Villamosságtan | Felsőoktatás » Tényi V. Gusztáv - Méréstechnika, impedanciamérés

KANDÓ KÁLMÁN VILLAMOSMÉRNÖKI FŐISKOLAI KAR Műszertechnikai és Automatizálási Intézet MÉRÉSTECHNIKA LABORATÓRIUMI MÉRÉSEK ÚTMUTATÓ 10. sz mérés Impedanciamérés I. (Ellenállás mérés) Összeállította: Tényi V. Gusztáv Budapest 2005 10/2005 BMF - Kandó - MAI 10. sz mérés Méréstechnika laboratórium 1. A mérés célja: Az ellenállás mérésére használatos néhány módszer alkalmazásának elsajátítása. Kis ellenállások nagypontosságú mérése. A méréseknél előforduló mérési hibák meghatározása. 2. A méréshez szükséges elmélet: Ajánlott témakörök: Méréstechnika jegyzet ( Szerk. Dr Horváth Elek ) Példagyűjtemény Az ellenállás fogalma: Az elektromosságban az ellenállással (mint modellel), az elemek veszteségét, ill. a villamos energia más energiává (mechanikai, hő) történő átalakítását jellemezzük. Az ellenállásmérés fontosabb területei: • az alkatrész paramétereinek meghatározása,

• a veszteség mértékénekmeghatározása, • az átalakítás mértékének megállapítása. Az ellenállásmérés módszereinek felépítése a mérési elvek szerint • Ohm törvény • Áram és feszültségmérés módszer • Árammérés módszer • Soros ellenállásmérő • Párhuzamos ellenállásmérő • Feszültségmérés módszer (áramgenerátoros) • Kétvezetékes • Négyvezetékes • Kirchoff törvények • Feszültségösszehasonlítás • Feszültségmérés • Kompenzációs mérés (Hídmódszer: Wheatstone ill. Thomson híd) • Áramösszehasonlítás A felkészültségét ellenőrző főbb kérdések: 1. 2 * * * BMF - Kandó - MAI 10. sz mérés Méréstechnika laboratórium 3. Mérési feladatok: 3.1 Házi feladat Tervezze meg egy Rx « Rv ellenállás mérését, az áram és feszültségmérés módszerével! A mérésnél az elérhető legnagyobb pontosságra törekedjék ! (Segítségnek mellékeljük a mérés tervének

vázlatát.) A mérési feladat terve: A mérés célja: A mérés elve: A mérés módszere: A mérési eljárás: a) A mérendő objektum: • Kapcsolási rajz • • b) A mérés feltételei, határadatai: c) A méréshez szükséges műszerek, eszközök kiválasztása: (a méréstechnikai jellemzők alapján!) d) A mérési pont kijelölése: e) A mérési adatok dokumentálásához szükséges táblázat: f) A mérés adatainak kiértékeléséhez szükséges számítások, elemzések, szempontok: A mérés műveleti sorrendje: 3 BMF - Kandó - MAI 10. sz mérés Méréstechnika laboratórium 3.2 Határozza meg a 4 sz mérőpanelen található R9 ≈ 10 Ω névleges értékű, és az R10 , R19 ismeretlen értékű ellenállásokat! A méréseknél az elérhető legnagyobb pontosságra törekedjék ! A mérési feladat terve: A mérés célja: A 4. sz mérőpanelen található R9, R10 , R19 ellenállás értékének és az ellenállás-meghatározások

bizonytalanságainak megállapítása. A mérés elve: Kirchoff hurok-törvénye A mérés módszere: Feszültségösszehasonlítás A mérési eljárás: a) A mérendő objektum: 1. ábra A mérést a fenti kapcsolási rajz alapján végezze el! Normáliának a következő ellenállások használhatók: R8 = R17 = 10 ± 0.02% Ω; 0,25W Határozza meg R9 értékét úgy is , hogy RN = 20 Ω . • Időben, minden mérési pontban, egy mérést végezzen! b) A mérés feltételei, határadatai: A mérés nagyobb érzékenysége miatt célszerű ha, RN ~ Rx. Azért, hogy a mérőműszerek fogyasztása elhanyagolható legyen: RN , Rx « Rv . Az áramgenerátoros meghajtást, a feszültségforrással sorba kötött, az áramkör többi ellenállásához képest nagy ellenállással - Rg - valósítjuk meg. Ezért, határozza meg itt a maximális mérőáramot! c) A méréshez szükséges műszerek, eszközök kiválasztása: (a méréstechnikai jellemzők alapján!) • Elektromechanikus

