Protokoly mix

FEKT VUT BRNO
Ústav automatizační a měřící techniky
Jméno
Kód
Luděk Caha
-
Ročník
Obor
Skupina
Oddělení
2.
AMT
11
-
Spolupracoval
Měřeno dne
Odevzdáno dne
František Burian
Vladimír Dalík
22.10.2003
Příprava
Opravy
Učitel
Hodnocení
Název úlohy
Číslo úlohy
Stejnosměrné a střídavé voltmetry
1
Stejnosměrné a střídavé voltmetry.
Úkol měření:
Změřit vstupní odpor multimetru METEX M-3850 na rozsahu 40V DC.
Změřit nelinearitu stupnice multimetru METEX M-3850 na rozsahu 4V DC (referenční multimetr HP) a stanovit korekční křivku, absolutní a relativní chyby.
Změřit frekvenční charakteristiku multimetru METEX M-3850 v rozsahu frekvencí 100Hz - 3000Hz a frekvenční charakteristiku vf. střídavého voltmetru BM579 v rozsahu frekvencí 1MHz - 10MHz.
Změřit efektivní hodnoty harmonického/neharmonického signálu (detailní popis signálů je popsán v postupu měření) pomocí multimetrů HP 34401A, METEX M-3850 a vf. voltmetru TESLA BM 579.
Teoretický úvod:
Vstupní odpor multimetru lze změřit několika způsoby. Jeden z nich je například metoda poloviční výchylky, při které se na voltmetru nastaví maximální výchylka, pak se do série s ním umístí rezistor jehož velikost se nastaví tak aby se na voltmetru zobrazovala poloviční výchylka. Pak platí že odpor voltmetru je stejný jako odpor s ním zařazený v sérii. Pokud nemůžeme normálový rezistor nastavovat na libovolnou hodnotu, lze odpor voltmetru vypočítat z velikosti normálového odporu a napětí na multimetru pomocí rovnice.
Pokud potřebujeme s voltmetrem měřit přesněji než je jeho třída přesnosti, je k němu možné s pomocí voltmetru přesnějšího sestrojit tzv. korekční křivku, což je velikost napětí které se musí přičíst k napětí naměřenému abychom dostali hodnotu správnou.

Většina obyčejných střídavých voltmetrů měří střední hodnotu napětí, nebo napětí maximální. Přesto jsou jejich stupnice cejchovány pro napětí efektivní. Tyto voltmetry měří správně pouze napětí harmonická a při neharmonickém průběhu měří se značnou chybou. Pro měření efektivní hodnoty napětí i neharmonických signálů existují speciální voltmetry, které bývají označovány zkratkou RMS. Tyto voltmetry ale také nejsou ideální takže měří správně pouze do určitého tvaru signálu. Parametr který popisuje tuto skutečnost se nazývá činitel tvaru.
Použité přístroje:
Multimetr HP 34410Avč. 3146A40353
Multimetr Metex M-3850vč. EJ160807
Vf. střídavý multimetr TESLA BM 579vč. 101454
Generátor Agilent (HP) 33120Avč. MY40011278
Stabilizovaný zdroj ALU 310vč. 880419
Přípravek s odpory
Tabulky naměřených hodnot:
Měření vstupního odporu multimetru METEX na rozsahu 40V DC:
Umax [V]
Uvst [V]
RN [kΩ]
RM [MΩ]
RPV [MΩ]
RV [MΩ]
15
14,39
400
9,43
10,01
10
Měření nelinearity stupnice multimetru METEX M-3850 na rozsahu 4V DC:
U [V]
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
1,8
UR [V]
0,00041
0,20037
0,40033
0,60008
0,79942
0,99959
1,19879
1,3989
1,5988
1,7984
ΔU [V]
0,00041
0,00037
0,00033
0,00008
-0,00058
-0,00041
-0,00121
-0,00110
-0,00120
-0,00160
U [%]
-
0,185
0,082
0,013
-0,073
-0,041
-0,101
-0,079
-0,075
-0,089
U [V]
2
2,2
2,4
2,6
2,8
3
3,2
3,4
3,6
3,8
UR [V]
1,9979
2,198
2,3977
2,5976
2,7975
2,9966
3,1966
3,3968
3,5959
3,7957
ΔU [V]
-0,00210
-0,00200
-0,00230
-0,00240
-0,00250
-0,00340
-0,00340
-0,00320
-0,00410
-0,00430
U [%]
