Filia Politechniki Wrocławskiej

w Jeleniej Górze

POLITECHNIKA WROCŁAWSKA	KATARZYNA SACH MARCIN KRZYŻANIAK TOMASZ GRABOWSKI	Wydział: Elektryczny Rok: ΙI Grupa:1 Rok Akademicki: 1999/2000
LABORATORIUM MIERNICTWA ELEKTRYCZNEGO
Data wykonania ćwiczenia: 11.10.1999	Temat: POMIAR NAPIĘĆ STAŁYCH	Ocena:
Nr ćwiczenia: 1		Podpis:

1) Cel ćwiczenia :

Celem ćwiczenia było zapoznanie się z metodami obliczania i eliminowania błędów pomiaru, wynikających ze zmiany wartości mierzonej wskutek włączenia przyrządu pomiarowego, oraz możliwościami zastosowania woltomierzy i amperomierzy prądu stałego do pomiarów sygnału zmiennego ze składową stałą. W celu dokładniejszego obliczenia błędów wynikających z klasy dokładności użytych mierników, pomiarów dokonywaliśmy raz podłączając woltomierze pojedynczo, a następnie wszystkie jednocześnie.

2) Opis ćwiczenia :

Wykonywaliśmy kolejno pomiary spadków napięć na trzech różnych rezystancjach podłączając trzy woltomierze. Żeby móc obliczyć niedokładność wskazań użytych woltomierzy przeprowadziliśmy także pomiary przy podłączonych trzech miernikach jednocześnie. Następnie wybraliśmy rezystancję, przy której był najmniejszy rozrzut wyników pomiarów spadków napięć na wszystkich trzech woltomierzach. Dla tej rezystancji przeprowadziliśmy dodatkowe pomiary :

• przez rezystancję został przepuszczony prąd zmienny wyprostowany

jednopołówkowo

• przez rezystancję został przepuszczony prąd zmienny wyprostowany

jednopołówkowo, dodatkowo wygładzony przez kondensator

3) Schemat układu pomiarowego :

V₁- woltomierz cyfrowy o rezystancji wewnętrznej 2,11 MΩ

V₂- woltomierz analogowy o rezystancji wewnętrznej 5 kΩ

V₃- woltomierz analogowy o rezystancji wewnętrznej 100MΩ

4) Tabele z wynikami pomiarów. Przykładowe wzory i

obliczenia :

Wyniki pomiarów:

Rezystancje	Woltomierze podłączone pojedynczo			Woltomierze podłączone jednocześnie
		V1	V2	V3	V1	V2	V3
R2	5,7	5,15	5,65	5,18	5,2	5,2
R3	5,78	3,75	5,7	3,85	3,75	3,8
R4	11,61	11,5	11,5	11,61	11,6	11,5

Wyniki pomiarów dla obciążenia rezystancji R₄ przebiegiem zmiennym:

• prostowanym jednopołówkowo

• prostowanym jednopołówkowo i dodatkowo wygładzonym kondensatorem

Woltomierze	Sygnał prostowany jednopołówkowo	Sygnał wygładzony kondensatorem
V1	6,07	11,52
V2	6,0	11,5
V3	6,0	11,5

Pomiar napięcia przy jednoczesnym podłączeniu trzech woltomierzy dla rezystancji R₄.

	Pomiar napięć
Woltomierze	av	cv	Uv	ΔUv	δUv	Uv ± ΔUv
		Dz	V/dz	V	V	%	V
V1	11,61	-	11,61	0,98	8,44	11,61±0,2
V2	23,21	0,5	11,6	0,08	0,69	11,6±0,08
V3	11,5	1	11,5	0,015	0,13	11,5±0,015

Błąd miernika cyfrowego:

Ux - wartość zmierzona napięcia

Uz - zakres miernika cyfrowego

ΔU=±(0,05⋅11,61+0,01⋅40)=0,98 V

Przykładowe obliczenia dla woltomierza o rezystancji wewnętrznej 5 KΩ.

C_v=U_n/a_max=15V / 30dz = 0,5V/dz

U_v=C_va_v= 0,5⋅23,21=11,6V

ΔU_v=kl⋅U_n/100=0,5⋅15/100 = ± 0,075 V ≅ 0,08

δU_v=ΔU_v⋅100/U_v= 0,69 %

Pomiar napięcia przy podłączaniu woltomierzy pojedynczo. Dla rezystancji R₄.

	Pomiar napięć
Woltomierze	av	cv	Uv	ΔUv	δUv	Uv ± ΔUv
		Dz	V/dz	V	V	%	V
V1	11,61	-	11,61	0,98	8,44	11,61±0,2
V2	23,5	0,5	11,75	0,08	0,68	11,75±0,08
V3	11,5	1	11,5	0,015	0,13	11,5±0,015

Przykładowe obliczenia dla woltomierza o rezystancji wewnętrznej 100 MΩ.

C_v=U_n/a_max=15V / 15dz = 1V/dz

U_v=C_va_v= 1⋅11,5=11,5V

ΔU_v=kl⋅U_n/100=0,01⋅15/100 = ± 0,015

δU_v=ΔU_v⋅100/U_v= 0,13 %

5) Spis przyrządów :

Woltomierz elektromagnetyczny F2 IV h -262

Woltomierz magnetoelektryczny F2 IV h - 804

Woltomierz cyfrowy F2/IVA/407

3) Wnioski :

Celem tego ćwiczenia było poznanie typowych błędów w pomiarach napięć stałych oraz wyznaczenie napięcia U_x .Pomiarów dokonaliśmy dysponując trzema różnymi woltomierzami o różnej rezystancji . Przy każdorazowym załączaniu woltomierzy do obwodu następowała zmiana wielkości mierzonej . Zmiana była tym mniejsza, im mniejsza była moc pobierana przez woltomierz. W naszych obliczeniach użyliśmy wyników pomiaru napięcia przy rezystancji R₄ (720Ω), ponieważ występował najmniejszy rozrzut wartości mierzonej. Spowodowane było to tym że rezystancja R₄ była dostatecznie mała. Najmniejszy błąd pomiaru występował przy woltomierzu o dużej rezystancji wewnętrznej. Natomiast analiza błędu metody wymagała znajomości parametrów przyrządów np. klasy dokładności. Dla rezystancji R₄ wykonaliśmy dodatkowe pomiary przy obciążeniu sygnałem zmiennym prostowanym jednopołówkowo, oraz sygnałem wygładzonym za pomocą kondensatora. Również tutaj okazało się, że wyniki pomiarów na wszystkich trzech woltomierzach były zbliżone.

---