Transcript Snímek 1

VÝCHYLKOVÉ METÓDY
A) OHMOVA METÓDA
1.
- hodnota neznámeho odporu
Absolútna chyba metódy
Relatívna chyba metódy
- meranie malých odporov
R x  103 Rv
 m  0,1 %
1
A) OHMOVA METÓDA
2.
- hodnota neznámeho odporu
Rx  R  Ra
Absolútna chyba metódy
Relatívna chyba metódy
- meranie väčších odporov
R x  103 Ra
 m  0,1 %
2
B) POROVNÁVACIA METÓDA
1. Porovnanie úbytkov napätí na rezistoroch zapojených do série
I
napäťový delič
- prúd I je konštantný
3
Absolútna chyba metódy
po dosadení
Relatívna chyba metódy
- jednosmerný komparátor
- voltmeter s veľkým vnútorným odporom
Celková maximálne možná relatívna chyba merania
4
POROVNÁVACIA METÓDA
2. Porovnanie veľkosti prúdov tečúcich paralelne zapojenými rezistormi
prúdový delič
Ra – zanedbateľne
malý
Ra – nie je zanedbateľne malý
5
Absolútna chyba metódy
Relatívna chyba metódy
- odpor ampérmetra – zanedbateľne malý
Celková maximálne možná relatívna chyba merania
6
MOSTÍKOVÉ METÓDY
- podmienka rovnováhy mostíka
Ig
Rx = R1
Ig  0
7
MERANIE VLASTNÝCH INDUKČNOSTÍ
1. Výchylkové metódy
A) OHMOVA
METÓDA
RLx – potrebné určiť osobitným meraním - nevýhoda
8
MERANIE VLASTNÝCH INDUKČNOSTÍ
B) VOLTMETER, AMPÉRMETER, WATTMETER
9
- korigovaná hodnota príkonu meranej cievky
- korigovaná hodnota prúdu tečúceho cievkou
10
C) METÓDA TROCH VOLTMETROV
11
Parametre cievky:
12
C) METÓDA TROCH AMPÉRMETROV
13
Parametre cievky:
14
MOSTÍKOVÉ METÓDY
- striedavý vyvážený mostík - Wheatstoneov typ
- vyvážený stav – uzly C a D – rovnaký potenciál
meracou diagonálou netečie prúd
podmienka rovnováhy
- porovnanie reálnych a imaginárnych zložiek v podmienke rovnováhy
Z  R  jX
Rovnováha mostíka sa dá nastaviť minimálne jeho dvoma prvkami:
- činný
- reaktančný
Frekvenčne
závislé mostíky – v podmienkach rovnováhy sa frekvencia vyskytuje
Frekvenčne
nezávislé mostíky – v podmienkach rovnováhy sa frekvencia nevyskytuje
Maxwell-Wienov mostík
- podmienky rovnováhy
- vyvažovanie mostíka:
odporová dekáda
R4
kapacitná dekáda
C4
frekvenčne nezávislý mostík
Presnosť:
 10´3 až 10´4 meranej hodnoty
Owenov mostík
- meranie veľkých indukčností
- podmienky rovnováhy
- vyvažovanie mostíka:
odporová dekáda
kapacitná dekáda
R2
C2
C4
- kapacitný
normál
frekvenčne nezávislý mostík
Rezonančný mostík
- meranie a) indukčnosti
b) frekvencie
- podmienky rovnováhy
frekvenčne závislý mostík
- vyvažovanie mostíka:
otočný kondenzátor
C1
zvolená odporová dekáda
sériová rezonancia
R2
vyváženie činného odporu RLx
MERANIE VZÁJOMNÝCH INDUKČNOSTÍ
Metódy pre meranie vlastných indukčností
Magneticky súhlasné zapojenie dvoch cievok zapojených sériovo
Magneticky nesúhlasné zapojenie cievok zapojených sériovo
L  L
Výchylkové metódy
voltmeter s veľkým
vnútorným odporom
(elektrostatický)
Presnosť merania – nie je veľká – závisí od presnosti použitých prístrojov
Mostíkové metódy
Carey-Fosterov mostík
- podmienky rovnováhy
- vyvažovanie mostíka:
odporová dekáda
R1
odporová dekáda
R2
C2
- kapacitný
normál
frekvenčne
nezávislý mostík
MERANIE KAPACITY
Výchylkové metódy
Ohmova metóda
-meranie veľkých impedancií
voltmeter pred ampérmetrom
tg  102
tg  102
I  IC  I R
METÓDA TROCH AMPÉRMETROV
I1  I
I2  IR
I12  I 22  I32  2I3 I 2cos


