Skripta Měření v elektrotechnice - laboratorní cvičení

..........................................................................................................69
10.2.1 Měření výkonu střídavého proudu v jednofázové soustavě ...................................69
10.3 POUŽITÉ PŘÍSTROJE ............................................................................................................70
10.4 POSTUP MĚŘENÍ ...............................................................................................................70
10.5 ZÁVĚR .............................................................................................................................72
11 LABORATORNÍ CVIČENÍ Č. 8 – RUŠIVÉ VLIVY PŮSOBÍCÍ NA
ELEKTRONICKÉ MĚŘICÍ PŘÍSTROJE A JEJICH POTLAČENÍ .............................. 73
11.1 ÚKOLY ............................................................................................................................73
11.2 TEORETICKÝ ROZBOR ..........................................................................................................73
11.2.1 Vliv sítě .................................................................................................................74
11.2.2 Vliv rušivých elektromagnetických polí ................................................................74
11.2.3 Měření harmonického zkreslení .............................................................................74
11.2.4 Sériové rušení na vstupu číslicového voltmetru ....................................................75
11.3 POUŽITÉ PŘÍSTROJE ............................................................................................................77
11.4 POSTUP MĚŘENÍ .................................................................................................................77
11.5 ZÁVĚR .............................................................................................................................79
12 MĚŘICÍ PŘÍSTROJE POUŽÍVANÉ V LABORATOŘI A JEJICH OBSLUHA ..... 80
12.1 OSCILOSKOP OS 5020 13.2 ..............................................................................................80
12.2 OSCILOSKOP EZ OS 5040 13.2 ........................................................................................81
12.3 OSCILOSKOP AGILENT (HP) 54600A .................................................................................83
12.4 DIGITÁLNÍ OSCILOSKOP TEKTRONIX TDS 210 ......................................................................84
12.5 ČÍTAČ AGILENT (HP) 53131A ..........................................................................................86
12.6 UNIVERSÁLNÍ ČÍTAČ TESLA BM 526 ...............................................................................88
12.7 MULTIMETR AGILENT (HP) 34401A 13.2 .........................................................................89
12.8 MULTIMETR METEX M-3850 ........................................................................................92
12.9 DIGITÁLNÍ MULTIMETR METEX M-3890D ........................................................................93
12.10 MULTIMETR ESCORT EDM-83BS .............................................................................95
12.11 MILIVOLTMETR TESLA BM 579 ....................................................................................97
12.12 GENERÁTOR AGILENT (HP) 33120A ...............................................................................97
12.13 GENERÁTOR TESLA BM 492 .......................................................................................99
12.14 GENERÁTOR NEWTRONICS 200MSP ....................................................................... 100
12.15 STABILIZOVANÝ ZDROJ AUL 310 ...................................................................................101
12.16 LABORATORNÍ ZDROJ STATRON 2223D ......................................................................102
12.17 STŘÍDAVÝ ZDROJ DIAMETRAL AC250K1D .............................................................. 103
