ELEKTRICKÉ MERANIA PRACOVNÝ ZOŠIT

Transcript

1 STREDNÁ ODBORNÁ ŠKOLA ELEKTROTECHNICKÁ, ŽILINA ELEKTRICKÉ MERANIA PRACOVNÝ ZOŠIT ŠKOLSKÝ ROK TRIEDA MENO A PRIEZVISKO

2 ELEKTRICKÉ MERANIA PRACOVNÝ ZOŠIT LABORATÓRNY PORIADOK V záujme udržania disciplíny, poriadku a z bezpečnostných dôvodov pri práci v laboratóriu treba dodržiavať tieto ustanovenia:. Účasť žiakov na všetkých laboratórnych cvičeniach je povinná. Žiak, ktorý nebude mať spracovanú úlohu, nebude v príslušnom období klasifikovaný.. Na cvičenie sa žiaci dostavia včas v dobe určenej rozvrhom. Do laboratória vstupujú len na pokyn vyučujúceho. 3. Kabáty a aktovky sa ukladajú pred cvičením na určené miesto. Je neprípustné brať ich so sebou do laboratória. 4. Na cvičenia musia žiaci prísť riadne pripravení. Nepripravený žiak je vylúčený z merania a vo vymedzenom priestore sa pripravuje. Náhradné meranie stanoví vyučujúci. Za nepripravenosť sa považuje: neznalosť úlohy, ktorú má absolvovať, nepripravený zošit (názov úlohy, zadanie, schéma zapojenia, nefunkčný (zabudnutý) merací prístroj). 5. Žiaci sú pri cvičeniach rozdelení do stálych pracovných skupín. Po príchode do laboratória, žiaci zaujmú miesto na svojom pracovisku, zdržujú sa len na ňom a nezasahujú do práce inej pracovnej skupiny. 6. Žiakom nie je dovolené svojvoľne chodiť po laboratóriu, zaoberať sa čímkoľvek čo nesúvisí s meraním, svojvoľne prenášať prístroje a zariadenia, manipulovať na zariadení, ak to nevyžaduje meranie predpísanej úlohy. 7. Po začatí cvičenia je žiak povinný zoznámiť sa s prístrojmi a zariadeniami, s ktorými bude pracovať (spôsob použitia zariadenia, rozsahy prístrojov, spôsob zmeny rozsahu,...), zapísať technické údaje zariadení a prístrojov použitých pri meraní, posúdiť, či prístroje a zariadenia svojimi vlastnosťami vyhovujú meraniu úlohy. 8. Prístroje pri meraní musia byť rozmiestnené prehľadne a účelne. 9. Zapojovanie sa robí vždy pri odpojenom zdroji. 0. Pri zostavovaní obvodov zapojíme vždy najskôr ich prúdové časti a až potom napäťové vetvy. K tomu sa používajú sa spojovacie vodiče zodpovedajúcej farby a primeranej dĺžky.. Po zapojení úlohy si žiak sám skontroluje správnosť zostavenia obvodu a až potom požiada o kontrolu učiteľom. Pripojiť zdroj je dovolené len s jeho súhlasom.. Akúkoľvek zmenu v zapojení je dovolené urobiť len pri vypnutom zdroji. K opätovnému zapnutiu zdroja je treba si vyžiadať súhlas učiteľa. 3. Ak žiak spozoruje na zariadení príznaky poruchy (nadmerné zahrievanie sa, dym, iskrenie a pod.), musí hneď vypnúť zdroj a oznámiť to učiteľovi. Žiak má zakázané odstraňovať akékoľvek poruchy. 4. Po skončení merania sa najprv odpojí zdroj, potom sa rozoberie celý obvod. Pred odchodom treba prístroje a ostatné zariadenia uložiť na svoje stabilné miesta. 5. Žiak, ktorý skončil svoje meranie pred uplynutím doby určenej pre cvičenie ostáva na svojom pracovisku a venuje sa spracovaniu nameraných výsledkov. Laboratórium môže opustiť len so súhlasom učiteľa.