cos 180    cos
I12  I 22  I32  2I3 I 2cos
I3  IC
U12 I R

Zx 

Rn
I C
I C
- kapacitná reaktancia – imaginárna zložka komplexnej impedancie
SUBSTITUČNÁ METÓDA
Cn
- kapacitná dekáda
u(t) - konštantné
Mostíkové metódy
- vyvažovanie mostíka:
odporová dekáda
R2
odporová dekáda
R4
Wienov mostík
Scheringov mostík
- stratový činiteľ
- vyvažovanie mostíka:
odporová dekáda
R3
kapacitná dekáda
C4
C2
- kapacitný normál
MERANIE ELEKTRICKÉHO VÝKONU
Obvody s jednosmerným napájaním
- výkon na záťaži Rz :
Pz  Uz I z
Uv  Uz
Ia  Iz  I v
P  Uv  Iz  I v   Pz  Pv
Relatívna chyba metódy bez korekcie
Pv
P  Pz
m 
100%  m  100%
Pz
Pz
Iv
 m  100%
Iz
záťaže s
menším
odporom
Korekcia na spotrebu voltmetra
U2
Pz  P  Pv  P 
Rv
Rv
- vnútorný odpor voltmetra
103 až 104 Ώ
MERANIE ELEKTRICKÉHO VÝKONU A ENERGIE
Obvody s jednosmerným napájaním
- výkon na záťaži Rz :
Pz  Uz I z
I a  I z U v  U z  Ua
P  Uz  Ua  Iz  Pz  Pa
Relatívna chyba metódy bez korekcie
Pa
P  Pz
m 
100%  m  100%
Pz
Pz
Ua
 m  100%
Uz
záťaže s
veľkým
odporom
Korekcia na spotrebu ampérmetra
Pz  P  Pa  P  Ra Ia2
Ra
- vnútorný odpor ampérmetra
10-1 až 10 Ώ
Presnosť výsledku merania závisí:
- od chyby metódy,
- od presnosti použitých meracích prístrojov
- chybu metódy - môžeme korigovať, ak poznáme spotrebu použitých prístrojov
- chyby prístrojov – nemôžeme korigovať
Výsledná relatívna chyba merania spôsobená chybami prístrojov:
Pz  Uz I z
 T   T U    T I 
MERANIE ELEKTRICKÉHO VÝKONU
Obvody s jednosmerným napájaním
- jednosmerný kompenzátor
veľmi presné merania jednosmerného výkonu
Rz
- odpor záťaže
Rn
- presný odporový normál
Pz  U z I
Un
Pz  U z
Rn
U – musí byť v priebehu merania konštantné
MERANIE ELEKTRICKÉHO VÝKONU
Obvody s jednosmerným napájaním
Elektrodynamický wattmeter
Výchylka je úmerná okamžitej hodnote jednosmerného výkonu
- výhoda v prípade kolísania napájacieho napätia
- jednoduchšie odčítanie výkonu
- pre presnejšie merania je nutné robiť korekciu na spotrebu napäťovej,
resp. prúdovej cievky wattmetra
MERANIE ENERGIE
Jednosmerné obvody
Ampérhodinové počítadlo – elektromer na jednosmerný prúd
integrujúci elektrodynamický wattmeter
MERANIE ELEKTRICKÉHO VÝKONU
Jednofázové obvody s harmonickým napájaním
Okamžité hodnoty:
napätia
u(t )  U m sin t
prúdu
i(t )  I m sin t   
u  0
   u  i
 i   u    
výkonu
p(t )  i(t )u (t )  U m sin t   
 I m sin t    