12.18 MĚŘIČ RLCG TESLA BM 591 ..................................................................................103
12.19 AUTOMATICKÝ DIGITÁLNÍ LCR MĚŘIČ MIC-4070D .........................................................104
12.20 MĚŘIČ IMPEDANCE TESLA BM 507 .............................................................................105
12.21 ZKRESLOMĚR TESLA BM 543 .....................................................................................106
12.22 LABORATORNÍ STŘÍDAVÝ ZDROJ LTC 602 ........................................................................107
12.23 MĚŘIČ MAGNETICKÉ INDUKCE EMF 827 ..........................................................................108
12.24 MĚŘIČ SPOTŘEBY ELEKTRICKÉ ENERGIE ENERGY MONITOR 3000 ...............................108
12.25 MĚŘIČ VÝKONU HM 8115-2 .........................................................................................109
13 DODATKY ....................................................................................................................... 110
13.1 VÝSLEDKY TESTŮ ............................................................................................................110
4
13.1.1 Vstupní test ......................................................................................................... 110
13.2 PŘÍLOHY ........................................................................................................................111
5
Seznam obrázků
OBRÁZEK 1: UKÁZKA KOREKČNÍ KŘIVKY............................................................... 17
OBRÁZEK 2: AMPÉRMETR MĚŘÍ PROUD ZÁTĚŽE.................................................. 17
OBRÁZEK 3: VOLTMETR MĚŘÍ NAPĚTÍ ZÁTĚŽE.....................................................17
OBRÁZEK 4: SCHÉMA ZAPOJENÍ PRO MĚŘENÍ NELINEARITY MULTIMETRU
METEX M-3890D................................................................................................................... 20
OBRÁZEK 5: ZAPOJENÍ PRO MĚŘENÍ VSTUPNÍHO ODPORU VOLTMETRU....24
OBRÁZEK 6: VSTUPNÍ SONDA OSCILOSKOPU.......................................................... 31
OBRÁZEK 7: VSTUPNÍ SONDA OSCILOSKOPU.......................................................... 31
OBRÁZEK 8: FUNKCE SONDY......................................................................................... 32
OBRÁZEK 9: KOMPENZACE SONDY............................................................................. 32
OBRÁZEK 10: DEFINICE NÁBĚŽNÉ A SESTUPNÉ HRANY...................................... 34
OBRÁZEK 11: BLOKOVÉ SCHÉMA OBVODU SE DVĚMA VSTUPY PRO MĚŘENÍ
ČASOVÉHO INTERVALU...................................................................................................38
OBRÁZEK 12: ČASOVÉ PRŮBĚHY PŘI ČÍSLICOVÉM MĚŘENÍ ČASOVÉHO
INTERVALU...........................................................................................................................39
OBRÁZEK 13: MĚŘENÍ KMITOČTU PŘÍMOU METODOU – BLOKOVÉ
ZAPOJENÍ.............................................................................................................................. 40
OBRÁZEK 14: ČASOVÉ PRŮBĚHY SIGNÁLŮ PŘI MĚŘENÍ FÁZOVÉHO POSUVU
ČÍTAČEM............................................................................................................................... 41
OBRÁZEK 15: PRŮBĚH OBDÉLNÍKOVÉHO SIGNÁLU ............................................. 44
OBRÁZEK 16: SCHÉMA ZAPOJENÍ PRO MĚŘENÍ FÁZOVÉ FREKVENČNÍ
CHARAKTERISTIKY DERIVAČNÍHO RC ČLÁNKU................................................... 45
OBRÁZEK 17: SPOJENÍ ANALOGOVÉHO A DIGITÁLNÍHO OSCILOSKOPU (2
KANÁLY ANALOGOVÉ, 16 KANÁLŮ DIGITÁLNÍCH)................................................47
OBRÁZEK 18: DIGITÁLNÍ OSCILOSKOP...................................................................... 47
OBRÁZEK 19: BLOKOVÉ SCHÉMA ČÍSLICOVÉHO OSCILOSKOPU – JEDEN
KANÁL.................................................................................................................................... 47
OBRÁZEK 20: ZOBRAZENÍ SIGNÁLU - BODOVÉ, S LINEÁRNÍ A SINUSOVOU
INTERPOLACÍ
...................................................................................................................................................49