3 6. Žiaci sú povinní dodržiavať ustanovenia laboratórneho poriadku a bezpečnostných predpisov, s ktorými sa oboznámia pred začatím cvičenia a vlastnoručným podpisom potvrdia, že boli poučení! ZÁSADY PRE BEZPEČNOSŤ PRÁCE V LABORATÓRIU. Zásady bezpečnosti a Laboratórny poriadok musí mať každý žiak napísané v pracovnom zošite elektrického merania.. Žiak musí byť v laboratóriu vhodne ustrojený. Nesmie mať voľné kovové náramky, retiazky a pod., ktoré môžu spôsobiť vodivé spojenie so živými časťami obvodu elektrického zariadenia. 3. Spojovacie vodiče nesmú byť namáhané na ťah a nesmú byť pokrútené. Zástrčky pohyblivých šnúr sa vyťahujú zo zásuvky uchopením za zástrčku, aby sa nepoškodila šnúra. Spojovacie vodiče sa vyťahujú uchopením za banánik. Vodiče s očkom sa odpájajú až po uvoľnení svorky. 4. Prenosné prístroje zapojujeme na sieť tak, že najskôr nasunieme nástrčku do manžety prístroja a až potom zástrčku do sieťovej zásuvky. 5. Obvod nie je dovolené zapojiť na sieť bez súhlasu vyučujúceho. 6. Pri vzniku požiaru treba ihneď vypnúť hlavný vypínač (CENTRÁL STOP). Hasiť je dovolené len hasiacimi prístrojmi s nevodivou náplňou (CO) umiestnenými v laboratóriu. Nikdy nie vodou ani penovými hasiacimi prístrojmi. Ak nie je možné uhasiť požiar vlastnými silami, je nutné vyhlásiť požiarny poplach a ohlásiť požiar. 7. Pri úraze sa musia odopnúť všetky obvody tlačidlom na stole alebo hlavným vypínačom (CENTRÁL STOP) a okamžite hlásiť svojmu učiteľovi. 8. Zakázané činnosti: a. spúšťať a obsluhovať technické zariadenia bez poverenia vyučujúceho; b. používať poškodené technické zariadenia; c. odstraňovať ochranné, bezpečnostné a technologické kryty; d. vykonávať akékoľvek opravy na elektrických zariadeniach (prístrojoch). 9. Dôležité telefónne čísla: Hasičský záchranný zbor Rýchla zdravotnícka pomoc Linka prvej pomoci Poučenie vykonané: podpis žiaka 3

4 ELEKTRICKÉ MERANIA PRACOVNÝ ZOŠIT Názov úlohy: Elektromechanické meracie prístroje Zadanie:. Oboznámiť sa s konštrukciou a značením analógových meracích prístrojov.. Vykonať zapojenie ampérmetra a voltmetra do elektrického obvodu. 3. Naučiť sa odčítať hodnotu meranej veličiny na ručičkovom meracom prístroji. Druhy elektromechanických prístrojov: Názov prístroja Značka Názov prístroja Značka Magnetoelektrický Indukčný Elektromagnetický Elektrostatický Elektrodynamický Vibračný Poloha meracieho prístroja pri meraní: vodorovná šikmá zvislá Schéma zapojenia: + = A E V Zapojenie zdroja, ampérmetra, voltmetra, žiarovky a spínača Použité meracie prístroje a zariadenia: Názov Typ Výrobca Výrobné číslo Poznámka 4

5 Odčítanie hodnoty z ručičkového meracieho prístroja: Pre voltmeter s rozsahom/podrozsahom napr. V a stupnicou 0 dielikov Rozsah Konštanta [V/d] Výchylka α [d] Hodnota napr. V = = 0, V/d napr. 57,5 d =0, 57,5=5,75 V 0 Tabuľka nameraných a vypočítaných hodnôt: Č. m. Rozsah Konšt. [V/d] U Výchyl. [d] Hodn. Rozsah [ma] Konšt. [ma/d] I [ma] Výchyl. [d] Hodn. [ma] Vzorový výpočet: Záver: 5