-0,105
-0,091
-0,096
-0,092
-0,089
-0,113%
-0,106
-0,094
-0,114
-0,113
Frekvenční charakteristika multimetru METEX M-3850:
f [kHz]
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
1,1
1,2
1,3
1,4
1,5
U [V]
1,007
1,004
0,998
0,991
0,985
0,977
0,969
0,958
0,951
0,943
0,934
0,926
0,917
0,908
0,899
f [kHz]
1,6
1,7
1,8
1,9
2
2,1
2,2
2,3
2,4
2,5
2,6
2,7
2,8
2,9
3
U [V]
0,89
0,88
0,879
0,862
0,853
0,844
0,834
0,825
0,815
0,806
0,797
0,788
0,778
0,769
0,76
Frekvenční charakteristika voltmetru TESLA BM579:
f [kHz]
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
U [V]
1,79
1,8
1,8
1,8
1,82
1,84
1,85
1,88
1,9
1,91
1,96
1,97
1,99
2
2,05
Měření efektivních hodnot napětí:
Přístroj
Signál
Sinus
Obdélník
Pila
f [Hz]
1000
250
500
URMS [V]
0,884
(Vp-p=2,5V)
1
2,3
TESLA
BM759
U [V]
0,88
0,835
2,22
ΔU [V]
0,004
0,165
0,08
U [%]
0,45
16,50
3,48
METEX
M-3850
U [V]
0,83
0,771
2,21
ΔU [V]
0,054
0,229
0,09
U [%]
6,11
22,90
3,91
AGILENT 34401A
U [V]
0,8877
0,86983
2,3094
ΔU [V]
-0,0037
0,13017
-0,0094
U [%]
-0,42
13,02
-0,41
Použité výpočty:
Grafy:
Závěr:
Při měření vstupního odporu multimetru metex se ukázala jako přesnější metoda poloviční výchylky než metoda s normálovým odporem. Při měření frekvenční charakteristiky multimetru metex jsme zjistily že již při frekvenci 3kHz měřil přístroj s 20% chybou. Multimetr tesla měřil při nízkých frekvencích téměř bez chyby ale se zvyšující frekvencí se chyba zvyšovala, takže při frekvenci 15Mhz měřil s chybou téměř 10%. Při měření efektivního napětí harmonických a neharmonických průběhů se jako nejlepší ukázal být multimetr agilent který dosahoval nejnižších chyb které byly menší než 0,5% u signálu sinusového a pilového. Ale i u tohoto přístroje vznikla u signálu obdélníkového chyba 13%. Vysokofrekvenční multimetr tesla změřil s 0,5% chybou pouze signál sinusový u signálu pilového již vznikla chyba 3,5% a u obdélníkového signálu dokonce chyba 16,5%. Nejhorší z porovnávaných přístrojů byl multimetr metex který napětí obdélníkového signálu změřil s chybou 23% a signál sinusový s chybou 6%. U obdélníkového vznikla chyba 4%.

FEKT VUT BRNO
Ústav teoretické a experimentální elektrotechniky
Jméno
Kód
Luděk Caha
-
Ročník
Obor
Skupina
Oddělení
2.
AMT
11
-
Spolupracoval
Měřeno dne
Odevzdáno dne
František Burian
Vladimír Dalík
29.10.2003
Příprava
Opravy
Učitel
Hodnocení
Název úlohy
Číslo úlohy
Měření výkonu v jednofázových a třífázových  střídavých soustavách
2
Měření výkonu v jednofázových a třífázových střídavých soustavách.
Úkol měření:
1.Seznámit se s měřením činného výkonu zátěže elektrodynamickým wattmetrem dvěma možnými způsoby zapojení napěťové cívky wattmetru.
2.Seznámit se s výpočtem výkonů spotřebovaných použitými měřicími přístroji a korekcí naměřeného činného výkonu.
3.Změřit činný výkon trojfázové zátěže zapojené na napěťově souměrnou síť a to:
- v soustavě čtyřvodičové třemi wattmetry,
- v soustavě třívodičové třemi wattmetry v zapojení s volným uzlem,
- v soustavě třívodičové dvěma wattmetry postupně ve třech alternativách
- zapojení wattmetrů,
4.Ověřit Blondelův teorém - změřit činný výkon zátěže ve čtyřvodičové soustavě dvěma wattmetry.
5.Změřit jalový výkon trojfázové zátěže v napěťově souměrné soustavě:
- v soustavě čtyřvodičové třemi wattmetry,
- v soustavě třívodičové dvěma wattmetry.
