L6. PUNŢI DE CURENT ALTERNATIV

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "L6. PUNŢI DE CURENT ALTERNATIV"

Σαπφώ Μοσχοβάκης
6 χρόνια πριν
Προβολές:

1 niversitatea POLITEHNI din Timişoara epartamentul Măsurări şi Electronică Optică 6.1. Introducere teoretică L6. PNŢI E ENT LTENTIV Punţile de curent alternativ permit măsurarea impedanţelor. Măsurarea impedanţelor cu ajutorul punţilor de curent alternativ este o metodă de măsurare des folosită, datorită faptului că oferă o precizie bună şi în acelaşi timp, reprezintă o soluţie convenabilă şi uşor de aplicat în practica metrologică. O punte de curent alternativ este prezentată în figura 1. În fiecare din cele 4 braţe ale punţii se găseşte o impedanţă a cărei valoare complexă este de forma: Z jx (1) Z x Z 3 sau j Z Ze (2) elaţia (1) se scrie astfel: - pentru inductanţe: Z 2 Z 4 Z jl (3) - pentru capacităţi: 1 Z (4) j Fig. 1 Punte de curent alternativ Există punţi de curent alternativ cu utilizare specială care au mai mult de patru braţe. cestea pot fi aduse la forma din figura 1 prin transformări stea-triunghi. Puntea are 2 diagonale: - diagonala de alimentare () la care se conectează sursa de alimentare - diagonala de măsurare () în care se conectează indicatorul de nul () şi se poate măsura tensiunea de dezechilibru. În diagonala de măsurare apare o tensiune de dezechilibru ce poate fi obţinută din relaţia: Z2 Z x Z2 Z3 Z x Z4 (5) Z2 Z4 Z x Z 3 Z 2 Z4 Z x Z3 acă puntea este la echilibru, această tensiune este zero. urentul prin diagonala de măsurare este nul şi acest lucru va fi sesizat de indicatorul de nul. Pentru a nu introduce erori

2 niversitatea POLITEHNI din Timişoara epartamentul Măsurări şi Electronică Optică de sesizare a echilibrului punţii, trebuie să aibă o impedanţă de intrare foarte mare. Sensibilitatea trebuie sa să permită sesizarea modificării valorii curentului prin diagonala de măsurare, modificare datorată variaţiei unei impedanţe din braţe. La echilibru, relaţia (5) devine: Z Z Z x Z 0 (6) 4 elaţia este independentă de tensiunea de alimentare. În relaţie intervin doar impedanţele din punte. stfel, impedanţa necunoscută Z x poate fi determinată în funcţie de celelalte impedanţe (cunoscute) din punte. În practică, una din impedanţele cunoscute este reglabilă, pentru a permite aducerea la echilibru a punţii (impedanţa de referinţă). În celelalte 2 braţe ale punţii se utilizează elemente pur rezistive. acă impedanţa necunoscută şi cea de referinţă sunt de acelaşi tip (ambele capacitive sau ambele inductive), atunci acestea vor fi plasate în braţe alăturate ale punţii. stfel, Z 2 este impedanţa de referinţă şi puntea se numeşte punte de raport. acă ele sunt de natură diferită (una capacitivă şi una inductivă) vor fi plasate în braţe opuse ale punţii. stfel, Z 4 este impedanţa de referinţă şi puntea se numeşte punte de produs. Schemele echivalente ale impedanţelor se vor alege în aşa fel încât în condiţia de echilibru să nu intervină frecvenţa. Este de remarcat faptul că relaţia (6) corespunzătoare condiţiei de echilibru nu se schimbă dacă se inversează între ele cele două diagonale ale punţii (cea de măsură cu cea de alimentare). În practică pot să apară următoarele situaţii: a) Măsurarea inductivităţii prin comparare cu o inductivitate etalon se utilizează schema din figura 2.a). Inductivitatea necunoscută a cărei schemă echivalentă serie cuprinde elementele L x şi x se măsoară cu ajutorul unei bobine etalon la care se cunosc L 2 şi 2. cestea sunt plasate în braţe alăturate ale punţii. La echilibru se obţine: L L x (7) 4 x (8) 4 x L x L Fig. 2.a) Măsurarea inductivităţii prin comparare cu o inductivitate etalon

