Elektrické. MP - Ampérmetr A U I R. Naměřená hodnota proudu 5 A znamená, že měřená veličina je 5 x větší než jednotka - A

Transkript

1 Elektrické měření definice.: Poznávací proces jehož prvořadým cílem je zjištění: výskytu a velikosti (tzv. kvantifikace) měřené veličiny při využívání známých fyzikálních jevů a zákonů. MP - mpérmetr R Naměřená hodnota proudu 5 znamená, že měřená veličina je 5 x větší než jednotka - 1

2 Zákon o metrologii (metrologický zákon) č. 505/1990 Sb. v pl. znění + novely a velké množství navazujících prováděcích a souvisejících předpisů) zajišťuje jednotnost a správnost měřidel a měření Kategorie měřidel dle MZ : etalony, pracovní měřidla stanovená (stanovená měřidla), pracovní měřidla nestanovená (pracovní měřidla), informativní měřidla 2

3 Definice základních pojmů kalibrace = proces návaznosti etalonů a pracovních měřidel ověření = proces návaznosti stanovených měřidel je nazýván úřední měření = metrologický výkon, o jehož výsledku vydává autorizovaný subjekt doklad, který má charakter veřejné listiny Orientační či informativní měřidla pracovní měřidla, která byla před uvedením do oběhu prvotně kalibrována měřidlo musí být jednoznačně odlišitelné značkou od ostatních pracovních měřidel, (např. informativní měřidlo) základem je prvotní kalibrace u výrobce a té přisoudit neomezenou lhůtu platnosti, omezující aspekty pro tato měřidla: - nesmí mít přímý či blízký vliv na: jakost činnosti výroby či služby apod., bezpečnost při práci, zdraví či životní prostředí apod., - nebude použito tam, kde je předepsáno použití pracovního měřidla, ošetřeného v metrologickém systému firmy - nemusí být vedena v metrologické evidenci firmy - ostatní pracovní měřidla pochopitelně ano (ve větších subjektech s velkými počty měřidel) 3

4 Elektrické měření obsahuje: Objekt měření (měřené veličiny) Měřící zařízení (spojení objektu s MP) Metodu měření (aplikace fyzikálního zákona) Zpětné působení Objekt měření Signál Měřící zařízení Chyby měření Systematické Náhodné Omyly - absolutní chyba : ΔX = X X SKT - relativní chyba : Δ X δ = X 100 [%] 4

5 Základní pojmy Citlivost přístroje c = α r d kde r - rozsah přístroje, α d - celkový počet dílků na stupnici Třídy přesnosti: p (0,1; 0,2; 0,5; 2,5; 5 %) Definice třídy přesnosti: Podíl relativní chyby a rozsahu maximální výchylky (bývá uvedena na MP) ~ maximální dovolená chyba (%) vztažená na plnou výchylku 5

6 Konstanta přístrojep stroje: k - počet jednotek na jeden dílek stupnice k r 1 = = (obrácená hodnota citlivosti) α c Zkušebn ební napětí MP - maximální hodnota při BP, (označení na přístroji ) Vlastní spotřeba MP - příkon potřebný na plnou výchylku Přetížitelnost přístrojep - maximální násobek jmenovité hodnoty bez poškození Provozní poloha MP - zaručuje se třída přesnosti 6

7 Příklady značek, vyskytujících ch se na měřm ěřících ch přístrojp strojích (MP) MP pro měření stejnosměrného proudu - DC MP pro měření střídavého proudu - C MP pro měření stejnosměrného (DC) a střídavého (C) proudu 1,5 ; 0,5; 0.2 třídy přesnosti MP MP je určen pro svislou polohu MP je určen pro vodorovnou polohu MP je určen pro šikmou polohu 60 k vodorovné rovině značka uzemňovací svorky 7

8 2 ve hvězdě.zkušební napětí je 2 kv; hvězda bez čísla zkušební napětí je 500 V; hvězda s 0 nezměřilo. zkušební napětí se Rozdělen lení EMP dle jejich použití: Rozváděčové (pevně namontované na panelu) Montážní (přenosné) Laboratorní (větší přesnost, rozměry, kontrolní funkce) Základní (normály) 8

9 Rozdělen lení EMP podle způsobu sobu: snímání : -analogové -číslicové (digitální) zobrazení : -ukazovací -zapisovací odečítání : -ručkové -číslicové -registrační -vibrační, světelné Ručkov kové měřící přístroje: a) Měřící systémy - označení... pro měření ss (DC) proudu... s usměrňovačem ( i pro měření střídavého (C, ~) proudu)... s termočlánkem (měří efektivní hodnoty) moment M ~ B..l ~ k. d, -měří střední hodnoty - stupnice MP je pro harmonický průběh veličiny cejchována v efektivních hodnotách!! 9

10 elektrodynamický -měřící systém neobsahuje ferromagn. materiál ferrodynamický (cívky mají železné jádro), -větší moment, použití - zejména pro měření elektrického výkonu a střídavého proudu, Další druhy MP Číslicové záznamové zařízení (digitáln lní) ) MP -měřící systém + Registrační - zobrazení okamžitých hodnot 10

