Úloha. 6: Meranie impedancií Zadanie: 1) Zmerajte induk nos a kapacitu impedancie výchylkovou metódou. 1) Zmerajte induk nos a kapacitu impedancie mostíkovou metódou. 2) Zmerajte vzájomnú induk nos dvoch cievok (induk ností). ozbor úlohy: V elektrotechnických obvodoch bývajú zapojené prvky, ktoré nemajú isto ohmický odpor, av ak majú impedanciu, ktorá má charakter induktívny alebo kapacitný. Toto ale nemáme mo nos zisti inak, ako si impedanciu zmera. Máme nieko ko mo ností. Ak máme merací prístroj, zvy ajne v podobe multimetra, mô eme si tieto parametre (, L, C) zmera priamo. Mô eme zisti tieto parametre aj vyu itím metódy nepriameho merania v obvode s jednosmerným napájaním () a v obvode so striedavým napájaním (Z). Z nameraných hodnôt je mo né vypo íta impedanciu aj kapacitného alebo induktívneho charakteru. Tie je niekedy potrebné zmera vzájomnú induk nos viazaných induk ností, zvy ajne v podobe transformátora. Existuje pomerne jednoduchá metóda, zalo ená na meraní pomerné induk nosti cievok súhlasne orientovaných (L ) a protichodne orientovaných (L ). Z týchto pomerných induk ností vypo ítame vzájomnú induk nos (M). Cie merania: Cie om zadanej úlohy je odskú a si meranie prvkov a ur enie parametrov impedancie (Z) a vzájomnej induk nosti (M). Literatúra: 1) Kol.: Elektrotechnická m ení. BEN technická literatúra, Praha 2002. 2) Eichler, J.: Elektronická m ení. SNTL, Praha 1977. Postup merania: Meranie induk nosti L a kapacity C impedancie výchylkovou metódou Zmerajte impedanciu Z, (Z C, Z L ) v obvode so striedavým napätím nepriamou metódou. Zapojte pracovisko pod a schémy. Pou ite prístroje pre meranie striedavých veli ín. 1
Najskôr zapojte prúdový okruh: zdroj zá a zdroj, potom zapojte napä ové okruhy a meracie prístroje. Najskôr zapojte zá a ohmického charakteru (len iarovku). Pred zapnutím nastavte rozsah A-metra na maximum, rozsah V-metra na hodnotu minimálne 240V~. Zapojenie si nechajte prekontrolova! Zapnite napájanie obvodu. Namerané hodnoty I Z, U Z zapí te do tabu ky. Vplyv meracích prístrojov zanedbajte. Ak je potrebná, zmen ite rozsah meracích prístrojov, ale aby ste ich nepo kodili. Vypnite napájanie obvodu. Pri vypnutom napájaní zme te zá a na induktívnu Z L (k iarovke pripojte cievku) a zopakujte meranie. Potom pri vypnutom napájaní zme te zá a na kapacitnú Z C (k iarovke pripojte kondenzátor) a zopakujte meranie. Namerané hodnoty I ZL, U ZL, I ZC, U ZC zapí te do tabu ky. Vplyv meracích prístrojov zanedbajte. Zmerajte impedanciu Z, (Z C, Z L ) v obvode s jednosmerným napätím nepriamou metódou. Zapojte pracovisko pod a schémy. Pou ite prístroje pre meranie jednosmerných veli ín. 2
Najskôr zapojte prúdový okruh: zdroj zá a zdroj, potom zapojte napä ové okruhy a meracie prístroje. Najskôr zapojte zá a ohmického charakteru (len iarovku). Pred zapnutím nastavte rozsah A-metra na maximum, rozsah V-metra na hodnotu minimálne 240V~. Jazdec autotransformátora AT nastavte na minimum. Zapojenie si nechajte prekontrolova! Zapnite napájanie obvodu. Jazdcom Namerané hodnoty I Z, U Z zapí te do tabu ky. Vplyv meracích prístrojov zanedbajte. Ak je potrebná, zmen ite rozsah meracích prístrojov, ale aby ste ich nepo kodili. Vypnite napájanie obvodu. Pri vypnutom napájaní zme te zá a na induktívnu Z L (k iarovke pripojte cievku) a zopakujte meranie. Potom pri vypnutom napájaní zme te zá a na kapacitnú Z C (k iarovke pripojte kondenzátor) a zopakujte meranie. Namerané hodnoty I ZL, U ZL, I ZC, U ZC zapí te do tabu ky. Vplyv meracích prístrojov zanedbajte. Charakter U I f U I zá a e ~ ~ ~ = = [V] [A] [Hz] [V] [A] L C, U Z nameraných hodnôt vypo ítajte impedanciu Z, Z =, ohmický odpor I = U =, reaktanciu X L z impedancie Z, Z = + jx L, reaktanciu X C = I 3