6 ELEKTRICKÉ MERANIA PRACOVNÝ ZOŠIT Názov úlohy: Digitálne meracie prístroje Zadanie:. Oboznámiť sa s technickými údajmi digitálneho meracieho prístroja.. Zapojiť a zmerať elektrický prúd a napätie v elektrickom obvode. 3. Vykonať kontrolné merania odporov rezistorov, celistvosti vodičov, kapacity kondenzátorov, teploty, frekvencie a zosilňovacieho činiteľa tranzistorov. 4. Oboznámiť sa s inými digitálnymi meracími prístrojmi (osciloskop, generátor,...) Schéma zapojenia: + = A E V Zapojenie zdroja, ampérmetra, voltmetra a žiarovky Použité meracie prístroje a zariadenia: Názov Typ Výrobca Výrobné číslo Poznámka Tabuľka nameraných a vypočítaných hodnôt: Odmerať napätie,5 až V digitálnym meracím prístrojom na troch podrozsahoch (,000 V; 0,00 V a 00,0V) a vypočítať chybu merania. podrozsah UN δu [%]±d VPM ΔU Umin Umax,000 V 0,00 V 00,0 V Vzorový výpočet: U max = U 00 δ U + d VPM = kde, d je počet digitov, v tomto prípade a VPM je váha posledného miesta displeja. 6

7 Odmerať priebeh a veľkosť napätia a periódy pomocou osciloskopu: Jednosmerné napätie Vertikálna mierka Počet dielikov amplidúdy Napätie Horizontálna mierka Počet dielikov periódy Perióda [ms] Frekvencia [khz] Striedavé napätie Záver: 7

8 ELEKTRICKÉ MERANIA PRACOVNÝ ZOŠIT Názov úlohy: Ciachovanie meracieho prístroja Zadanie:. Pomocou presnejšieho meracieho prístroja vykonať overenie presnosti zadaného meracieho prístroja (voltmeter) a zostrojiť korekčný graf ΔU = f(α). Teoretický rozbor: Schéma zapojenia: + = VN VX Použité meracie prístroje a zariadenia: Názov Typ Výrobca Výrobné číslo Poznámka Tabuľka nameraných a vypočítaných hodnôt: č. m. UN [mv] UX [mv] ΔU [mv] δu [%]

9 Vzorový výpočet: Korekčný graf: Záver: 9

10 ELEKTRICKÉ MERANIA PRACOVNÝ ZOŠIT Názov úlohy: Meranie elektrického napätia Zadanie:. Metódou meraní napätí, dokázať platnosť II. Kirchhoffovho zákona.. Vypočítať veľkosť prúdu, ktorý tečie elektrickým obvodom a celkový výkon na spotrebičoch. 3. Vypočítať veľkosť chyby pri meraní napätia. Teoretický rozbor: Schéma zapojenia: V V V3 R R R3 = + V Použité meracie prístroje a zariadenia: Názov Typ Výrobca Výrobné číslo Poznámka Tabuľka nameraných a vypočítaných hodnôt: č. m U U U U3 ΣU ΔU δu [%] I [ma] P [W] 0

11 Vzorový výpočet: Záver:

12 ELEKTRICKÉ MERANIA PRACOVNÝ ZOŠIT Názov úlohy: Meranie elektrického prúdu Zadanie:. Metódou meraní prúdov, dokázať platnosť I. Kirchhoffovho zákona.. Vypočítať veľkosť jednotlivých odporov. 3. Vypočítať veľkosť chyby pri meraní prúdu. Teoretický rozbor: Schéma zapojenia: A + = A A V R R Použité meracie prístroje a zariadenia: Názov Typ Výrobca Výrobné číslo Poznámka

13 Tabuľka nameraných a vypočítaných hodnôt: č. m. I [ma] I [ma] I [ma] U ΣI [ma] ΔI [ma] δi [%] R R Vzorový výpočet: Záver: 3

14 ELEKTRICKÉ MERANIA PRACOVNÝ ZOŠIT Názov úlohy: Meranie časových parametrov elektrických signálov Zadanie:. Pomocou osciloskopu zmerať napätia v jednosmernom elektrickom obvode. Namerané hodnoty overiť pomocou klasických meracích prístrojov.. Pomocou osciloskopu zmerať napätia v striedavom elektrickom obvode. Zistiť hodnotu frekvencie striedavého prúdu. Namerané hodnoty overiť pomocou klasických meracích prístrojov. Teoretický rozbor: Schéma zapojenia: R + I V O L O V Zdroj + striedavého napätia Zapojenie pre meranie podľa bodu I Hz V O L O R V U f Zapojenie pre meranie podľa bodu Použité meracie prístroje a zariadenia: Názov Typ Výrobca Výrobné číslo Poznámka 4

15 Tabuľka nameraných a vypočítaných hodnôt: Tabuľka k bodu : č. UZO m. UZV ULO ULV RL IV [ma] Tabuľka k bodu : č. UZO m. UZef ULO ULef T [ms] f [khz] Δt [ms] φ [º] K bodu K bodu Vzorový výpočet: Záver: 5

