewki napięciowej watomierza.

W przeciwnym wypadku następuje przesunięcie punktu zerowego, co powoduje dodatkowe błędy pomiarowe. Dlatego woltomierz łączymy międzyfazowo.

P = 3P_w =3c_wα cosφ=P/(/3U_VI_A)

4. Moc bierna. Cewkę napięcia watomierza włączamy na napięcie o niezmierzonej wartości, ale przesunięte w fazie o 90^o względem napięcia na jakie cewka była połączona przy pomiarze mocy czynnej.

-jednym watomierzem - napięciem opóźnionym o 90⁰ względem napięcia U_R jest napięcie U_ST. Napięcie międzyfazowe jest /3 razy większe od fazowego: Q = /3Q_w = /3c_wα

- trzema watomierzami - watomierze mierzą napięcie międzyfazowe, suma ich wskazań jest większa od mocy biernej obwodu o /3.

/3Q=Q₁+ Q₂+ Q₃

Q=( Q₁+ Q₂+ Q₃)//3=(c_w(α₁+α₂+α₃))/3

Sprawdzanie mierników metodą kompensacyjną.

1. Kompensator mierzy tu napięcie bezpośrednio na zaciskach miernika. W przypadku gdy napięcie znamionowe sprawdzanego woltomierza jest wyższa od górnej granicy zakresu pomiarowego kompensatora, stosuje się dzielniki napięcia. Przekładnia ma być taka aby przy max wychyleniu miernika, napięcie nie przekraczało znamionowego napięcia kompensatora.

2. W toku sprawdzania, nastawia się na cyfrowane działki, przy wzrastających, a następnie przy malejących odchyleniach wskazówki. Wartość opornika normalnego należy dobrać tak, aby spadek napięcia na nim był duży, lecz nie większy od zakresu pomiarowego kompensatora.

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie poprawek do wskazań miernika dla szeregu punktów jego podziałki.

Poprawka - różnica między wartością poprawną, a zmierzoną:

p = U_P - U_V dla woltomierza

p = I_P - I_V dla amperomierza

dla woltomierza wycechowanego w działkach:

dla amperomierza wycechowanego w działkach:

Za ostateczną wartość poprawki przyjmuje się średnią pomiarów przy wzrastających i malejących odchyleniach wskazówki z zaokrągleniem do dokładności odczytu wskazań przyrządów sprawdzanych (do 0,1dz).

Klasa dokładności:

Zaokrąglając w górę do najbliższej ustalonej klasy.

LICZNIK. Służy do pomiaru zużywania energii elektrycznej.

Cele ćwiczenia:

-sprawdzenie rozruchu, sprawdzenie biegu jałowego

-wyznaczenie błędów licznika dla różnych obciążeni przy cosϕ=1 oraz cosϕ=0,5 (indukcyjny).

Przebieg: -autotransformator 1, T_r, R_r nastawia się prąd licznika

-P_ϕ służy do regulacji przesunięcia fazowego (powinno być indukcyjne -aby zbadać czy jest należy nastawić takie przesunięcie między U a I, aby było 0. Jeżeli po zwarciu cewki prądowej wskazówka wychyli się w lewo to charakter jest indukcyjny).

-autotransformator 2 służy do regulacji napięcia.

Sprawdzanie rozruchu: przy 0,5% wartości prądu znamionowego, oraz przy napięciu znamionowym, cosϕ = 1. Tarcze powinny wykonać, bez zatrzymania, dwa pełne obroty.

Sprawdzanie stanu jałowego: rozwarty obwód prądowy, a do obwodu napięciowego przykładamy napięcie od 0,8 do1,1 wartości napięcia znamionowego. Tarcza może wykonać jedynie część obrotu, aż do ukazania się plamki na tarczy w okienku tabliczki znamionowej.

Pomiar błędów: metoda pomiaru mocy i czasu t[s] odpowiadającego określonej liczbie obrotów [N] tarczy.

Błędy liczymy dla:

10, 20, 50, 100, 200, 300% I_ZN dla cosϕ = 1

10, 20, 50, 100, 200, 300% I_ZN dla cosϕ = 0,5 (ind)

gdzie:

N - liczba obrotów tarczy, P - moc znamionowa, C_L-stała licznika.

