5. Číslicové multimetry. Měření proudu, napětí a výkonu. 6. Měření odporu, měření parametrů cívek a kondenzátorů

Transkript

1 5. Číslicové multimety. Měření poudu, napětí a výkonu Číslicové multimety Měření stejnosměného napětí Měření stejnosměného poudu Měření střídavého napětí Měření střídavého poudu Výkon elektického poudu - definice Měření výkonu stejnosměného poudu Měření výkonu střídavého poudu v jednofázové síti 6. Měření odpou, měření paametů cívek a kondenzátoů Měření odpou áhadní schéma ezistou, cívky a kondenzátou Číslicové měření impedancí a admitancí (fázoový pincip) 38MCO P5 P6 1

2 Vstup. dělič (bočník) Číslicové multimety Zes. ~ Zesilovač = ~/= Plovoucí část G Kvalitnější multimety vesměs: a) mají vnitřní plovoucí stínění (viz dále); b) umožňují 4-svokové připojení při měření odpou; c) vestavěný poceso umožňuje autokalibaci popř. i softwaovou kalibaci; d) umožňují připojení k počítači přes standadní ozhaní (S-3 / EEE 488 / SB). ATOKALBACE: a) automatické nulování b) učení skutečného přenosu měřicího kanálu s využitím vnitřních efeenčních pvků (dělič 1:10, EF, ) a následná automatická koekce odchylky SOFTWAOVÁ KALBACE: a) připojení exteního etalonu (ef. zdoj napětí, etalon odpou), b) zadání skutečné hodnoty tohoto etalonu klávesnicí c) zápis kalibačních hodnot do zálohované paměti) 38MCO P5 P6 AČP ef. zdoj Mikopoceso Zobazovač ozhaní Zemněná část Čísl. výstup

3 Souhlasné ušení - vzniká vlivem ozdílné impedani svoek H a LO vůči zemi ( Z 5» Z 4 ) 1 H = & CM Z4» 1 = & CM Z5 po 0 CM 1 LO Z 3 Z 4 Z 5 1 lze vůči zanedbat 1 lze vůči zanedbat CM EKV,S = 1 = & = & Z4 CM Z Koef. potlač. souhlas. ušení ( = 1kΩ, 1 = 0): k PCM = 0log( CM EKV,S ) = & 0log( Z4 ) 4 Zvýšení koeficientu potlačení souhlas. ušení: 1 1 CM G 1 H LO G Z 3 Z 8 Z 4 Z 5 Z 6 Z 7 Plovoucí stínění - svoka G Z 6 ; Z 7» Z 4 ; Z 5 (Z 6 ; Z 7 - paazitní kapacity - otvoy v plovoucím stínění) apětí na Z 4 zanedbatelné, 0, 0 G =& CM Z5 na vodiči G vzniká úbytek napětí, ten je však mimo měřicí obvod. Svoka G má být spojena se svokou LO a) 1 0 nebo 0 - u voltmetu b) 1 a 0 - u zdoje měř. napětí 38MCO P5 P6 3

4 MĚŘEÍ STEJOSMĚÉHO APĚTÍ 10 mv 1000 V magnetoelektické voltmety, i = 1 50 kω/v i > 10 MΩ/V měřicí stejnosměně vázané zesilovače 10 mv 1 V měřicí stejnosměně vázané zesilovače 0,1 mv 10 mv automaticky nulované zesilovače < 1 mv modulační zesilovače > 1000 V děliče napětí na výstupu A/Č převodník (univesální O po ČV typ. 00 mv, 10 MΩ/V) nebo mgel. systém u staších přístojů. 38MCO P5 P6 4

5 MĚŘEÍ STEJOSMĚÉHO POD 10 µa 1000 A bočník předzesilovač A-Č převodník; bočník magnetoelektický systém u učkových přístojů (úbytky typicky mv na plný ozsah) < 10 ma bez úbytku napětí převodník poud - napětí s OZ (viz. přednáška 3, nutno uvažovat i vstupní klidové poudy) < 10 µa obvykle měření úbytku napětí na vysokoohmovém odpou mikovoltmetem >1000 A neúměné výkonové ztáty na bočníku používají se magnetické senzoy: x = = 1; = ; = 1 ; = / Hallovy sondy = x 38MCO P5 P6 5