multiméter: Ganzuniv • Digitális multiméterek TR 1667/B, HM 8012 Megjegyzés: - ha un. " hideg " műszerrel mérünk, amelyiknek nagy a feszültségérzékenysége, azaz kicsi a belső ellenállása, úgy ezzel a módszerrel kis értékű ellenállásokat célszerű mérni. - elektronikus feszültségmérőkkel nagyobb ellenállás-tartományokban is kielégítő pontossággal mérhetünk a nagy bemeneti ellenállásuk miatt. A földelt műszerekkel való mérésnél fokozottan ügyelni kell a helyes bekötésekre. 4 BMF - Kandó - MAI 10. sz mérés Méréstechnika laboratórium d) A mérési pont kijelölése: A mérési pont kijelölésénél vegye figyelembe, hogy a mérőáram ne melegítse a mérendő ellenállásokat! Ezért ezt célszerű a maximális áram harmada-tizede között megválasztani, a fenti szempontok, feltételek figyelembevételével. Tehát, határozza meg: • a mérőáramot, • az Rg áramgenerátor ellenállását (vizsgálja meg a

terhelhetőséget is!), és a szükséges ellenállást a 4 sz. mérőpanel alkatrészlistájából válassza ki! (függelék!) • az UT tápfeszültséget és áramkorlátot! Az ellenállások terhelhetősége: 0,25 W UN ~ Ux legyen, a mérőműszer méréshatárának közelében (a kisebb bizonytalanság miatt) e) A mérési adatok dokumentálásához szükséges táblázat: (előkészítendő feladat) 1. táblázat f) A mérés adatainak kiértékeléséhez szükséges számítások, elemzések, szempontok: A számított ellenállás: Rx = RN * Ux UN Amennyiben az RN ~ Rx « Rv feltételek nem teljesülnek, akkor a mért feszültségeredményeket korrigálni kell. Ebben az esetben mérés eredő bizonytalansága ( a legkedvezőtlenebb esetet feltételezve ): hRx = ( hR + hU + hU ), ahol N N x - hR az ismert ellenállás relatív hibája, - hU ill. hU az egyes ellenállásokon mért feszültségek bizonytalansága N x N A mérés műveleti sorrendje: •

(előkészítendő feladat) 5 BMF - Kandó - MAI 10. sz mérés Méréstechnika laboratórium 3.3 Határozza meg a 4 sz mérőpanelen található R13 ≈ 100 kΩ névleges értékű, valamint az R14 , R22 ismeretlen értékű ellenállásokat! A méréseknél az elérhető legnagyobb pontosságra törekedjék ! A mérési feladat terve: A mérés célja: A 4. sz mérőpanelen található R13, R14 , R22 ellenállás értékének és az ellenállásmeghatározások bizonytalanságainak megállapítása. A mérés elve: Kirchoff csomóponti-törvénye A mérés módszere: Áramösszehasonlítás A mérési eljárás: a) A mérendő objektum: 2. ábra A mérést a fenti kapcsolási rajz alapján végezze! Normáliának külső normálellenállás használható: R12 = 100 ± 0.02% kΩ; 0,25W • Időben, minden mérési pontban, egy mérést végezzen! b) A mérés feltételei, határadatai: A mérés nagyobb érzékenysége miatt célszerű ha, RN ~ Rx. Azért, hogy a