11 Osciloskopy - pozorování okamžitých hodnot veličin v souvislé podobě Časová základna osciloskopu- zařízení umožňující přemístění stopy jako specifikované funkce času Oscilograf - k zapisování okamžitých hodnot veličin v souvislé podobě Virtuáln lní měřící přístroje VMP) - ( SW + PC + převodník) Podstatou VMP je: doplnění PC zásuvnou multifunkční kartou (D/) vytvoření vhodného programu pro PC vhodné vývojové prostředí v PC Vlastnosti: nižší ceny, flexibilita (možností změny vlastností pomocí SW) 11

12 Měření elektrických veličin in Měření elektrického napětí: Voltmetr V náhradní schéma R iv V Připojení paralelně kměřícímu obvodu obr Změny měřm ěřícího rozsahu (možné způsoby soby) předřadným odporem = V R + R R iv iv P (bývá zabudován přímo v MP) napěťovým převodním transformátorem (snižovací účinek, galvanické oddělení) měřícím zesilovačem (zesílení, galvanické oddělení optočlenem) 12

13 Změny měřm ěřícího rozsahu V-metruV napěťovým převodním transformátorem (snižovací účinek, galvanické oddělení) N n (C) M m V V R iv >> 0 Měření elektrického proudu: mpérmetr náhradní schéma R i Připojení sériově kměřícímu obvodu 13

14 Změna měřm ěřícího rozsahu -metru - bočníkem L R B R i L R B R iv mv V R L L = R R i B R L L = = R mv B mv NB NB (převod proudu na napětí s tím, že mv- metr je cejchován v jednotkách proudu -) proudovým převodním transformátorem L p R K L k l L p = = 1 2 p Poznámka: Měření přes proudový transformátor je možné pouze u střídavého proudu!!! 14

15 Měření elektrického výkonu Ve stejnosměrných obvodech: - nepřímá metoda - * - přímá metoda = elektrodynamický W-metr Ve střídavých obvodech: - přímá metoda pomocí MP - W-metrů. Wattmetry - i W u zpět -2 měřící obvody (cívky): proudový a napěťový - zpět W u R L V Zapojení -metru W-metru a V-metru v elektrickém obvodě 15

16 Měření jalového výkonu: přímá metoda - pomocí var- metru (W-metrů zapojeného tak, že napětí je posunuto o úhel 90 o ) Q ( ) = sinϕ = cos π/2 ϕ nepřímo určením z trojúhelníku výkonů 2 2 = P 2 + Q 2 Q = 2 2 P 2 = ( + P ) ( P ) Měření zdánliv nlivého výkonu: - nepřímá metoda pomocí -metru a V-metruV + V V z = Z - 16

17 Měření elektrické energie: Elektroměr Wh Rozdělení dle provedení : mechanický elektronický Rozdělen lení dle určen ení jednosazbový, dvousazbový speciáln lní Měření odporu: Ohmova metoda R X = X X, kde X - úbytek napětí na odporu X - proud tekoucí odporem Varianta zapojení s voltmetrem před ampérmetrem: R X = X X = V Varianta zapojení s voltmetrem za ampérmetrem: R X = V X V = V 17

18 Měření neelektrických veličin elektrickými metodami Filosofie převod neelektrické veličiny na veličinu elektrickou, kterou již jsme schopni změřit Použití : - k vyhodnocení (kvalitativní a kvantitativní) - jako řídící (akční) veličina v SŘ Výhody elektrického měření neelektrických veličin: velká citlivost; velká přesnost; možnost dálkového přenosu; možnost registrace a dalšího zpracování. Nevýhody: větší pořizovací náklady Měřící sestava obsahuje: SNÍMČ MĚŘÍCÍ OBVOD (zesilovač + zdroj) VYHODNOCENÍ ZŘÍZENÍ 18

19 Sníma mač: -umožňuje přeměnu neelektrické veličiny na elektrický signál. Rozdělen lení sníma mačů dle principu: a) aktivní: - přímá přeměna veličiny na elektrickou veličinu,, Q, f) (piezoelektrický, termočlánky, elektromagnetický apod.) b) pasivní: (parametrické) - změna parametru elektrického obvodu R, L, C popř. i stav kontaktu (odporové, indukční, kapacitní, fotoelektrické, kontaktní) Rozdělen lení podle využívaného fyzikálního jevu nebo principu snímání, ( druhu výstupního signálu senzoru): a) odporové,kapacitní,indukčnostní, indukční, transformátorové b) piezoelektrické, optoelektronické c) vibrační d) magnetoelastické, magnetoelektrické termoelektrické a další 19

20 Příklady měření neelektrických veličin kolem nás Měření rychlosti, vzdálenosti (cyklopočítač) Měření tělesného tuku, BM, krevního tlaku, pulzu Měření vzdálenosti, vodorovnosti, svislosti Měření teploty povrchů těles Měření rychlosti (PČR) - zkuste popsat podstatu výše zmíněných měření 20