Teoretický úvod:
Základním přístrojem pro měření výkonu v elektronických obvodech je wattmetr. Elektrodynamické wattmetry obsahují dvě cívky, z nichž jedna je proudová a druhá napěťová. Výsledný výchylka je úměrná napětí na jedné cívce a proudu na druhé. Výsledkem tohoto součinu je tedy výkon. Výhodou tohoto ústrojí je, že měří přímo činný výkon a nikoliv výkon zdánlivý, jako při měření výkonu pomocí voltmetru a ampérmetru. Jeho nevýhodou je, že rozsahy proudu a napětí není možné volit pomocí výchylky ručky wattmetru, ale musí se nastavovat pomocí voltmetru a ampérmetru, které se také zapojí do obvodu. Protože u wattmetr, i když bude ukazovat nulový výkon, může být některá z jeho cívek přetížená.
Při měření výkonu na trojfázových soustavách, je výkon roven součtu jednotlivých výkonů naměřených wattmetry. Způsobu zapojení wattmetru do obvodu je celá řada a jsou uvedeny v následujících schématech. Při měření jalových výkonů, se musí výsledky vydělit odmocninou ze 3 abychom získaly správný údaj, takže výsledný vztah pro výpočet jalového výkonu vypadá takto.
Kde N1 až N3 jsou údaje jednotlivých přístrojů. Při měření jalových výkonů dvěma wattmetry se výsledek zjistí pomocí rovnice
Pokud se měří jalové výkony, tak je možné, že bude výchylka některého z wattmetrů ukazovat od záporu. V takovém případě je nutné u wattmetru prohodit oba konce napěťové cívky a naměřenou hodnotu uvést se záporným znaménkem.
Schémata zapojení:
2.1 Měření výkonu v jednofázovém obvodu zapojení:
2.2 Měření výkonu v jednofázovém obvodu zapojení:
2.3 Měření činného výkonu v čtyřvodičové souměrné soustavě napětí třemi wattmetry:
2.4 Měření činného výkonu v trojfázové souměrné soustavě napětí třemi wattmetry:
2.5 Měření činného výkonu v třívodičové soustavě metodou dvou wattmetrů v Aronově zapojení:
2.6 Měření jalového výkonu ve čtyřvodičové soustavě napětí třemi wattmetry:
2.7 Měření jalového výkonu v třívodičové soustavě dvěma wattmetry:
Schéma použité zátěže:
Použité přístroje:
Měření v jednofázovém obvodu:
Přístroj
Rozsah
Třída p.
Výrobní číslo
Voltmetr
65V – 1060Ω
130V – 2120Ω
0,5
ELi 4354582
Ampérmetr
0,5A – Rv=2,5Ω
1A – Rv=0,6Ω
0,5
606014
Wattmetr
0,5-1A / 120-360V
Rwi 0,5A – 5,1Ω
1A – 1,3Ω
Rwu=33,3Ω/V
0,5
4250202577
Měření v třífázovém obvodu:
Přístroj
Rozsah
Třída p.
Výrobní číslo
Voltmetr
65V – 130V
0,5
ELi 4354582
Voltmetr
65V – 130V
0,5
ELi 4077430
Voltmetr
65V – 130V
0,5
ELi 4354590
Voltmetr
65V – 130V
0,5
ELi 4354563
Voltmetr
65V – 130V
0,5
ELi 4354562
Voltmetr65V – 130V 0,5ELi 4354565Ampérmetr2 – 10A0,55553543Ampérmetr1A0,5ELi 4370149Ampérmetr1A0,5ELi 4370150Ampérmetr1A0,5ELi 1677544Wattmetr0,5 – 1A / 120 – 360V0,54250201492Wattmetr0,5 – 1A / 120 – 360V0,54250202643Wattmetr0,5 – 1A / 120 – 360V0,5425020259Zátěž
-
-
-
Tabulky naměřených hodnot:
Měření výkonu v jednofázovém obvodu zapojení 2.1:
I1Z
U1
P1
PA
PWI
ΔP1
P1Z
P1
α
k
A
α
k
V
α
k
W
W
W
W
W
%
0,42
0,5/1
0,2
14,0
65/65
14,0
10
60*0,5/120
2,50
0,100
0,204
0,304
2,196
13,84%
0,60
0,5/2
0,3
