Změny rozsahu měřicího přístroje při měření napětí Střední odborná škola Otrokovice www.zlinskedumy.cz Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Ing. Miloš Zatloukal Dostupné z Metodického portálu www.rvp.cz, ISSN: 1802-4785, financovaného z ESF a státního rozpočtu ČR. Provozováno Výzkumným ústavem pedagogickým v Praze.
19
Embed
Změny rozsahu měřicího přístroje při měření napětí
Změny rozsahu měřicího přístroje při měření napětí. Střední odborná škola Otrokovice. Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Ing. Miloš Zatloukal - PowerPoint PPT Presentation
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Změny rozsahu měřicího přístroje při měření napětí
Střední odborná škola Otrokovice
www.zlinskedumy.cz
Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Ing. Miloš ZatloukalDostupné z Metodického portálu www.rvp.cz, ISSN: 1802-4785, financovaného z ESF a státního rozpočtu ČR.
Provozováno Výzkumným ústavem pedagogickým v Praze.
Charakteristika DUM 1
Název školy a adresa Střední odborná škola Otrokovice, tř. T. Bati 1266, 76502 Otrokovice
Číslo projektu CZ.1.07/1.5.00/34.0445 /2
Autor Ing. Miloš Zatloukal
Označení DUM VY_32_INOVACE_SOSOTR-El-EM/3-EL-1/11 Název DUM Změny rozsahu měřicího přístroje při měření napětí
Stupeň a typ vzdělávání Středoškolské vzdělávání
Kód oboru RVP 26-51-H/01
Obor vzdělávání Elektrikář
Vyučovací předmět Elektrická měření
Druh učebního materiálu Výukový materiál
Cílová skupiny Žák, 17 – 18 let
Anotace Výukový materiál je určený k frontální výuce učitelem, případně jako materiál pro samostudium, nutno doplnit výkladem; náplň: možnosti změny rozsahu stejnosměrného a střídavého voltmetru
Vybavení, pomůcky Dataprojektor
Klíčová slova Měřicí přístroj, měření napětí, stejnosměrný, střídavý, voltmetr, rozsah, předřadník, kondenzátor, dělič, měřicí transformátor napětí
Datum 07. 01. 2013
Náplň výuky
- změna rozsahu voltmetru
- předřadný odpor – předřadník
- odporový dělič
- předřadný kondenzátor
- kapacitní dělič
- měřicí transformátor napětí
Změny rozsahu měřicího přístroje při měření napětí
Změny rozsahu měřicího přístroje při měření napětí
Změnit rozsah při měření elektrických veličin znamená zvětšit rozsah, tedy u voltmetru získat možnost změřit větší napětí, než pro které je přístroj konstruován.
- předřadný odpor – předřadník – převážně pro stejnosměrné napětí(pro střídavé také, ale pro nižší frekvence)
- pro vysoká napětí ve spojení s elektrostatickým voltmetrem je vhodný - odporový dělič napětí- kondenzátorový dělič napětí- předřadný kondenzátor
- pro zmenšení střídavého vysokého napětí se používá speciální transformátor(MTN – měřicí transformátor napětí)
- nejběžnější metoda pro zvýšení měřicího rozsahu voltmetru(použitelná pro různé typy měřicích systémů – kromě elektrostatického)- používá se pomocný rezistor- řadí se před samotný voltmetr – předřadí se mu- základní rozsah se tím zvýší podle max. napětí, které je potřeba změřit
Předřadník
Obr. 1
Výpočet předřadníku pro magnetoelektrický měřicí systém
- základní rozsah je odvozen z maximálního proudu měřicím ústrojímje malý (100 µA až 10 mA) => je tak možné měřit pouze malá napětí (100 µV až jednotky voltů)- odpor vnitřní cívky měřidla (voltmetru) je několik set Ohmů(značí se Rm a platí, že Um = Rm. Im, kde Im je max. proud cívkou měřidla a Um je max. napětí, které přístroj na základním rozsahu změří)- při použití bočníku jde o to, aby se měřené napětí (vyšší než je základní rozsah voltmetru) rozložilo na dvě části – napětí Um (malé napětí) a zbytek byl na velkém odporu – předřadníku (U – Um )
Příklad
Panelové měřidlo s magnetoelektrickým měřicím ústrojím má uvedeny tyto údaje: max. proud: 1 mA, vnitřní odpor: 600 Ω. Potřebujeme pomocí něj měřit stejnosměrné napětí do 30 V. Určete odpor předřadníku.