1 1 z impedancie Z, Z = jx C, kapacitu C z reaktancie X C, X C = = jωc j2πfc, induk nos L z reaktancie X L, X L = jωl = j2πfl, fázový posun : X L X C ϕ = arctg alebo ϕ = arctg, ú inník cos. Vypo ítané hodnoty zapí te do tabu ky. Charakter Z X C X L C L cos Zá a e ~ = ~ ~ ~ ~ [ ] [ ] [ ] [ ] [F] [H] [ ] [-] L C Zostrojte vektorový diagram pre ka dú impedanciu Z C (Z L ). Vektorový diagram v Gaussovej rovine mô ete za a pod a pravidla: do kladnej reálnej poloosi zakresli veli inu, ktorá je pre obvod spolo ná. V na om prípade je pre zá a Z C spolo ná veli ina napätie, pre zá a Z L je spolo ná veli ina prúd. Meranie induk nosti L a kapacity C impedancie merania priamoukazujúcim meracím prístrojom Zmerajte impedanciu Z, (Z C ) metódou merania priamoukazujúcim meracím prístrojom. Najskôr zmerajte ohmický odpor. Zapojte pracovisko pod a schémy. Zmerajte postupne ka dú zo zá a í Z, (Z C ) pomocou Ohmmetra (mera ). Ide o digitálny prístroj alebo o mostíkový analógový merací prístroj. V prípade pou itia analógového meracieho prístroja je potrebné mostík vyvá i. K tomu je potrebné najskôr zvoli rozsah merania ohmmetra, potom kablíkom skratova svorky, a pomocou vstavaného potenciometra mostík vyvá i tak, a bude výchylka ru i ky 0. Potom je mo né mera. Ak je potrebné zmeni rozsah ohmmetra, je potrebné mostík znovu skalibrova. Namerané hodnoty zapí te do tabu ky. Potom zmerajte kapacitu. 4
Zapojte pracovisko pod a schémy. Zmerajte postupne ka dú zo zá a í Z, (Z C ) pomocou priamoukazujúceho meracieho prístroja. Zvy ajne je takýto prístroj sú as ou multimetra. Namerané hodnoty zapí te do tabu ky. Charakter C L X C X L Z C Z L Zá a e = ~ ~ ~ ~ ~ [ ] [F] [H] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] L C Z nameraných hodnôt vypo ítajte reaktanciu X C, X C 1 1 = =, jωc j2πfc reaktanciu X L, X L = jωl = j2πfl, impedanciu Z C, Z = + jx L, impedanciu X L X C Z L, Z = jx C, fázový posun : ϕ = arctg alebo ϕ = arctg. Vypo ítané hodnoty zapí te do tabu ky. Meranie vzájomnej induk nosti dvoch cievok (induk ností) Zmerajte fiktívnu induk nos zapojenia cievok v zapojení L' a L" nepriamou metódou. Zapojte pracovisko pod a schémy. 5
Najskôr zapojte prúdový okruh: zdroj zá a zdroj, potom zapojte napä ové okruhy a meracie prístroje. Potom pripojte induk nosti L 1 a L 2 za sebou na zmeranie pomernej induk nosti L'. Pred zapnutím nastavte rozsah A-metra na maximum, rozsah V-metra na hodnotu minimálne 240V~. ozsahy W-metra prepnite na napä ový rozsah minimálne 240V~, prúdový rozsah na maximum. Zapojenie si nechajte prekontrolova! Pred zapnutím zmerajte Ohmmetrom ohmický odpor kombinácie cievok L' a L'' a zapí te do tabu ky. Zapnite napájanie obvodu a namerané hodnoty zapí te do tabu ky. V prípade potreby zmeni rozsah na meracích prístrojoch je potrebné vypnú napájanie obvodu. Vplyv meracích prístrojov zanedbajte. Vypnite napájanie. Zme te zapojenie induk ností L 1 a L 2 proti seba na zmeranie pomernej induk nosti L''. Zapnite napájanie obvodu a namerané hodnoty zapí te do tabu ky. V prípade potreby zmeni rozsah na meracích prístrojoch je potrebné vypnú napájanie obvodu. Vplyv meracích prístrojov zanedbajte. T1 L L U I P L' L'' M Zapojenie [ ] [ ] [V] [A] [W] [H] [H] [H] [-] Súhlasné Protichodné 6