24,065/6524,02860*0,5/1207,000,2250,4590,6846,31610,83%0,800,5/30,440,565/6540,55560*0,5/12013,750,4000,8161,21612,5349,70%0,401/10,442,0130/13042,033120*0,5/12016,500,0960,2080,91215,5885,85%0,501/10,557,0130/13057,029120*1/12029,000,1500,3250,47528,5251,67%0,601/10,675,0130/13075,045120*1/12045,000,2160,4680,68444,3161,54%0,701/10,70094,0130/13094,055120*1/12055,0000,2940,6370,93154,0691,72%0,801/10,800115,0130/130115,0
56
120*1/120
56,000
0,384
0,832
1,216
54,784
2,22%
Měření výkonu v jednofázovém obvodu zapojení 2.2:
I2
U2Z
P2
PV
PWU
ΔP2
P2Z
P2
α
k
A
α
k
V
α
k
W
W
W
W
W
%
0,37
0,5/1
0,185
10
65/65
10
7
60*0,5/120
1,75
0,094
0,050
0,144
1,606
8,99%
0,61
0,5/1
0,305
20
65/65
20
24
60*0,5/120
6,00
0,377
0,200
0,577
5,423
10,65%
0,79
0,5/1
0,395
30
65/65
30
48
60*0,5/120
12,00
0,849
0,450
1,299
10,701
12,14%
0,94
0,5/1
0,470
40
65/65
40
55
60*0,5/120
13,75
1,509
0,800
2,309
11,441
20,19%
0,47
1/1
0,470
40
65/65
40
38
60*1/120
19,00
1,509
0,800
2,309
16,691
13,84%
0,54
1/1
0,540
50
65/65
50
54
60*1/120
27,00
2,358
1,250
3,608
23,392
15,43%
0,61
1/1
0,610
60
65/65
60
55
60*1/120
27,50
3,396
1,800
5,196
22,304
23,30%
0,57
1/1
0,570
60
130/130
60
34
120*1/120
34,00
1,698
0,900
2,598
31,402
8,27%
0,63
1/1
0,630
70
130/130
70
43
120*1/120
43,00
2,311
1,225
3,536
39,464
8,96%
0,69
1/1
0,690
80
130/130
80
54
120*1/120
54,00
3,019
1,600
4,619
49,381
9,35%
0,76
1/1
0,760
90
130/130
90
55
120*1/120
55,00
3,821
2,025
5,846
49,154
11,89%
0,80
1/1
0,800
100
130/130
100
55
120*1/120
55,00
4,717
2,500
7,217
47,783
15,10%
0,86
1/1
0,860
110
130/130
110
56
120*1/120
56,00
5,708
3,025
8,733
47,267
18,47%
Měření výkonu v trojfázových obvodech:
Zapojení
2.3
2.4
2.5
Zapojení
2.6
2.7
U12
V
80
80
80
U12
V
80
U23
V
80
80
80
U23
V
80
U13
V
81
81
81
U13
V
81
I1
A
0,48
0,62
0,64
I1
A
0,48
I2
A
0,23
0,22
0,22
I2
A
0,19
I3
A
0,96
0,81
0,84
I3
A
0,93
I0
A
0,42
0
-
I0
A
-
U1
V
46,5
61
79
U1
V
-
U2
V
44
42
78
U2
V
-
U3
V
43
36
-
U3
V
-
P1
k
120*0,5/120
120*1/120
120*1/120
N1
k
120*0,5/120
α
13
11,5
35
α
68
W
6,5
11,5
35
Var
34
P2
k
120*0,5/120
120*0,5/120
120*0,5/120
N2
k
120*0,5/120
α
18
17
31,5
α
-8
W
9
8,5
15,75
Var
-4
P3
k
120*1/120
120*1/120
-
N3
k
120*1/120
α
43
29
-
α
-3
W
43
29
-
Var
-3
P
W
58,5
49
50,75
Q
VAR
15,59
Fázové posuvy:
φ1 [°]
φ2 [°]
φ3 [°]
71,67
-14,4
-0,7
Použité výpočty:

Grafy:
Měření výkonu v jednofázovém obvodu zapojení 2.1:
Měření výkonu v jednofázovém obvodu zapojení 2.2:
Fázorový diagram:
Závěr:
Naměřené hodnoty pro schéma 2,7 chybí, protože jsme je podle pokynů učitele z časových důvodů přeskočili. U měření pro zapojení 2,1 je v grafech vynechána jedna hodnota po přepnutí rozsahu wattmetru, protože jsme ji při měření nedbalostí přeskočil.
Při měření na jednofázové zátěži se ukázalo být výhodnější zapojení 2.1, kde je chyba metody ovlivněna velikostí výkonu ztraceného na ampérmetru a proudové cívce wattmetru. Tato metoda je přesnější, protože úbytek napětí na proudových cívkách přístrojů je několikanásobně menší než úbytek napětí na zátěži. Zapojení podle schématu 2.2 by bylo přesnější, kdyby impedance napěťových cívek voltmetru a wattmetru byly několikanásobně větší než impedance zátěže. Z toho plyne že má-li zátěž malou impedanci, je přesnější zapojení podle schématu 2.2 a při velké impedanci zátěže je výhodnější zapojení podle schématu 2.1.
