04_Instrumenti_s_pspm_2010

1

Instrumenti s pomičnim svitkom i permanentnim magnetom

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


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


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:


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


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)


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


Ayrtonov shunt1

0

1 nII= 2

0

2 nII

= 30

3 nII

=


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.


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


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


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


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


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?


Linearizacija skaleDodavanjem linearnog predotpora;

Korištenjem strujnog transformatora;

Ispravljanje s operacijskim pojačalima;

I ~

D1

D2


Tjemeno ispravljanje


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?


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.

04_Instrumenti_s_pspm_2010

Documents

Transcript of 04_Instrumenti_s_pspm_2010