16 ELEKTRICKÉ MERANIA PRACOVNÝ ZOŠIT Názov úlohy: Meranie odporu volt-ampérovou metódou Zadanie:. Zmerať hodnotu rezistoru volt-ampérovou metódou pomocou dvoch rôznych zapojení meracích metód a vypočítať vyžiarený výkon.. Porovnať namerané hodnoty s hodnotou odporu zmeranou priamoukazujúcim ohmmetrom. 3. Vypočítať absolútnu a relatívnu chybu merania. Teoretický rozbor: Schéma zapojenia: A + = R V + = V A R Metóda A: meranie malých odporov Metóda B: meranie veľkých odporov Použité meracie prístroje a zariadenia: Názov Typ Výrobca Výrobné číslo Poznámka 6

17 Tabuľka nameraných a vypočítaných hodnôt: Meranie metódou A: Č. m. RN RRLC UX IX [ma] RX ΔR δr [%] PX [mw] 3 [kω] [kω] [μa] [kω] [kω] [%] [mw] 3 Meranie metódou B: Č. m. RN RRLC UX IX [ma] RX ΔR δr [%] PX [mw] 3 [kω] [kω] [μa] [kω] [kω] [%] [mw] 3 Vzorový výpočet: Záver: 7

18 ELEKTRICKÉ MERANIA PRACOVNÝ ZOŠIT Názov úlohy: Meranie kapacity kondenzátorov Zadanie:. Zmerať hodnotu kapacity kondenzátora volt-ampérovou metódou.. Zmerať hodnotu kapacity kondenzátorov RLC mostíkom. 3. Vytvoriť sériovú, paralelnú a sériovo-paralelnú kombináciu z kondenzátorov a zmerať ich hodnoty. Porovnať s hodnotami zistenými výpočtom. Teoretický rozbor: Schéma zapojenia: A ~ Hz CX V R Obr. meranie kapacity kondenzátora CX CX CX3 C C C C C C C3 Obr. zapojenie kondenzátorov Použité meracie prístroje a zariadenia: Názov Typ Výrobca Výrobné číslo Poznámka 8

19 Tabuľka nameraných a vypočítaných hodnôt: Č. m. f [Hz] C CN [µf] CRLC [µf] UX IX [ma] XC CX [µf] ΔC [µf] [Hz] [µf] [µf] [ma] [µf] [µf] [%] C [Hz] [µf] [µf] [ma] [µf] [µf] [%] C3 [Hz] [µf] [µf] [ma] [µf] [µf] [%] CX [Hz] [µf] [µf] [ma] [µf] [µf] [%] CX [Hz] [µf] [µf] [ma] [µf] [µf] [%] CX3 δc [%] Vzorový výpočet: Záver: 9

20 ELEKTRICKÉ MERANIA PRACOVNÝ ZOŠIT Názov úlohy: Meranie indukčnosti cievky Zadanie:. Zmerať a vypočítať hodnotu indukčnosti cievky (bez jadra) volt-ampérovou metódou.. Zistiť vplyv železného jadra na hodnotu reaktancie cievok {I=f(l)}. Teoretický rozbor: Schéma zapojenia: A ~ Hz L V Použité meracie prístroje a zariadenia: Názov Typ Výrobca Výrobné číslo Poznámka Tabuľka nameraných a vypočítaných hodnôt: Č. m. f [Hz] LRLC [mh] R= U~ I~ [ma] ZL XL LX [mh] δl [%]

21 Prúd [ma] Vzorový výpočet: Tabuľka pre úlohu č. l [dielik] 0 ¼ ½ ¾ I [ma] dĺžka vsunutia jadra Záver:

22 ELEKTRICKÉ MERANIA PRACOVNÝ ZOŠIT Názov úlohy: Meranie na usmerňovačoch Zadanie:. Zmerať priebehy na jednocestnom a dvojcestnom usmerňovači, zistiť hodnotu zvlnenia jednosmerného napätia.. Zistiť vplyv filtračného kondenzátora na výstupné napätie. Teoretický rozbor: Schéma zapojenia: O D A O ~ V R Jednocestný usmerňovač C V O O D A ~ V R ~ V D Dvojcestný usmerňovač C V Použité meracie prístroje a zariadenia: Názov Typ Výrobca Výrobné číslo Poznámka

