POLITECHNIKA KRAKOWSKA

WYDZIAŁ INŻYNIERII ŚRODOWISKA

Laboratorium z przedmiotu Urządzenia elektryczne i mechaniczne

SPRAWOZDANIE

Z

URZĄDZEŃ ELEKTRYCZNYCH

IŚ

Grupa 2 (b)

Piątek, godz.12.00 - 13.30

Ćwiczenie 1.

Temat: Pomiar rezystancji metodą techniczną i bezpośrednią.

Cel ćwiczenia:

Pomiar rezystancji metodą techniczną oraz bezpośrednią.

Urządzenia użyte w tym ćwiczeniu:

1. Multimetr ustawiony na woltomierz; zakres od 0 do 250 [V]

2. Miliamperomierz tablicowy prądu zmiennego, zakres 0-200 [mA];

3. Dwa rezystory suwakowe (R_1,R₂)

4. Rezystor dekadowy,(rezystor wzorcowy z dokładnością +/- 0.05%);

5. Multimetr cyfrowy użyty jako omomierz, zakres do 1000[Ω]

6. Zasilacz

Rezystancja zastępcza [Ω]
Metoda techniczna		Zmierzona omomierzem
Rezystory połączone równolegle	90	5,87	65,2	65,2	65,7	28,1	28,5
		135	8,81						65,3
		180	11,74						65,2
	Rezystory połączone szeregowo	20	5,97						298,5	298,7	296,9	298,0	299,9
		30	8,96						298,7
		40	11,95						298,8

	I [mA]	U [V]	R[Ω]	Rśr[Ω]	Romomierzem[Ω]
R1	62	5,81	93,7	95,3	95,7
		92	8,85			96,2
		123	11,79			95,9
	30	5,95	198,3			201,1	202,0
R2	44	8,93	203,0
		59	11,92			202,0
	R wzorcowy	39	5,93			152,0	149,6	149,9
		60	8,90			148,3
		80	11,88			148,5

Błąd dla metody technicznej:

Wartość rzeczywista rezystancji wzorcowego rezystora: 150 Ω

Wartość zmierzona: 149,6 Ω

Zatem:

Błąd bezwzględny: |150-149,6| = 0,4 Ω

Błąd względny:


Błąd pomiaru omomierzem:

Wartość rzeczywista rezystancji wzorcowego rezystora: 150 Ω

Wartość zmierzona: 149,9 Ω

Błąd bezwzględny: |150 - 149.9| = 0,1 Ω

Błąd względny:


Schematy połączeń:

1. SZEREGOWEGO:









2. RÓWNOLEGŁEGO:








WNIOSKI:

Dokonaliśmy dwóch pomiarów rezystancji: metodą techniczną i metodą bezpośrednią. Na podstawie tych odczytów zauważyliśmy, że niezależnie od metody, wartości rezystancji są do siebie bardzo zbliżone.

Minimalne różnice jakie wystąpiły, czyli nasze błędy pomiarowe, wyniknęły prawdopodobnie z niedokładności urządzeń pomiarowych, a także niedoskonałości oka ludzkiego. Najdokładniej odczytaną rezystancję otrzymaliśmy z rezystora dekadowego, który służył nam jako wzorzec rezystancji, gdyż pokazywał on wynik z dokładnością ±0,05%.

Ćwiczenie 2.

Temat: Badanie parametrów napięcia zmiennego prądu.

Cel ćwiczenia:

Zmierzenie okresu sinusoidy oraz wartości międzyszczytowej za pomocą oscyloskopu w celu obliczenia wartości skutecznej napięcia i częstotliwości.

Urządzenia użyte w tym ćwiczeniu:

1. multimetr cyfrowy użyty jako woltomierz;

2. oscyloskop;

3. generator;




Rys. 1 OSCYLOSKOP

Wykorzystywane wzory:
















gdzie:

U_pp - wartość miedzy szczytowa

U_m - amplituda

T - okres

U - wartość napięcia skutecznego

f - częstotliwość

u(t) - wartość chwilowa napięcia

Odczyty:

1[cm]=0.2[V] dla napięcia

1[cm]=0.5[ms] dla czasu

Wartości zmierzone multimetrem:

f=250 [Hz]

U=0,39[V]

Obliczenia:

Um=1/2 U_PP

U_m=0,56 [V]


[V]

f=253[Hz]

ω =2*3,14*253=1588,84 [rad/s]

U(t) = Um*sin(ωt)

U(t) = 0,56*sin(1588,84*t)

Wykres U(t) na następnej stronie

WNIOSKI:

Wartości napięcia są takie same jak te obliczone na podstawie pomiarów z oscyloskopu, co może świadczy o dokładności z jaką został wykonany ten nasz pomiar. Wartości częstotliwości też są bardzo zbliżone. Na podstawie obliczeń wnioskujemy, że wartość skuteczna napięcia użytego w doświadczeniu była stosunkowo niska. Ponieważ wszystkie urządzenia były cyfrowe dochodzimy do wniosku, że jedyną przyczyną tych minimalnych błędów są niedokładności urządzeń pomiarowych.

Ćwiczenie 3.

Temat: Badanie samoregulującej się taśmy grzewczej.

