Post on 02-Dec-2015
description
Mjerenja u elektrotehniciInstrumenti s PSPM 2
Na kraju sata student treba biti u stanju:
Opisati princip rada instrumenta s pomičnim svitkom i permanentnim magnetomObjasniti i opisati načine za proširivanje strujnog i naponskog mjernog opsegaProjektirati višestruki shunt i predotporObjasniti i opisati rad ispravljačaObjasniti pojam faktora oblikaOpisati i analizirati pogreške zbog nesinusnog valnog oblika
Mjerenja u elektrotehniciInstrumenti s PSPM 3
Naponsko dijelilo i potenciometarski spoj
Naponsko dijelilo:RT = ∞ omjer Uiz/Uul linearna karakteristikaKod priključenja tereta na izlaz: R
Potenciometarski spoj: regulacija struje i napona:
R12 – ukupni otpor potenciometran – pozicija kliznikap – proporcionalan snazi tereta
Struja tereta:
linearan za terete male snage:ugađanje struje malih teretamala korisnost spoja
UulUiz
R1
R2
Mjerenja u elektrotehniciInstrumenti s PSPM 4
Predotpor
Ugađanje struje u uskim granicama kod tereta veće snage
p=R12/RZa p=1 gotovo linearno ugađanjePorastom omjera p linearnost se kvariStruja tereta:
Korisnost:
Mjerenja u elektrotehniciInstrumenti s PSPM 5
Instrument s pomičnim svitkom i permanentnim magnetom
Dijelovi:Polni nastavci permanentnog magnetaJezgra od mekog željezaPravokutni svitak (b*h)
Moment uzorkovan mjerenom strujom:
Protumoment (spiralne opruge ili torzione trake):
Uz konstantnu struju (i=I)
iGihbNBM z ⋅=⋅⋅⋅⋅=1
α⋅−= DM2
IDGMM ⋅=⇒=+ α021
Mjerenja u elektrotehniciInstrumenti s PSPM 6
ISPSPM – karakteristike
Visoka magnetska indukcija (0,1 T – 0,5 T)Mali potrošak (10-15 W/podiok)Mjerena veličina prolazi kroz pomični svitak odabir presjeka žice zagrijavanje ⇔ težinaTemperaturna kompenzacija: dodatak serijskog otpora neovisnog o temperaturiMjerenje izmjenične struje? (npr. 1 Hz, 50 Hz)Elektromagnetsko prigušenje (Al okvir)
Mjerenja u elektrotehniciInstrumenti s PSPM 7
Proširenje strujnog mjernog opsega
Maksimalna struja svitka (IV<20 mA) (zašto?)Proširenje opsega pomoću strujnog djelila – shunta za I>IV
Višestruki shunt: izbjegavanje utjecaja prijelaznih otpora pomoću Ayrtonovogshunta
RV
Rs
IVI
I-IV
UV
RVIV
I
I-IV
UV
Mjerenja u elektrotehniciInstrumenti s PSPM 9
PrimjerTreba odrediti otpore višestrukog shuntaza mjerne opsege 0,5 A, 2 A i 5 A, ako se koristi instrument s IV=10 mA i RV=20 Ω.
Mjerenja u elektrotehniciInstrumenti s PSPM 10
Proširenje naponskog mjernog opsega
UV=RV·IV – stotinjak mVProširenje naponskog opsega dodatkom predotpora:
RV/UV=1/IV – karakterističan otpor voltmetra (Ω/V)
Otpor predotpora s kojim se mjerni opseg povećava za 1 VUnutarnji otpor voltmetra: RV/UV·UV (UV - mjerni opseg voltmetra)
Višestruki predotpori:
RpRV
UV
U
Mjerenja u elektrotehniciInstrumenti s PSPM 11
Mjerenje izmjeničnih veličinaIzmjenične veličine potrebno ispraviti (ISPSPM odziv na srednju vrijednost)Poluvodički ispravljači: Ge i Si diode
Propusni smjer Rpr = 0 (desetak Ω)Zaporni smjer Rz = ∞ (stotine kΩ)Napon praga 0,6 V(Si), 0,3 V(Ge)Koriste se i za zaštitu
Poluvalno ispravljanje:RV
u=Umsinωt
U (V)
I (mA)
Up 1
SiGe
-50
Mjerenja u elektrotehniciInstrumenti s PSPM 12
Punovalno ispravljanjeOtklon instrumenta ovisi o srednjoj vrijednosti struje:
Pri mjerenju izmjeničnih veličina zanima nas efektivna vrijednostefektivna vrijednost instrumenti umjereni u efektivnim vrijednostima SINUSNE VELIefektivnim vrijednostima SINUSNE VELIČČINEINEKod mjerenja nesinusnih veličina dolazi do pogrešaka koje ovise o faktoru oblika
Mjerenja u elektrotehniciInstrumenti s PSPM 13
Faktor oblikaFaktor oblika:Faktor oblika sinusnog valnog oblika: ξ0=1,11Ako se mjeri napon efektivne vrijednosti U i srednje vrijednosti Usr:
Instrument pokazuje Usr*ξ0;Prava efektivna vrijednost U=Usr*ξ;Pogreška:
Pravokutni v.o.: p=+11,1, trokutasti: p=-3,8
Mjerenja u elektrotehniciInstrumenti s PSPM 14
Primjeri
Na instrumentu s pomičnim svitkom i permanentnim magnetom (IV= 1 mA, RV=600Ω) i ispravljačem u Graetzovom spoju želimo postići puni otklon pri efektivnoj vrijednosti sinusnog izmjeničnog napona od 12 V. Koliki se predotpor treba dodati instrumentu?Na izvor izmjeničnog napona faktora oblika 1,15 priključen je instrument A (s pomičnim željezom) i instrument B (univerzalni instrument s pomičnim svitkom, permanentnim magnetom i ispravljačem, umjeren u efektivnim vrijednostima sinusnog napona). Instrument B pokazuje 48 V. Koliko pokazuje instrument A ako zanemarimo pogreške instrumenata?
Mjerenja u elektrotehniciInstrumenti s PSPM 15
Linearizacija skaleDodavanjem linearnog predotpora;
Korištenjem strujnog transformatora;
Ispravljanje s operacijskim pojačalima;
I ~
D1
D2
Mjerenja u elektrotehniciInstrumenti s PSPM 17
Pitanja za provjeru
Koje su osnovne karakteristike ISPSPM ?Na koji način se proširuje naponski i strujni mjerni opseg instrumenta SPSPM?Zašto se koristi izvedba višestrukog shunta prema Arytonu?Što je to faktor oblika?Koji se elementi koriste kao ispravljači u univerzalnim instrumentima?Kako se linearizira ljestvica instrumenta s ispravljačem?
Mjerenja u elektrotehniciInstrumenti s PSPM 18
Literatura
V. Bego: Mjerenja u elektrotehnici, 9. izdanje, Graphis, Zagreb, 2003.D. Vujević, B. Ferković: Osnove elektrotehničkih mjerenja I. i II. Dio, Školska knjiga Zagreb, 1996.D. Ilić, I. Kunšt: Mjerenja u elektrotehnici, Prilog predavanjima, Zagreb 2003.