3 niversitatea POLITEHNI din Timişoara epartamentul Măsurări şi Electronică Optică x L x b) Măsurarea inductivităţii prin comparare cu o capacitate etalon se utilizează schema din figura 2.b). Inductivitatea necunoscută a cărei schemă echivalentă serie cuprinde elementele L x şi x se măsoară cu ajutorul unei capacităţi etalon la care se cunosc 4 şi 4. cestea sunt plasate în braţe opuse ale punţii. La echilibru se obţine: Fig. 2 b) Măsurarea inductivităţii prin comparare cu o capacitate etalon 4 L x (9) 234 x (10) 4 c) Măsurarea condensatoarelor. ondensatoarele cu pierderi mici se reprezintă printr-o schemă echivalentă serie şi ele se măsoară utilizând puntea din figura 3.a). x x 3 x x Fig. 3.a) Măsurarea condensatoarelor cu pierderi mici Fig. 3.b) Măsurarea condensatoarelor cu pierderi mari ondensatoarele cu pierderi mari se reprezintă cu schema echivalentă paralel şi se măsoară cu puntea din figura 3.b).

4 niversitatea POLITEHNI din Timişoara epartamentul Măsurări şi Electronică Optică La echilibru se obţine: 2 4 x (11) 3 x (12) 4 Măsurarea impedanţelor cu punţile de curent alternativ reprezintă o metodă indirectă de măsurare. Valoarea necunoscută y se determină prin calcul pe baza unei expresii explicite: y= f (x 1, x 2,..., x n ) (13) unde x i sunt mărimi măsurate direct. Eroarea relativă la măsurările indirecte are expresia: x n i y i. i1 xi y f (14) unde i sunt erori ale măsurărilor directe Partea practică u puntea de curent alternativ, alimentată cu o tensiune de frecvenţă joasă şi valoare efectivă mică se măsoară capacităţi şi inductivităţi. Măsurarea condensatoarelor cu pierderi mari 1. Se realizează practic schema din figura 3.b). Puntea se alimentează de la un generator de semnal cu o tensiune de 1-3 V şi o frecvenţă de 1 khz. Pentru rezistenţele 2, 3 şi 4 se vor utiliza rezistenţe decadice. apacitatea 2 este reprezentată de un condensator decadic etalon. În diagonala de măsură se leagă un multimetru care va măsura tensiunea de dezechilibru. 2. Pentru condensatorul necunoscut x se estimează valoarea nominală. ezistenţele 3 şi 4 se aleg de ordinul kω (de preferinţă egale). Ştim că rezistenţa echivalentă a condensatorului x este de ordinul zecilor de kω. Să se aleagă valorile 2 şi 2 pentru configuraţia iniţială a punţii. 3. upă ce s-au verificat conexiunile şi valorile componentelor din punte se porneşte generatorul. Se măsoară tensiunea de dezechilibru. Se vor modifica succesiv 2 şi 2 astfel încât să se apropie de zero. ând a atins valoarea minimă se citesc 2 şi 2 şi se calculează x şi x. 4. Să se determine erorile relative de măsurare pentru x şi x ştiind că pentru rezistenţele decadice δ este de 1 %, iar pentru capacitatea reglabilă δ este 2%.

5 niversitatea POLITEHNI din Timişoara epartamentul Măsurări şi Electronică Optică Măsurarea inductivităţii prin comparare cu o capacitate etalon 5. Se realizează practic schema din figura 2.b). Puntea se alimentează de la acelaşi generator de semnal cu o tensiune de 1-3 V şi o frecvenţă de 1 khz. Se vor utiliza aceleaşi rezistenţe decadice, condensator decadic şi multimetru. 6. Pentru inductivitatea necunoscută L x se ştie că are o valoare de câţiva H, rezistenţă x de ordinul sutelor de Ω. Să se dimensioneze elementele punţii.(rezistenţele 2 şi 3 se aleg de ordinul kω). 7. upă ce s-au verificat conexiunile şi valorile componentelor din punte se porneşte generatorul. Se măsoară tensiunea de dezechilibru. Se vor modifica succesiv 4 şi 4 astfel încât să se apropie de zero. ând a atins valoarea minimă se citesc 4 şi 4 şi se calculează L x şi x. 8. Să se determine erorile relative de măsurare pentru L x şi x ştiind că pentru rezistenţele decadice δ este de 1 %, iar pentru capacitatea reglabilă δ este 2%.

Σχετικά έγγραφα

Problema a II - a (10 puncte) Diferite circuite electrice

Problema a II - a (10 puncte) Diferite circuite electrice Olimpiada de Fizică - Etapa pe judeţ 15 ianuarie 211 XI Problema a II - a (1 puncte) Diferite circuite electrice A. Un elev utilizează o sursă de tensiune (1), o cutie cu rezistenţe (2), un întrerupător