Cel ćwiczenia:

Na podstawie wykonanych pomiarów wykreślić charakterystyki:

I= f(T)

R= f(T)

P_L = f(T)

Urządzenia wykorzystane do tego ćwiczenia:

1. multimetr jako termometr;

2. miliamperomierz, zakres do 2000 [mA] ;

3. woltomierz prądu stałego, zakres od 0 do 250 [V].

Ćwiczenie polegało na:

- zmierzeniu natężenia prądu miliamperomierzem

- zmierzeniu temperatury przewodu samoregulującego się multimetrem użytego jako termometr

Napięcie było stałe i wynosiło U=240V.

Długość taśmy grzewczej: L=1,95m

Na podstawie otrzymanych pomiarów wyliczono rezystancję i moc grzewczą oraz moc grzewczą jednostkową badanej taśmy samoregulującej się.

Lp.	TEMP [°C]	I[mA]	R[Ω]	P[W] GRZEWCZA	PL [W/m] JEDNOSTKOWA
1.	22	403	595,5	96,7	49,6
2.	23	324	740,7	77,7	39,9
3.	24	295	813,6	70,8	36,3
4.	25	275	872,7	66,0	33,9
5.	26	260	923,1	62,4	32,0
6.	27	248	967,7	59,5	30,5
7.	28	238	1008,4	57,1	29,3
8.	29	229	1048,0	55,0	28,2
9.	30	222	1081,1	53,3	27,3

WNIOSKI:

Na podstawie naszych obliczeń wykreśliliśmy trzy charakterystyki: I= f(T), R= f(T) i P_L=f(T) , na których widać zależności między wzrostem temperatury ,a natężeniem, rezystancją i mocą jednostkową. I tak widzimy, że wraz ze wzrostem temperatury spada moc grzewcza, a natężenie prądu i rezystancja taśmy samoregulującej się wzrasta. Konstrukcja taśmy grzewczej powoduje, że taśma przy wzroście temperatury otoczenia rozciąga się co sprawia, że opór elektryczny wzrasta i tym samym zmniejsza się moc grzewcza. Gdy temperatura otoczenia obniża się, sytuacja jest odwrotna. Cecha ta powoduje samoregulację taśmy grzewczej w zależności od temperatury otoczenia.

Zgodnie z prawem Joule'a-Lenza, przepływający w taśmie prąd wywołuje powstawanie ciepła Taśma samoregulująca pobiera energię elektryczną tylko w takiej ilości, jaka jest jej potrzebna do uzyskania odpowiedniego efektu grzewczego, nie wymagając dodatkowo urządzeń regulujących. W chwili uzyskania tego efektu taśma przestaje pobierać prąd. Błąd jaki mógł wpłynąć na wartości pomiarów, to niedokładność urządzeń użytych w doświadczeniu.

Ćwiczenie 4.

Temat: Badanie wyłącznika silnikowego z wyzwalaczem bimetalowym.

Cel ćwiczenia:

Zbadanie długości czasu przy którym wyłącznik termobimetalowy reaguje na zwiększanie natężenia prądu oraz wyznaczenie charakterystyki czasowo-prądowej

Do wykonania ćwiczenia użyliśmy następujących urządzeń:

1. woltomierza tablicowego, zakres do 250 [V];

2. watomierza analogowy, max. zakres do 4000[W];

3. amperomierza tablicowego, zakres od 1,4 do 5 [A] ;

4. stoper cyfrowy;

Przebieg ćwiczenia które polegało na:

- zmierzeniu natężenia prądu amperomierzem

- zmierzeniu napięcia woltomierzem

- zmierzeniu mocy watomierzem

- zmierzeniu czasu reakcji przekaźnika na prąd przeciążeniowy przy pomocy stopera

Pomiary:

Lp.	U [V]	I[A]	P[W]	t[s]	I/In	Pobl[W]	R[Ω]
1.	95,0	1,6	165,0	54,74	1,6	152,0	59,4
2.	140,0	2,5	365,0	19,82	2,5	350,0	56,0
3.	185,0	3,4	650,0	8,53	3,4	629,0	54,4
4.	218,0	4,1	900,0	7,67	4,1	893,8	50,2
5.	245,0	4,6	1130,0	6,38	4,6	1127,0	53,3

I_n=1 [A]

P_obl=U*I [W]

Z prawa Ohma: R= U/I [Ω]

Wykres charakterystyki czasowo - prądowej na następnej stronie.

WNIOSKI:

Z wyznaczonej przez nas charakterystyki wynika, że czas reakcji zmniejsza się wraz ze wzrostem przeciążenia. Działanie przekaźnika uzależnione było od wygięcia bimetalu, które powodowane było przez wzrost temperatury. Szybkość reakcji przekaźnika uzależniona jest od wielkości natężenia prądu; gdy płynął prąd nieznacznie większy od nominalnego, przekaźnik reagował powoli, natomiast gdy prąd był znacznie większy od nominalnego, przekaźnik reagował natychmiastowo.

Dzięki temu, gdy przeciążenie jest nieduże i krótkotrwałe przekaźnik nie wyłączy zasilania od razu. Natomiast, gdy przeciążenie jest duże, przekaźnik odłączy zasilanie chroniąc silnik przed przepaleniem przewodów a nawet pożarem.

Błędy jakie się pojawiły mogą wynikać z niedokładności w odczycie wartości z przyrządów jak również nieprecyzyjności samych przyrządów użytych w doświadczeniu. Na błąd ma także wpływ refleks osoby dokonującej pomiaru czasu stoperem.




U




U

---