23 Grafické priebehy na osciloskope Bez filtračného kondenzátora Jednocestné usmernenie Dvojcestné usmernenie Napätie: Zvlnenie: Filtrácia kondenzátorom μf Napätie: Zvlnenie: Záver: 3

24 ELEKTRICKÉ MERANIA PRACOVNÝ ZOŠIT Názov úlohy: Meranie charakteristík Zenerových diód Zadanie:. Zmerať a nakresliť stabilizačnú charakteristiku predloženej Zenerovej diódy.. Zmerať vplyv veľkosti predradeného rezistora na stabilizované napätie v závislosti od záťaže. Teoretický rozbor: Schéma zapojenia: + = V R ZD V + = R ZD V A R Z Meranie stabilizačnej charakteristiky Zenerovej diódy Meranie zaťažovacej charakteristiky stabilizátora napätia Použité meracie prístroje a zariadenia: Názov Typ Výrobca Výrobné číslo Poznámka Tabuľka nameraných a vypočítaných hodnôt: K úlohe č. : U U 4

25 U U K úlohe č. : P. č R= Ω Ω Ω U I [ma] U U U3 Graf k úlohe č. Graf k úlohe č. 7 U R R R3 I [ma] Záver: 5

26 ELEKTRICKÉ MERANIA PRACOVNÝ ZOŠIT Názov úlohy: Meranie na zosilňovačoch Zadanie:. Zmerať amplitúdovo-frekvenčnú charakteristiku nízkofrekvenčného zosilňovača v pásme 0 Hz až 50 khz. Vypočítať jeho zosilnenie.. Zmerať vstupný a výstupný odpor nízkofrekvenčného zosilňovača. 3. Zmerať harmonické skreslenie nízkofrekvenčného zosilňovača. Teoretický rozbor: Schéma zapojenia: f ~ Hz V NFZ V f ~ V NFZ MS Meranie amplitúdovo-frekvenčnej charakteristiky nf zosilňovača Meranie skreslenia nf zosilňovača V RG ~ V NFZ f R Z V ~ NFZ V R Z f Meranie vstupnej impedancie nfz Meranie výstupnej impedancie nfz Použité meracie prístroje a zariadenia: Názov Typ Výrobca Výrobné číslo Poznámka 6

27 Zisk [db] Tabuľka nameraných a vypočítaných hodnôt: Tabuľka k úlohe č.: (bez záťaže) f [Hz] U U U [db] Zosilnenie: db - krát Šírka prenášaného pásma: Vstupná impedancia: Výstupná impedancia: Harmonické skreslenie: Amplitúdovo-frekvenčná charakteristika NFZ Frekvencia [Hz - khz] Záver: 7

28 ELEKTRICKÉ MERANIA PRACOVNÝ ZOŠIT Prehľad niektorých elektrotechnických vzorcov: Jednosmerný prúd U = R I [V; Ω, A] Ohmov zákon U = U X U N rozdiel napätí; absolútna chyba δ u = U U X 00 [%] relatívna chyba R = ρ l S [Ω; Ωm-, m, m ] odpor vodiča R P = U I [W; V, A] elektrický výkon P R G = [Ω, S; -] elektrická vodivosť G Sériové zapojenie rezistorov: R x = R + R + + R n Paralelné zapojenie rezistorov: G x = G + G + + G n Sériové zapojenie kondenzátorov: = C x C C C n Paralelné zapojenie kondenzátorov: C x = C + C + + C n Striedavý prúd u(t) = U m sin(ωt + φ) = U sin(ωt + φ) okamžitá hodnota striedavého napätia ω = πf [rad s - ; Hz] uhlová frekvencia ω T f = [s, Hz; -] perióda T X L = ω L [ ; rad s -, H] indukčná reaktancia XL X C = ω C [ ; rad s-, F] kapacitná reaktancia XC U = Z I Ohmov zákon v striedavom obvode Z = R + (X L X C ) impedancia Z S = U I [VA; V, A] zdanlivý výkon S P = S cos φ [W; VA, -] činný výkon P Q = S sin φ [VAr; VA, -] jalový výkon Q S = P + Q vzťah medzi výkonmi cos φ = P S účinník A u = 0 log U U [db; V, V] napäťové zosilnenie [Au<0 tlmenie; Au>0 zisk] 8