Z nameraných hodnôt vyrátajte pomernú induk nos L', L'' : 2 1 U 2 L = L = 2 ω I M väzby : ζ =. L L [H], vzájomnú induk nos M : Meranie opakujte pre v etky zadané transformátory. L L M = [H], sú inite 4 T2 L L U I P L' L'' M Zapojenie [ ] [ ] [V] [A] [W] [H] [H] [H] [-] Súhlasné Protichodné T3 L L U I P L' L'' M Zapojenie [ ] [ ] [V] [A] [W] [H] [H] [H] [-] Súhlasné Protichodné V záveru porovnajte výhody a nevýhody metódy merania induktívnej a kapacitnej impedancie výchylkovou metódou, mostíkovou metódou alebo priamoukazujúcimi multimetrami. Vyhodno te hodnotu vzájomnej induk nosti v závislosti na kon trukcii transformátora. Protokol Protokol spracujte so v etkými as ami. Protokol musí obsahova : Titulný list: Je mo né pou i pripravený formát, ktorý aktualizujte. Okrem mena, skupiny, dátumu aktualizujte íslo a názov úlohy! Zadanie. ozbor úlohy. Postup merania, schémy zapojenia. Pou ité prístroje: vhodná je tabu ka. Prístroj musí ma napísané v etky technické údaje: Názov prístroja, typ, výrobné íslo (nie eviden né ísla!), u analógových prístrojov v etky zna ky, ur ujúce vlastnosti prístroja (uvedené na stupnici prístroja). Podmienky merania. Vzorový výpo et. Tabu ky nameraných a vypo ítaných hodnôt. Tabu ky sa musia vojs do rozmeru po a stránky, nesmú presahova tieto hranice a tie nesmú by seknuté po stranách ani na konci. 7
Grafy musia ma v etky popisné nále itosti: Názov grafu, stupnicu nezávislej premennej aj s popisom a rozmerom jednotiek (spravidla horizontálne), stupnicu závislých premenných aj s popisom a rozmerom jednotiek (spravidla vertikálne), legendu. Vyhotovenie musí by jednozna né. V prípade potreby znázornenia rie enia témy protokolu mô u by vlo ené rôzne typy obrázkov, vytvorené v rôznych grafických editoroch. Do protokolu mô u by prilo ené fotografické snímky, ktoré dop ajú obsah protokolu. Záver. Je to posledná as protokolu, treba ju umiestni na koniec protokolu! V závere vyhodnoti to, o sa po aduje v zadaní. Nepísa iné poznámky od veci. Záver napísa ru me, pali kovým technickým písmom. K protokolu je potrebné prilo i parafovaný merací list s poznámkami z vlastného merania. Ka dý! Pre merací list nie sú stanovené formálne po iadavky. Je potrebné, aby obsahoval v etky údaje, potrebné na spracovanie protokolu. Protokol je va a vizitka! V protokole sa ne krtá!! V prípade takýchto omylov treba prerobi stránku. ukou písaný text sa pí e pali kovým, technickým písmom. Text musí by zarovnaný v rozsahu plochy stránky a musí re pektova okraje z dôvodu prípadného zviazania protokolu. Zvýraz ovanie formou tu ného písma, kurzívy, podtrhnutého textu apod. len v minimálnej miere. Protokol vrátanie meracieho listu spoji kancelárskou sponkou, prípadne zo íva kou. V prípade umastenia protokolu, alebo jeho poliatia ímko vek je potrebné protokol prerobi! Protokol pokr ený z ruksaku alebo s pokrkvanými okrajmi, je potrebné prerobi! Protokol je potrebné odovzda v stanovenom termíne. V prípade chýb mô e by protokol vrátený na dopracovanie. Protokol je odovzdaný, a ke je prijatý a oznámkovaný. Neskoré odovzdanie sa prejaví na hodnotení protokolu. 8