Měření elektrických veličin a elektrické Měření elektrických veličin a elektrické měřicí přístrojeměřicí přístroje 11
Univerzita Tomáše Bati ve ZlíněÚstav elektrotechniky a měření
MMěřěřeneníí elektrických velielektrických veliččin a in a elektrickelektrickéé mměřěřicicíí ppřříístrojestroje
Přednáška č. 10
[email protected] A711+420576035251
Milan Adámek
Měření elektrických veličin a elektrické měřicí přístroje 2
Metrologie
•zabývá se poznatky a činností měření•definuje jednotky měření•realizuje jednotky - etalony
1. Fundamentální – zabývá se soustavou měřicích jednotek a etalony2. Průmyslová- je zaměřena na obsluhu měřidel v průmyslu, správnost měření
ve výrobě a zkušebnictví3. Legální – zabezpečuje jednotnost a správnost měření tam, kde má vliv na
správnost obchodování, zdraví a bezpečnost
Měření elektrických veličin a elektrické měřicí přístroje 3
Nejistoty a chyby v měření
Absolutní:M Px x x∆ = −
měřená
pravá
Relativní: v procentech
M
xx .100%x
δ ∆=
v ppm (parts per million)
6
M
xx .10x
δ ∆=
Měření elektrických veličin a elektrické měřicí přístroje 4
1. Číslicové měřicí přístroje
• analogová veličina je převedena dočíslicové podoby
• měří stejnosměrné napětí• při měření proudu se snímá napětí na
přesném odporu • střídavé napětí musí být usměrněno• vstupní odpor je minimálně 100MΩ• malá napětí jsou zesílena
Měření elektrických veličin a elektrické měřicí přístroje 5
• integrátor se nabije měřeným napětím na hodnotu UX• po nabití je integrátor vybíjen připojením k Uref• měří se doba vybíjení kondenzátoru
Měření elektrických veličin a elektrické měřicí přístroje 6
Měření elektrických veličin a elektrické měřicí přístroje 7
Zobrazení pomocí disleje
• multimetry mají 3 ½ nebo 4 ½ místné displeje• např. 3 ½ místný displej – má zobrazení: 0000 – 1999
Příklad: číslicový voltmetr s 3 ½ místným displejem naměří s přesností napětí 100V
• pak chyba měření bude: 0,5% 2( bity )± ±
0,5%100V 2bity 0,5% 0,2% 0,7V± ± = ± ± = ±
Měření elektrických veličin a elektrické měřicí přístroje 8
2. Analogové měřicí přístroje
Měření elektrických veličin a elektrické měřicí přístroje 9
Měření elektrických veličin a elektrické měřicí přístroje 10
Zrcadlová ploškana stupnici pod ručkou
Měření elektrických veličin a elektrické měřicí přístroje 11
Značky na elektrických měřicích přístrojích
Měření elektrických veličin a elektrické měřicí přístroje 12
Třídy přesnosti elektrických měřicích přístrojů
Měření elektrických veličin a elektrické měřicí přístroje 13
a) Magnetoelektrická měřicí soustava s otočnou cívkou
Princip:• magnetické pole působí na vodič, kterým protéká proud
soustava s otočnoucívkou s magnetickým
jádrem
Měření elektrických veličin a elektrické měřicí přístroje 14
•velká citlivost•velká přesnost•nepatrná spotřeba µW•lineární stupnice•možnost měření střídavýchveličin s předřadným usměrňovačem
Pozn. bez usměrňovače měří jen ss veličiny
Použití: přesné měřicí lab. přístroje
Měření elektrických veličin a elektrické měřicí přístroje 15
b) Elektromagnetická měřicí soustava s otočným jádrem
•proud protékající cívkouzmagnetizuje železné pláty-ty se odpuzují
Princip:
Měření elektrických veličin a elektrické měřicí přístroje 16
• pro ss i st měření• jednoduchá konstrukce• vhodné pro provozy• nelineární stupnice• necitlivé pro cizí mag. pole• ve třídě přesnosti 1,5 a ž 2,5• vlastní spotřeba přístroje je