Řešení:Nejprve je nutné spočítat základní rozsah voltmetru Um
= Rm . Im = 600 . 0,001 = 0,6 V
Z důvodu vysokého vnitřního odporu tohoto voltmetru jde o dělič nezatížený
Změna rozsahu elektrostatického voltmetru – měření stejnosměrného napětí – odporový dělič
Obr. 2
ODPOROVÝ DĚLIČ – tvořen odpory R1 a R2
Změna rozsahu elektrostatického voltmetru – měření střídavého napětí – předřadný kondenzátor
PŘEDŘADNÝ KONDENZÁTOR
- používá se u elektrostatického voltmetru pro měření střídavých napětí- pomocný (předřadný) kondenzátor Cp je v sérii s kapacitou měřicího ústrojí Cm
- kapacita Cm je vyznačena jako proměnlivá (mění se podle měřeného napětí)- měřicí přístroj má více stupnic – podle rozsahu a tedy různých Cp
Obr. 3
Změna rozsahu elektrostatického voltmetru – měření vysokého stejnosměrného i střídavého napětí – kapacitní dělič
KAPACITNÍ DĚLIČ – tvořen kondenzárory C1 a C2
- používá se u elektrostatického voltmetru pro měření vysokého napětí- stejnosměrného - střídavého
Obr. 4
- používá se pro měření střídavých napětí větších než 1000 V- také pro galvanické oddělení měřicího přístroje od obvodů vysokého napětí- jeho primární vinutí se zapojuje jako voltmetr- na jeho sekundární svorky se připojují měřicí přístroje paralelně (voltmetr, měřič frekvence, wattmetr)- jednu sekundární svorku je nutné uzemnit – aby nebyla obsluha ohrožena vysokým napětím, které by mohlo při průrazu izolace transformátoru proniknout na sekundární stranu- Primární vinutí – vstupní svorky se značí velkými písmeny M, N- Sekundární vinutí – výstupní svorky se značí malými písmeny m, n- aby byl MTN co nejlepším převodníkem střídavého napětí a tedy měření co nejpřesnější:
- sekundární část musí co nejméně zatížena- MTN tedy musí pracovat v blízkosti stavu naprázdno
Měřicí transformátor napětí – MTN
Měřicí transformátor napětí – schéma pro jeho připojení
Obr. 5
- celková spotřeba měřicích přístrojů na sekundární straně nesmí překročit dovolené zatížení
(MTN se vyrábějí v řadě 10 – 25 – 50 – 100 – 200 VA)
- třída přesnosti měřicího transformátoru( 0,1 – 0,2 – 0,5 – 1 – 3 % ) – při jmenovitém napětí a zatížení
- úhlová chyba (chyba fáze) – jde o velikost úhlu mezi fázorem primárního napětí U1 a fázorem skutečného sekundárního napětí U21 (většího než je sekundární napětí naprázdno U20) – úhlová chyba se vyjadřuje v úhlových minutách a projeví se při připojení elektroměru nebo wattmetru
- jmenovité sekundární napětí je 100 V- převod MTN je je tvaru zlomku – primární napětí / sekundární(např. 35 000/100 nebo 6 000/100) - Pokud by došlo ke zkratu na sekundárním vinutí, mohlo by dojít ke zničení transformátoru (vinutí je dimenzováno pouze na malé zatížení) – zkratu nutno zabránit!!
Ukázka předřadníku
Obr. 6
Kontrolní otázky
1. Hodnota předřadníku je (se zanedbatelnou chybou) rovna:a) Součinu vnitřního odporu voltmetru a poměru obou napětí (>1)b) Podílu vnitřního odporu voltmetru a poměru obou napětí (<1)c) Podílu Součinu vnitřního odporu voltmetru a poměru obou napětí
(>1)
2. Odporový dělič u elektrostatického voltmetru je nezatížený:a) Neb) Anoc) Nezáleží na tom
3. Pro měřicí transformátor napětí zjednodušeně platí:a) Pracuje nakrátko a nesmí se rozpojitb) Pracuje naprázdno a smí se zkratovatc) Pracuje naprázdno a nesmí se zkratovat
1. Hodnota předřadníku je (se zanedbatelnou chybou) rovna:a) Součinu vnitřního odporu voltmetru a poměru obou napětí (>1)b) Podílu vnitřního odporu voltmetru a poměru obou napětí (<1)c) Podílu Součinu vnitřního odporu voltmetru a poměru obou napětí
(>1)
Kontrolní otázky – správné odpovědi
2. Odporový dělič u elektrostatického voltmetru je nezatížený:a) Neb) Anoc) Nezáleží na tom
3. Pro měřicí transformátor napětí zjednodušeně platí:a) Pracuje nakrátko a nesmí se rozpojitb) Pracuje naprázdno a smí se zkratovatc) Pracuje naprázdno a nesmí se zkratovat
Seznam obrázků:
Obr. 1: vlastní, schéma pro aplikaci předřadníkuObr. 2: vlastní, schéma pro aplikaci odporového děličeObr. 3: vlastní, schéma pro aplikaci předřadného kondenzátoruObr. 4: vlastní, schéma pro aplikaci kapacitního děličeObr. 5: vlastní, schéma pro aplikaci měřicího transformátoru napětí (MTN)Obr. 6: vlastní, foto, předřadník 600 -750 – 1500 V
Seznam použité literatury:
[1] Vitejček, E.: Elektrické měření, SNTL, Praha, 1974
[2] Fiala, M., Vrožina, M., Hercik, J.: Elektrotechnická měření I, SNTL, Praha, 1986