mérőműszerek fogyasztása elhanyagolható legyen: RN , Rx » RA . Határozza meg itt a maximális mérőáramot! c) A méréshez szükséges műszerek, eszközök kiválasztása: (a méréstechnikai jellemzők alapján!) • Digitális multiméterek TR 1667/B, HM 8012 Megjegyzés: A digitalis műszerek alsó méréshatáraiban az emelkedő belső ellenállások miatt, feltétlenül vizsgálja meg, hogy szükséges e korrekciót végezni! d) A mérési pont kijelölése: A mérési pont kijelölésénél vegye figyelembe, hogy a mérőáram ne melegítse a mérendő ellenállásokat! Ezért ezt célszerű a maximális áram harmada-tizede között megválasztani, a fenti szempontok, feltételek figyelembevételével. Tehát, határozza meg: • a mérőáramot, • az UT tápfeszültséget és áramkorlátot! Az ellenállások terhelhetősége: 0,25 W IN ~ Ix legyen, a mérőműszer méréshatárának közelében (a kisebb bizonytalanság miatt) 6 BMF - Kandó - MAI 10. sz

mérés Méréstechnika laboratórium e) A mérési adatok dokumentálásához szükséges táblázat: (előkészítendő feladat) 2. táblázat f) A mérés adatainak kiértékeléséhez szükséges számítások, elemzések, szempontok: A számított ellenállás: I Rx = RN * N Ix Amennyiben az RN ~ Rx » RA feltételek nem teljesülnek, akkor a mért árameredményeket korrigálni kell. Ebben az esetben mérés eredő bizonytalansága ( a legkedvezőtlenebb esetet feltételezve ): hRx = ( hR + hI + hI ), ahol N N x - hR az ismert ellenállás relatív hibája, - hI ill. hI az egyes ellenállásokon mért feszültségek bizonytalansága N x N A mérés műveleti sorrendje: • (előkészítendő feladat) 7 BMF - Kandó - MAI 10. sz mérés Méréstechnika laboratórium 3.4 Határozza meg a 4 sz mérőpanelen található R3 ≈ 0,5 Ω névleges értékű ellenállást! A méréseknél az elérhető legnagyobb pontosságra törekedjék ! A mérési feladat terve: A

mérés célja: A 4. sz mérőpanelen található R3 ellenállás értékének és az ellenállásmeghatározások bizonytalanságainak megállapítása. Állapítsa meg a két- ill. négyvezetékes mód közötti számszerű különbségeket, és adja meg a módok alkalmazhatósági feltételeit! A mérés elve: Ohm törvénye A mérés módszere: Áramgenerátoros módszer: • kétvezetékes módon, illetve • négyvezetékes módon. A mérési eljárás: a) A mérendő objektum: 3. ábra A méréseket a fenti kapcsolási rajzok alapján végezze!. • Időben, minden mérési pontban, egy mérést végezzen! b) A mérés feltételei, határadatai: Határozza meg a maximális mérőáramot! c) A méréshez szükséges műszerek, eszközök kiválasztása: • Elektromechanikus multiméter: Ganzuniv • Digitális multiméter TR 1667/B, vagy HM 8012 8 BMF - Kandó - MAI 10. sz mérés Méréstechnika laboratórium d) A mérési pontok kijelölése: A mérési pont

kijelölésénél vegye figyelembe, hogy a mérőáram ne melegítse a mérendő ellenállást! Tehát, határozza meg: • a mérőáramot, • az Rg áramgenerátor ellenállását (vizsgálja meg a terhelhetőséget is!), és a szükséges ellenállást a 4 sz. mérőpanel alkatrészlistájából válassza ki! (függelék!) • az UT tápfeszültséget és áramkorlátot! e) A mérési adatok dokumentálásához szükséges táblázat: (előkészítendő feladat) 3. táblázat f) A mérés adatainak kiértékeléséhez szükséges számítások, elemzések, szempontok: • (előkészítendő feladat) A mérés műveleti sorrendje: • (előkészítendő feladat) 4. A mérésen szerzett ismereteket ellenörzõ főbb kérdések: 1. 5. A méréshez szükséges eszközök: Analóg elektromechanikus műszer Digitális multiméter Digitális multiméter Tápegység (egyenfeszültségű) 4. sz mérőpanel 4. sz mérőpanel alkatrészlista(részlet): R1= 1 kΩ ±5% , 0,5 W R2= 20 Ω ±5%

, 20 W R3= 0,5 Ω ±10% , 5W Ganzuniv TR 1667/B HM 8012 1 db 1 db 1 db 1 db 1 db Függelék: 9