Przyczyny powstawania błędów:

1.Niedokładność wyregulowania konta ϕ

2.Dodatkowe momenty hamujące

3.Tarcie

4.Bieg jałowy

5.Częstotliwość odmienna od normy.

Ad.1. Błędy przy ϕ =0 są nieduże, ale wzrastają wraz ze wzrostem kąta przesunięcia fazowego. Dlatego licznik musi być wzorcowany przy cosϕ=1 i cosϕ=0,5;

Ad.2. Zależą od prędkości obrotowej tarczy, możemy ustalić przez odpowiednie ustawienie magnesu trwałego, zależy również od ϕ_U i ϕ_I.

Ad.3. Kompensuje się przez wytworzenie dodatkowego momentu hamującego.

Ad.4. Powodowany jest przez moment napięciowy, który służy do kompensacji tarcia. Aby zapobiec biegowi jałowemu należy licznik wyposażyć cienki stalowy drucik w formie chorągiewki umocowanej poziomo do osi tarczy.

Ad.5. Mają duży wpływ, dlatego produkuje się je dla określonej częstotliwości i tylko dla tej częstotliwości powinien być stosowany dany licznik.

Moment napędowy:

M_n = k₁* f * φ_U * φ_I * sinψ

k₁- stała konstrukcyjna

ψ -kąt (φ_U,φ_I)

f - częstotliwość

φ_U - strumień napięciowy

φ_I - strumień prądowy

Moment hamujący:

M_h= k₂ * n

n - prędkość obrotowa tarcz.

Mostek Whenstone'a

Warunki równowagi:

gdy I_g = 0

Laboratoryjny mostek Whenstone'a:

Przeznaczone są do pomiaru rezystancji od 1Ω do 10 MΩ (dolny zakres ogranicza rezystancja przewodów, a górny z małej czułości przy danych rezystancjach).

Błędy:

-niedokładność wykonania oporników

-rezystancja połączeń i styków

-czynniki zewnętrzne

-napięcia termoelektryczne.

Błędy odtwarzania wzorca.

-niedokładność oporników

systematyczny

Błędy spowodowane nap. termoelektrycznymi

-generowane są na stykach dwóch różnych metali (grzanie się, wilgoć). Eliminuje się je przez komutację (biegunowość).

Błąd względny pobudliwości:

Graniczny pobudliwości:

ΔR_XP - zmiana rezystancji mierzonej, która wywołuje dostateczną zmianę odchylenia wskazówki galwanometru.

Błąd nieczułości:

Ćwiczenie:

a.Zmierzyć opór R_X przy stosunkach R₄/R₃=0,01;0,1;1;10;100

b.Zbadać zależność czułości mostka od doboru stosunku oporności R₁/R₂ oporników R₃ i R₄

c.zalżność czułości od wartości oporników

R₁= R₂=R

Mostek Thompsona.

Służy do pomiaru małych rezystancji, umożliwia eliminowanie wpływu rezystancji przewodów.

Zakres pomiarowy obejmuje rezystancje od 10^-6Ω do 10Ω.

Błąd pomiarowy jest w granicach od 0,05% do 0,2%, zależy od tolerancji wykonania oporników mostka i od błędu nieczułości.

Błąd wykonania oporników: (błąd systematyczny graniczny).

Błąd nieczułości: wyznaczamy doświadczalnie podczas pomiarów. Czułość dobiera się tak, aby błąd nieczułości był znacznie mniejszy od błędu systematycznego granicznego, a wtedy można go pominąć. Zwiększenie czułości osiągamy przez zwiększenie prądu w obwodzie R_x i R_2.

Ćwiczenie: Zapoznanie się z zasadą działania i budową mostka, zbadanie jego właściwości.

a..Zbadać zależność błędu nieczułości oddoboru oporników R₁, R₂, przy R_N=0,1Ω, I=0,25A

b..Zbadać zależność błędu nieczułości od doboru oporników R_N, przy R₁= R₃=1000Ω, I=0,25A

c..Zbadać zależność błędu nieczułości od prądu I płynącego przez opornik R_X, R_N=0,1Ω; R₁,=R₂=1000Ω

ad.c. Zwiększenie czułości osiągamy poprzez

zwiększenie prądu w obwodzie R_X, R₂. Jeżeli błąd N jest mniejszy od systematycznego granicznego to możemy go pominąć. Czym większy prąd, tym mniejszy błąd nieczułości.

Równanie równowagi:

jeżeli:
to

---