velká : (0,5 – 1) VA
Použití: zejména jako rozváděčové měřicí přístroje
Měření elektrických veličin a elektrické měřicí přístroje 17
c) Elektrodynamická měřicí soustava
Měření elektrických veličin a elektrické měřicí přístroje 18
•otáčí se napěťová cívka v mag. poli pevné proudové cívky•je vhodná pro měření ss i st•měřidlo měří činný výkon•spotřeba měřidla: (1-3)W
Měření elektrických veličin a elektrické měřicí přístroje 19
d) Elektroměr – měřič spotřeby elektrické energie
Měření elektrických veličin a elektrické měřicí přístroje 20
Princip indukčního elektroměru:• princip je založen na asynchronního motoru s kotvou nakrátko• otočný hliníkový kotouč je uložen mezi napěťovou a proudovou
cívkou• magnetické toky cívek vytváří otáčivé magnetické pole• otáčivé pole vyvolává točivý moment v hliníkovém poli počítadla• točivý moment je tím větší, čím větší je odběr výkonu
za elektroměrem
Brzdicí magnet:•vytváří v kotouči vířivé proudy, které zabraňují tomu, aby se kotoučnetočil rychleji než odpovídá zátěži
Vlastní spotřeba elektroměru: (1-3)W
Měření elektrických veličin a elektrické měřicí přístroje 21
Vícetarifový elektroměr:• má více počítadel se společným pohonem• tarifní přepínač přepne počítadly, např. v době velké spotřeby
přepne na počítadlo s vyšším tarifem
Konstanta elektroměru: uvádí počet otáček na 1kWh
Měření elektrických veličin a elektrické měřicí přístroje 22
e) Osciloskop
Měření elektrických veličin a elektrické měřicí přístroje 23
Hlavní části jednokanálového osciloskopu:1. obrazovka2. vertikální zesilovač vstupního signálu, Y-zesilovač3. časová základna (generátor pilových kmitů pro horizontální vychylování,
X-zesilovač4. síťový zdroj se zdrojem vysokého napětí pro obrazovku
Měření elektrických veličin a elektrické měřicí přístroje 24
Dělící (poměrová) sonda• umožňuje měřit vyšší napětí než je max. vstupní napětí osciloskopu(vstupní napětí lze volit mezi 1mV/dílek až 5V/dílek• zpravidla se vyrábí 1:10 a 1:100•kapacitní trimr v sondě se musí naladit tak, aby dělení odpory odpovídalodělení pomocí kapacit• kompenzaci je nejlépe provádět pomocí obdélníkových pulsů
Měření elektrických veličin a elektrické měřicí přístroje 25
Parametry osciloskopu
•frekvenční pásmo (horní mezní frekvence) - jde o mezní frekvenciosciloskopu, při které osciloskop zobrazí signál, jehož amplituda zobrazená osciloskopem je utlumena o 3dB (tj 70% původní hodnoty)
•nízkofrekvenční - do 10MHz•vysokofrekvenční – nad 10MHz•vzorkovací – velmi vysoké frekvence
•vstupní impedance – zpravidla pro nízkofrekvenční měření je paralelní kombinací odporu 1MΩ a kapacity 50pF•přesnost – uvádí přesnost vertikálního kanálu a přesnost časové základny(3-5)%
Měření elektrických veličin a elektrické měřicí přístroje 26
Měření elektrických veličin a elektrické měřicí přístroje 27
Synchronizace časové základny - Triggering
• pohyb paprsku ve směru osy x zleva dopravaje realizován pilovitým napětím
• při návratu paprsku zprava doleva • je paprsek potlačen (zhasnut) na Wheneltověválci
Triggering•průběh periodického signálu je nehybný(neuhýbá doleva, doprava) je-li perioda pilového kmitu shodná s periodou měřeného signálu nebo je jejím násobkem•toho lze dosáhnout synchronizací časové základny spouštěním odvozenýmod nástupní hrany měřeného signálu
