Ćwiczenie 2.docx

II RD – II Automatyka i Robotyka                                                                           11.17.2009

Laboratoria z elektrotechniki i elektroniki

Temat: Pomiary w obwodach trójfazowych.

Muł Paweł

Matłok Michał

Pietrusza Adrian

Potaczała Łukasz

1.       Wstęp teoretyczny

Woltomierz  -  jest to przyrząd pomiarowy za pomocą którego mierzy się napięcie elektryczne (jednostka napięcia wolt [V]). Jest włączany równolegle do obwodu elektrycznego. Idealny woltomierz posiada nieskończenie dużą rezystancję wewnętrzną. W związku z tym oczekuje się pomijalnie małego poboru prądu przez cewkę pomiarową.

Amperomierz  -  przyrząd pomiarowy służący do pomiaru natężenia prądu elektrycznego (jednostka natężenia amper [A]). Jest włączany szeregowo do obwodu elektrycznego.  W zależności od zakresu amperomierza używane są też nazwy: kiloamperomierz, miliamperomierz, mikroamperomierz.

Pomiaru natężenia prądu dokonuje się poprzez oddziaływanie przewodnika z prądem i pola magnetycznego budując następujące rodzaje amperomierzy: magnetoelektryczny, elektromagnetyczny, elektrodynamiczny ,indukcyjny .

Cewka  - (zwojnica, solenoid, rzadziej induktor) jest biernym elementem elektronicznym i elektrotechnicznym. Cewka składa się z pewnej liczby zwojów drutu lub innego przewodnika nawiniętych np. jeden obok drugiego na powierzchni walca (cewka cylindryczna), na powierzchni pierścienia (cewka toroidalna) lub na płaszczyźnie (cewka spiralna lub płaska). Wewnątrz zwojów może znajdować się dodatkowo rdzeń z materiału diamagnetycznego lub ferromagnetycznego.

Autotransformator  -  to specjalny transformator, w którym jest tylko jedno uzwojenie spełniające jednocześnie rolę pierwotnego i wtórnego. Autotransformator może posiadać przekładnię stałą (stały stosunek ilości zwojów uzwojeń pierwotnego i wtórnego) lub też zmienną. Autotransformator używany jest w elektroenergetyce (zamiast transformatora) gdy zachodzi potrzeba transformacji napięcia z niewielką przekładnią (np. 220 kV/110 kV), wiąże się to bowiem z oszczędnością materiałów zużytych na budowę urządzenia, łatwiejszym transportem itd. Moc własna autotransformatora różni się od jego mocy przechodniej i dla niewielkich wartości przekładni (np. dwukrotne obniżenie napięcia) autotransformator charakteryzuje się współczynnikiem stosunku mocy do wielkości urządzenia lepszym niż ma to miejsce dla transformatora. Autotransformatory elektroenergetyczne często pracują ze stałą przekładnią, lub ze zmienianą skokowo przez odczepy.

Źródło prądu  –  urządzenie, które dostarcza energię elektryczną do zasilania innych urządzeń elektrycznych.

Źródło prądu może wytwarzać energię elektryczną kosztem innych form energii, np.:

chemicznej (ogniwo chemiczne),

cieplnej (zjawisko Seebecka),

mechanicznej (prądnica),

świetlnej (fotoogniwo).

Poniżej przedstawiono układy potrzebne do wykonania ćwiczenia:

a)

Budowa układu gwiazdowego:

b)

Budowa układu trójkątnego

c)

Budowa układu przy poprawnym pomiarze prądu

d)

Budowa układu przy poprawnym pomiarze napięcia

2. Obliczenia:

2.

Rezystancja przy poprawnym pomiarze napięcia:

Rv=UIV=30V3mA=10kΩ

R=UI

R1=14V0,02A=700Ω

R2=17V0,025A=680Ω

Rezystancja przy poprawnym pomiarze prądu:

RA=UAI=135mV3mA=4,5Ω

R1=15V0,02A=750Ω

R2=19V0,025A=760Ω

∆R=RA=4,5Ω

RXG=RA∙RV=10000∙4,5=212,13Ω

Z racji, iż Rx > Rxg korzystamy z poprawnie mierzonego prądu.

RX=UIX=UX+IX∙RAIX =UX-(I-IV)∙RA(I-IV)=752,25Ω

3.

R1=4V0,02A=700Ω

R2=4V0,02A=700Ω

R3=4V0,02A=700Ω

4.

a.

i=1nUin=300V+300V+300V3=300V

i=1nIin=0,925A+0,925A+0,925A3=300A

i=1nUin=175V+175V+175V3=175V

i=1nIin=0,91A+0,91A+0,91A3=0,91A

b.

i=1nUin=250V+250V+250V3=250V

i=1nIin=0,775A+0,775A+0,775A3=0,775A

i=1nUin=140V+140V+140V3=140V

i=1nIin=0,76A+0,76A+0,76A3=0,76A

U=3Uf

U=3∙175V

U=303V

I=If

5.

a.

i=1nUin=150V+150V+150V3=150V

i=1nIin=1,35A+1,35A+1,35A3=1,35A

i=1nUin=150V+150V+150V3=150V

i=1nIin=0,8A+0,8A+0,8A3=0,8A

b.

i=1nUin=100V+100V+100V3=100V

i=1nIin=0,875A+0,875A+0,875A3=0,875A

i=1nUin=100V+100V+100V3=100V

i=1nUin=100V+100V+100V3=100V

i=1nIin=0,52A+0,52A+0,52A3=0,52A

U=Uf

I=3If

I=3∙0,52A=0,9A

Wnioski: Podstawowe zależności dla obu układów po podstawieniu danych wartości sprawdzają się, ale przy założeniu, że  przybliżone wartości wyników  potraktujemy jako konkretny wynik. Nie uzyskaliśmy dokładnych wyników ponieważ powstał błąd pomiarowy wynikający z niedokładności przyrządów pomiarowych i z niedokładności przy odczytywaniu wyników.

Do pomiaru rezystancji metodą techniczną: Nie można jednocześnie mierzyć poprawnie prądu i napięcia na badanej rezystancji. Jeżeli poprawnie mierzy się prąd Ix to napięcie mierzone U jest większe od napięcia na rezystorze o spadek napięcia na rezystancji wewnętrznej amperomierza. Gdy natomiast poprawnie mierzy się napięcie Ux na rezystancji to mierzony prąd I jest większy od prądu płynącego przez rezystancję o prąd Iv płynący przez woltomierz. W obu tych przypadkach pomiary obarczone błędem. Wielkość błędu pomiarowego jest związana z wartościami rezystancji wewnętrznych użytych do pomiaru mierników. Gdy wartości rezystancji wewnętrznych mierników są znane, wówczas można uwzględnić odpowiednie poprawki i w ten sposób uzyskać dokładniejsze wyniki pomiaru.