Politechnika Œl¹ska
w Gliwicach
Wydzia³ Elektryczny

Pomiar pr¹dów i napiêæ okresowych za pomoc¹ mierników analogowych

Sekcja 4

Wstêp

Celem æwiczenia by³o nabycie umiejêtnoœci korzystania z woltomierzy
i amperomierzy analogowych o ró¿nej konstrukcji oraz poznanie zasad w³aœciwej interpretacji wyników wykonywanych pomiarów. W æwiczeniu zastosowano mierniki analogowe. W zale¿noœci od sposobu wytwarzania pól magnetycznych w ustrojach, wyró¿niamy trzy zasadnicze typy mierników analogowych :

• magnetoelektryczne

• elektromagnetyczne ?

• elektrodynamiczne (i ich odmiana - ferrodynamiczne )

W miernikach magnetoelektrycznych oddzia³ywuj¹ na siebie pola nieruchomego magnesu oraz ruchomej cewki z pr¹dem. Moment napêdowy mierników elektromagnetycznych powstaje w wyniku wzajemnego oddzia³ywania dwóch rdzeni z miêkkiego materia³u ferromagnetycznego, magnesowanych pr¹dem p³yn¹cym przez nieruchom¹ cewkê. Mierniki elektrodynamiczne maj¹ po dwie cewki : ruchom¹ i nieruchom¹, przez które mog¹ p³yn¹æ dwa ró¿ne pr¹dy. Moment napêdowy takiego uk³adu jest proporcjonalny do iloczynu pr¹du i pewnej funkcji a. W æwiczeniu u¿yty by³ równie¿ miernik magnetoelektryczny z prostownikiem ( ), na którego ustrój podawany by³ przebieg mierzony wyprostowany dwupo³ówkowo. Wychylenie miernika by³o proporcjonalne do wartoœci modu³u (œredniej wyprostowanej) tego przebiegu. Skale zmiennopr¹dowe takich mierników wyskalowane
s¹ w wartoœciach skutecznych pr¹du sinusoidalnie zmiennego. Wskazania mierników magnetoelektrycznych zale¿¹ od wartoœci œredniej pr¹du a wskazania mierników elektromagnetycznych i elektrodynamicznych od wartoœci skutecznej. Wartoœæ skuteczna jest miar¹ równowa¿noœci pr¹du okresowego
i pr¹du sta³ego pod wzglêdem iloœci wydzielonego ciep³a, natomiast wartoœæ œrednia jest miar¹ równowa¿noœci elektrochemicznej pr¹du sta³ego o natê¿eniu I
i pr¹du okresowego o wartoœci œredniej i = (t) = I. Mierniki magnetoelektryczne, elektromagnetyczne i elektrodynamiczne mog¹ pracowaæ zarówno jako amperomierze, jak i woltomierze.

Schemat uk³adu pomiarowego

Opis

Przedstawiony uk³ad pomiarowy sk³ada siê z czterech generatorów napiêcia, dwóch prostowników jednopo³ówkowych, przesuwnika fazowego, oscyloskopu dwustrumieniowego, woltomierzy magnetoelektrycznych
i elektromagnetycznych, miernika uniwersalnego (magnetoelektryczny
z prostownikiem) i miernika wartoœci szczytowej (MWSz). Sygna³y dochodz¹ do sumatora czterema torami.

Tabela pomiarowa

Lp.	Przebieg	|Uœr|			|Uœr|			|U| ?			|Um|
	badany	zmierzone [ V ]	obliczone [ V ]	b³¹d [ % ]	zmierzone [ V ]	obliczone [ V ]	b³¹d [ % ]	zmierzone [ V ]	obliczone [ V ]	b³¹d [ % ]	zmierzone [ V ]
	U1 sin ?t	2,20	1,53		0	0	0	2,20	1,70		2,40
	U2 sin 2 ?t	4,00	3,34		0	0	0	4,10	3,71		5,25
	U1 sin ?t + U1 sin ?t + ?	4,10	2,95	39	0	0	0	4,20	2,40	75	5,25
	U1 sin ?t + U2 sin 2 ?t	4,30	3,52	22	0	0	0	4,60	4,08	13	7,80
	U1 sin ?t + U2 sin 2 ?t + ?	4,50	3,52	28	0	0	0		4,08	0,51	8,25
		4,20	3,34	26	0	0	0	4,40	3,90	13	7,25
		12,50			0,50			11,80			11,75

Ad. 3 ? = 30°, Ad. 4 ? = 0°, Ad. 5 ? = 30°

Wnioski

Uwa¿amy, ¿e na podstawie przeprowadzonego porównania wielkoœci zmierzonych i obliczonych mierniki analogowe nie nadaj¹ siê do dok³adnych pomiarów przebiegów zmiennych. Æwiczenie wykaza³o jak niedok³adne
s¹ pomiary wykonywane za pomoc¹ mierników analogowych. Du¿y wp³yw na jakoœæ wskazañ ma kszta³t przebiegu, gdy¿ wszystkie u¿yte przez nas mierniki analogowe skalowane by³y na przebiegi sinusoidalne, podczas gdy nasze przebiegi by³y nieco odkszta³cone. Poza tym æwiczenie wykaza³o, ¿e do prawid³owej interpretacji wskazañ mierników konieczna jest œwiadomoœæ jakich informacji o przebiegu dostarczaj¹ poszczególne typy mierników, gdy¿ ka¿de
z u¿ytych przez nas mierników, dla danego typu przebiegu, wskazywa³o nieco inn¹ wartoœæ. Miernik elektromagnetyczny mierzy wartoœæ skuteczn¹ przebiegu, w naszym przypadku posiada³ najwiêkszy rozrzut dok³adnoœci do 0,5 75 %.
Miernik magnetoelektryczny pokazuje wartoœæ œredni¹ i choæ w naszym przypadku b³êdy wynosi³y 0, to jednak by³o to dla wskazañ równie¿ wynosz¹cych 0 i na podstawie tego nie mo¿na wyrokowaæ o dok³adnoœci pomiaru. Miernik magnetoelektryczny z prostownikiem wskazuje wartoœæ œredni¹ modu³u (wyprostowan¹) i jego niedok³adnoœæ, w naszym przypadku, by³a rzêdu 20 40 %.