Teoreticky nepřesnější je zapojení číslo 2.3, při kterém byl naměřen výkon 59W, protože při tomto měření probíhá měření v podstatě na třech nezávislých zátěžích, které mají společný střední vodič. Rozdílné výsledky mezi jednotlivými metoda jsou způsobeny hlavně tím, že zvolené metody jsou navrženy pro souměrný zdroj napětí a souměrnou zátěž. Velikost proudu středním vodičem I0 ve fázorovém diagramu odpovídá hodnotě proudu naměřeného.


Předmět
Měření v elektrotechnice
Jméno
Pavel Vilímek
Ročník
2.
Studijní skupina
AMT
Spolupracoval
Ondřej Jakubský
Měřeno dne
30.11.05
Kontroloval
Hodnocení
Dne
Číslo úlohy
Název úlohy
6
Měření pasivních prvků
Úkoly
Změřte hodnoty odporů R1 až R3 v přípravku:
dvouvodičově pomocí LCR měřiče MIC-4070D a pomocí multimetru HP 34401A,
čtyřvodičově pomocí měřiče RLCG TESLA BM591 a multimetru HP34401A.
Změřte hodnoty kapacit kondenzátorů C1 až C3 v přípravku a velikosti jejich činitelů ztrát D1 až D3 :
LCR měřiče MIC-4070D,
měřiče RLCG TESLA BM591, měřící signál má velikost 1 V a f =1 kHz.
Vypočítejte velikosti činitelů jakosti Q1 až Q3 u kondenzátorů C1 až C3.
Měřičem impedance TESLA BM507 změřte kmitočtovou závislost absolutní hodnoty impedance (Z( a fáze φ kondenzátoru C1 ve frekvenčním rozsahu 100 Hz až 100 kHz a graficky zpracujte. Vypočítejte velikosti činitele jakosti Q1 a činitele ztrát D1 kondenzátoru C1 na frekvencích měření a graficky znázorněte.
Změřte hodnoty indukčností cívek L1 , L2 v přípravku a jejich činitele ztrát D1 , D2 pomocí:
LCR měřiče MIC-4070D,
měřiče RLCG TESLA BM 591, měřící signál má velikost 50 mV a f =1 kHz.
Určete velikosti činitelů jakosti Q1 , Q2 u cívek L1 , L2.
Měřičem impedance TESLA BM 507 změřte kmitočtovou závislost absolutní hodnoty impedance (Z( a fáze φ cívky L1 ve frekvenčním rozsahu 1 kHz až 100 kHz a graficky zpracujte. Vypočítejte velikosti činitele jakosti Q1 a činitele ztrát D1 cívky L1 na frekvencích měření a graficky znázorněte.
Změřte vzájemnou indukčnost M cívek L1-L2 měřičem RLCG TESLA BM591 diferenční metodou a metodou nakrátko naprázdno.
Teoretický rozbor
Měření elektrického odporu
Elektrický odpor rezistorů lze měřit různými metodami, což souvisí jednak s rozsahem hodnot měřených odporů (měření malých odporů do 1(, středních odporů od 10 ( do 1 M( a velkých odporů nad 1 M() a jednak s požadovanou přesností měření. Z hlediska metod rozeznáváme metody přímé a nepřímé. Další rozdělení měřicích postupů je na metody výchylkové a nulové.
Přímé metody měření elektrického odporu
Přímé metody jsou založeny na bezprostřední aplikaci Ohmova zákona:
((((27)
Elektrický odpor rezistoru můžeme určit z Ohmova zákona, změříme-li proud I protékající rezistorem s hledaným odporem R při odpovídajícím napětí U mezi svorkami rezistoru. Je nutné si ale uvědomit, že přístroje, jimiž měříme proud i napětí (ampérmetr a voltmetr), však vždy do jisté míry ovlivňují svými vlastními vnitřními odpory velikosti obou zmíněných veličin v obvodu a získaná velikost odporu rezistoru je zatížena určitou chybou.
Při zapojení přístrojů do obvodu lze v zásadě použít dva různé způsoby (viz ).
Obrázek * ARABIC 1: Zapojení pro měření odporu Ohmovou metodou
Na přímé metodě je též založeno měření elektrického odporu rezistoru ohmmetrem. Tento přístroj je v podstat