OBRÁZEK 21: ZAPOJENÍ PRO MĚŘENÍ ODPORU OHMOVOU METODOU.........55
OBRÁZEK 22: NÁHRADNÍ SCHÉMA KONDENZÁTORU – SÉRIOVÉ A
PARALELNÍ........................................................................................................................... 56
OBRÁZEK 23: NÁHRADNÍ SCHÉMA CÍVKY – A) SÉRIOVÉ, B) PARALELNÍ.......57
OBRÁZEK 24: VZÁJEMNÁ INDUKČNOST.....................................................................59
OBRÁZEK 25: NÁHRADNÍ ZAPOJENÍ PRO URČENÍ VZÁJEMNÉ INDUKČNOSTI
...................................................................................................................................................60
6
OBRÁZEK 26: NÁHRADNÍ SCHÉMATA......................................................................... 62
OBRÁZEK 27: ČTYŘVODIČOVÉ MĚŘENÍ ODPORU POMOCÍ MULTIMETRU HP
34401A......................................................................................................................................64
OBRÁZEK 28: MĚŘENÍ VÝKONU STŘÍDAVÉHO PROUDU V JEDNOFÁZOVÉ
SÍTI...........................................................................................................................................70
OBRÁZEK 29: BLOKOVÉ SCHÉMA PRO MĚŘENÍ VÝKONU ZDROJE
DIAMETRAL AC250K1D..................................................................................................... 71
OBRÁZEK 30: ZNÁZORNĚNÍ PŮSOBENÍ SÉRIOVÉHO RUŠENÍ NA VSTUPU
ČÍSLICOVÉHO VOLTMETRU NEBO MULTIMETRU................................................. 75
OBRÁZEK 31: UMÍSTĚNÍ INTERVALU T1 VZHLEDEM K RUŠIVÉMU SIGNÁLU
PO DOSAŽENÍ MAXIMÁLNÍ HODNOTY ∆UCH........................................................... 76
OBRÁZEK 32: FREKVENČNÍ ZÁVISLOST ČINITELE POTLAČENÍ H................... 76
OBRÁZEK 33: OSCILOSKOP OS 5020..............................................................................81
OBRÁZEK 34: OSCILOSKOP OS 5040..............................................................................81
OBRÁZEK 35: ČELNÍ PANEL OSCILOSKOPU HP 54600A......................................... 83
OBRÁZEK 36: POPIS OVLÁDACÍCH TLAČÍTEK OSCILOSKOPU HP 54600A......84
OBRÁZEK 37: OSCILOSKOPY TEKTRONIX SÉRIE TDS 200....................................85
OBRÁZEK 38: POPIS ČELNÍHO PANELU OSCILOSKOPU TEKTRONIX TDS 210
...................................................................................................................................................85
OBRÁZEK 39: ČÍTAČ AGILENT (HP) 53131A................................................................86
OBRÁZEK 40: MENU ČÍTAČE PRO MĚŘENÍ FREKVENCE, PERIODY A NAPĚTÍ
...................................................................................................................................................88
OBRÁZEK 41: MENU ČÍTAČE PRO NASTAVENÍ SPOUŠTĚNÍ (TRIGGER).......... 88
OBRÁZEK 42: MULTIMETR AGILENT (HP) 34401A................................................... 89
OBRÁZEK 43: POPIS ČELNÍHO PANELU MULTIMETRU AGILENT (HP) 34401A
...................................................................................................................................................90
OBRÁZEK 44: MĚŘENÍ NAPĚTÍ.......................................................................................91
OBRÁZEK 45: MĚŘENÍ ODPORU ČTYŘVODIČOVOU METODOU.........................91
OBRÁZEK 46: MĚŘENÍ FREKVENCE A PERIODY..................................................... 91
OBRÁZEK 47: ORGANIZACE MENU U MULTIMETRU AGILENT (HP) 34401A...92
OBRÁZEK 48: POPIS ČELNÍHO PANELU MULTIMETRU METEX M-3850........... 93
OBRÁZEK 49: MULTIMETR METEX M-3890D............................................................. 94
OBRÁZEK 50: POPIS ČELNÍHO PANELU MULTIMETRU METEX M-38590D...... 95
OBRÁZEK 51: POPIS ČELNÍHO PANELU MULTIMETRU ESCORT EDM-83BS...96
OBRÁZEK 52: MILIVOLTMETR TESLA BM 579..........................................................97
OBRÁZEK 53: POPIS OVLÁDACÍCH PRVKŮ MILIVOLTMETRU...........................97
OBRÁZEK 54: GENERÁTOR AGILENT (HP) 33120A................................................... 98