Činný výkon
– stredná hodnota okamžitého výkonu za jednu periódu
T
1
P   u  t  i  t  dt
T 0
jednosmerná zložka
okamžitého výkonu
T
1
P   UI cos   UI cos  2t   dt
T0
nevratná zmena
energie
P  UI cos 
[W]
Jalový výkon
Q  UI sin 
[var, príp. VAr]
- miera energie, ktorá striedavo kmitá medzi zdrojom a spotrebičom
- nekoná prácu – jeho stredná hodnota je nulová
- kladný – indukčný jalový výkon
- záporný kapacitný jalový výkon
Zdanlivý výkon
S  UI
[VA]
- maximálna hodnota činého výkonu (jalového výkonu), ktorú by bolo možné
dosiahnuť pri cosφ = 1 (cosφ = 0)
- podľa veľkosti zdanlivého výkonu sa dimenzujú elektrické zariadenia
(elektrické stroje, zdroje, rozvodové zariadenia)
Symbolicko – komplexná metóda
Komplexný zdanlivý výkon
S  UI

S  UI   UIe
výkonový trojuholník
j
S  UI  cos   j sin  
S  P  jQ
 
Q  Im UI 
P  Re UI


S  UI
Meranie činného elektrického výkonu
Uv  Uz  Un
P  Pz  Pn
Pz  P  Pn
U n2
Pn 
Rn
Uv  Un
- spotreba napäťovej
cievky wattmetra
P  Pz Pn
In
m 
 100%= 100%
Pz
Pz
Iz
P  Pz  Pn  Pv
Pz  P  Pn  Pv
U v2
Pv 
Rv
- spotreba
voltmetra
U n2 U v2
Pz  P 

Rn
Rv
Meranie činného elektrického výkonu
P  Pp  Pz
Pz  P  Pp
Ia  I z  I p
Ia  Iz
Pp  Rp Ia2 - spotreba napäťovej
P  Pz  Pp  Pa
Pz  P  Pp  Pa
cievky wattmetra
Ip
P  Pz Pp
m 
 100%= 100%
Pz
Pz
Iz
Pa  Ra Ia2
- spotreba
ampérmetra
Pz  P  Rp Ia2  Ra Ia2
Napätie a prúd záťaže prevyšujú meracie rozsahy napäťovej
a prúdovej cievky wattmetra
merací transformátor prúdu
Pz  pU pI kw
U1
pU 
U2
kw

merací transformátor napätia
I1
pI 
I2
- konštanta
wattmetra
- výchylka
wattmetra
Meranie činného výkonu striedavým komparátorom napätia
I  Iz
- vo vykompenzovanom stave
nie je meraný obvod zaťažený
relatívna chyba je nulová
odporový
normál
U z  U z U
- veľkosť prúdu
UR
Iz 
R
Iz
činný výkon záťaže Z
Iz  I z  R
U R  U R  R
PZ  U Z I Z cos   U Z
U R
UR
cos  U  R 
R
 R  I
Meranie činného výkonu tromi voltmetrami
odporový
normál
kosínusová veta
U 2  U R2  U Z2  2U RU Z cos
PZ  U Z I Z cos
U 2  U R2  U Z2
PZ 
2R
Iz 
UR
R
U 2  U R2  U Z2
cos 
2U RU Z
- voltmetre musia mať veľký vnútorný odpor
- presnosť merania malá – druhá mocnina
odčítaných hodnôt
Meranie činného výkonu tromi ampérmetrami
kosínusová veta
I 2  I R2  I Z2  2I R I Z cos
PZ  U Z I Z cos
PZ  RI R I Z cos  
U Z  RIR

1
R I 2  I R2  I Z2
2

I 2  I R2  I Z2
cos 
2 I RI Z
- ampérmetre musia mať minimálnu spotrebu
Meranie jalového výkonu wattmetrom pri použití LC článku


Q  UI sin   UI cos   
2

-na napäťovej cievke wattmetra
napätie posunuté voči napájaciemu napäti
o 
2
fázorový diagram
náhradný
obvod
- značná frekvenčná závislosť metódy
- fázový posun  2
len pri určitej frekvencii
Meranie jalového výkonu wattmetrom a vhodnou dvojbránou
Gorgesov mostík
Shannon – Kotelnikov