6 MĚŘEÍ STŘÍDAVÉHO APĚTÍ 1. Měření střední hodnoty, cejchováno v efektivní hodnotě po sinusový půběh číslicové multimety nižší třídy (od cca 10 mv, do cca 100 khz) < 1 mv - lock-in zesilovač (viz. řízený usměňovač přednáška 3) nebo selektivní mikovoltmet (je třeba měřit jen požadovanou fekvenci). magnetoelektický s usměňovačem 1000 V (50 Hz 5 khz). Měření efektivní hodnoty číslicové multimety střední a vyšší třídy s převodníky efektivní hodnoty (TE MS to DC convete) viz 3. přednáška elektomagnetický (feomagnetický), A!!POZO!! fekvenční omezení 50 Hz MĚŘEÍ STŘÍDAVÉHO POD 1. Měření střední hodnoty, cejchováno v efektivní hodnotě po sinusový půběh číslicové multimety nižší třídy jednotky ma jednotky A (50 Hz jednotky khz) magnetoelektický s usměňovačem jednotky ma jednotky A (50 Hz jednotky khz). Měření efektivní hodnoty číslicové multimety střední/vyšší třídy s převodníky efektivní hodnoty (TE MS to DC convete) viz 3. přednáška - (50 Hz jednotky/desítky khz) stř. ozsah označen MS Po vyšší kmitočty (do stovek khz) se používá bezindukční (koaxiální) bočník elektomagnetický (feomagnetický), V - fekvenční omezení 50 Hz 38MCO P5 P6 6

7 Okamžitý výkon: p = u i Hamonické půběhy: u = i = ef ef sinωt sin ( ωt ϕ) ehamonické půběhy: Výkon elektického poudu - definice stejnosměný poud P = 1 1 střídavý poud P = p dt = T T 0 P = ef ef cos ϕ činný výkon Q = ef ef sin ϕ jalový výkon S = ef ef zdánlivý výkon S > P Q navíc defomační výkon Měření výkonu stejnosměného poudu T T 0 u i dt ( S = P Q ) A Z A V V = Z Z koekce koekce chyby metody: chyby metody: P = Z ( A - V ) = V A V Z Z P = A ( V - A ) A A V = Z / V A = A A Pozn: Je možné použít i elektodynamický wattmet 38MCO P5 P6 7

8 Měření výkonu střídavého poudu v jednofázové síti (ham. půběh) Činný výkon P = cos ϕ nelze použít A-met a V-met a) PC b) Pozn.: V případě, že se nepovádí * Z A * * koekce chyby metody, je A * vhodnější použít zapojení b) ~ C Z Z ~ C Z Z TP M u P = W. W ; P = k W α W - / C P = k W α W - PC ( PC většinou neudán) 1 K MTP L P Z = P p p = k W α W p p k A * l * W MT m n M 1 Z ( p. p. u ) ( P. p. u ) ( P. p u ) u PZ = P p. TPW. M W TPMTP. p TPMT. p u P = ; up = ; up = p 38MCO P5 P6 8

9 Měření odpou Převodník ( střední odpoy) 1 D (ideální OZ) Odhad nejistoty měření odpou Standadní nejistota: u id) = u u u ( kde u je standadní nejistota měření napětí δ,max 3 u =,max 3 = 100, δ,max - udávaná toleance v % δ,max 3 u =,max 3 = 100, δ,max - udávaná toleance v % 38MCO P5 P6 9

10 Měření malých odpoů: Velikost odpoů přívodů a přechodových odpoů je sovnatelná s nejistotou měření. Eliminace odpoů přívodů a přechodových odpoů čtyřsvokové připojení. P A C D A E F mv Převodník ( malý odpo) ideální OZ = 1 P p u = ; = Standadní nejistota: = u u u kde u je standadní nejistota měření napětí δ,max 3 u =,max 3 =, 100 δ,max je udávaná toleance ef. napětí v % δ max,i 3 u, i = max,i 3 = i 100, δ max,i jsou toleance jednotlivých odpoů v % 38MCO P5 P6 10

11 áhadní schémata ezistoů, cívek a kondenzátoů : C P L S > 100 Ω - obvykle převažuje C < 100 Ω - obvykle převažuje L L : L S S L P L S ; S ; Q = ωl S / S L P ; P ; Q = P / ωl P P C : C P G P C S S C P ; G P ; tgδ = G P / ωc P = 1 / (ωc P P ) C S ; S ; tgδ = ωc S S 38MCO P5 P6 11

12 Číslicové měření impedancí a admitancí (fázoový pincip) Měření paametů cívek: Měření paametů kondenzátoů: L G 1 C 1 ( jωl ) 1 e{ ( G jωc ) 1 ( jω L ) ( G jωc ) } ; L m{ ω } G e{ } ; C m{ } ω Činitel jakosti cívky: Q Lx = ωl / Ztátový činitel kondenzátou: tgδ = G P / ωc P 38MCO P5 P6 1

13 Stínění a zemnění měřené impedance / admitance: Z 3 4 Y 1 Y 30 Y 40 Y 0 10 Y 0 0 Y 10 ; je ideální zdoj napětí Y 40 ; - výstup OZ - ideální zdoj (Y 10 neovlivní velikost napětí ) (Y 40 neovlivní velikost napětí ) na Y 0 je nulové napětí, Y 0 se neuplatní na Y 30 je nulové napětí, Y 30 se neuplatní LC met C P C LC met Y 10 C Y 0 38MCO P5 P6 13