OBRÁZEK 55: ČELNÍ PANEL GENERÁTORU HP 33120A.......................................... 98
7
OBRÁZEK 56: ČELNÍ PANEL GENERÁTORU TESLA BM 492..................................99
OBRÁZEK 57: ČELNÍ PANEL GENERÁTORU NEWTRONICS................................100
OBRÁZEK 58: ČELNÍ PANEL ZDROJE AUL 310........................................................ 101
OBRÁZEK 59: ČELNÍ PANEL LABORATORNÍHO ZDROJE STATRON 2223..... 102
OBRÁZEK 60: STŘÍDAVÝ ZDROJ DIAMETRAL AC250K1D................................... 103
OBRÁZEK 61: OVLÁDACÍ PANEL MĚŘIČE RLCG TESLA BM 591...................... 104
OBRÁZEK 62: ČELNÍ PANEL MĚŘIČE LCR MIC-4070D..........................................105
OBRÁZEK 63: ČELNÍ PANEL MĚŘIČE IMPEDANCÍ BM 507 .................................105
OBRÁZEK 64: ČELNÍ PANEL ZKRESLOMĚRU BM 543........................................... 106
OBRÁZEK 65: ČELNÍ PANEL LABORATORNÍHO STŘÍDAVÉHO ZDROJE LTS
602...........................................................................................................................................107
OBRÁZEK 66: MĚŘIČ MAGNETICKÉ INDUKCE EMF 827......................................108
OBRÁZEK 67: MĚŘIČ SPOTŘEBY ENERGY MONITOR 3000................................108
OBRÁZEK 68: MĚŘIČ VÝKONU HM 8115-2.................................................................109
OBRÁZEK 69: ČASOVĚ PROMĚNNÉ VELIČINY....................................................... 112
8
1 Úvod
Tato elektronická skripta slouží jako základní pomůcka a podklad pro přípravu studentů
v kurzu Měření v elektrotechnice. Tento díl elektronických skript „Měření v elektrotechnice –
laboratorní cvičení“ se týká laboratorních úloh, jejichž výuku zajišťuje Ústav automatizace
a měřicí techniky.
Prudký rozvoj elektroniky a zejména číslicové techniky v posledních letech výrazně
poznamenal i elektrická měření a přístrojovou techniku. Z tohoto důvodu se analogové
elektromagnetické přístroje používají v současnosti většinou pouze jako průmyslové provozní
přístroje. I zde však dochází k rozšíření číslicových měřicích přístrojů. Právě z důvodu
rozvoje a použití elektroniky v měřicích přístrojích, mění se jejich architektura a je možné
využít přístroje i pro dříve nerealizovatelná měření.
Vzhledem k tomu, že tento kurs je při studiu na fakultě ve druhém ročníku a bude tudíž
jedním z prvních praktických setkání studentů s elektronickými měřícími přístroji, je obsah
těchto návodů uzpůsoben tak, aby se studenti seznámili s funkcí, vlastnostmi, použitím
a obsluhou elektronických měřicích přístrojů. K tomuto cíli jsou zaměřena všechna
laboratorní cvičení. U všech návodů do měření je kromě úkolů, které by studenti během
laboratorního cvičení měli vypracovat, také stručný teoretický rozbor použité metody měření
nebo způsob práce měřicího přístroje. Dále je vždy uveden soupis použitých měřicích
přístrojů a podrobný popis postupu při měření. V závěrečných kapitolách práce je popsáno
ovládání používaných přístrojů v laboratořích měření na Ústavu automatizace a měřicí
techniky (je zde zobrazen hlavní panel a postup nastavování základních parametrů a způsoby
měření).
Je rovněž důležité, aby si studenti vypěstovali určité návyky, velmi potřebné při práci
v elektronické laboratoři, jako je např. účelné uspořádání pracoviště, zapojování měřicího
obvodu, obsluha přístrojů, dodržování zásad bezpečnosti, udržování pořádku a přehlednosti
na pracovišti, vedení záznamů z měření a vypracování protokolů. K tomu všemu by
laboratorní cvičení měla přispět.
Teoretické rozbory a některé použité obrázky ve skriptech vycházejí z literatury, jejíž
seznam je uveden v závěru skript.
9
2 Zařazení předmětu ve studijním programu
Skripta jsou určena pro studenty druhého ročníku bakalářského studijního programu ve
všech oborech na Fakultě elektrotechniky a komunikačních technologií VUT Brno.
2.1 Úvod do předmětu
Laboratorní cvičení z předmětu Měření v elektrotechnice vycházejí z látky probírané na
přednáškách. Hlavním úkolem cvičení je seznámit studenty se základními měřicími přístroji
(analogovými i číslicovými) a se základními měřicími metodami