1 Měření kapacity kondenzátorů

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "1 Měření kapacity kondenzátorů"

Luboš Netrval
před 7 lety
Počet zobrazení:

1 . Zadání úlohy a) Změřte kapacitu kondenzátorů, 2 a 3 LR můstkem. b) Vypočítejte výslednou kapacitu jejich sériového a paralelního zapojení. Hodnoty kapacit těchto zapojení změř LR můstkem. c) Změřte kapacitu kondenzátorů, 2, 3 ; 2 3 sériově a 2 3 paralelně nepřímou metodou pomocí voltmetru a ampérmetru (zapojení a) d) Vypočítejte chybu měření kapacity. e) Zjistěte závislost proudu procházejícího kondenzátorem na napětí při napájení kondenzátoru střídavým napětím s konstantním kmitočtem. f) Změřte závislost kapacitní reaktance X na kmitočtu f Hz (zvyšujeme po 0 Hz při konstantním napětí 5V zapojení b). g) Hodnoty z bodů e) a f) vyneste do grafu. h) Proveďte závěr měření..2 Schéma zapojení.3 Obecná část Kapacitu kondenzátorů můžeme měřit kromě jiných metod nepřímou metodou z napětí a proudu (Ohmova metoda). Při tomto měření zanedbáváme ztrátový činitel tgδ. Pro přímé měření používáme různé můstky. Z můstků sestavených z diskrétních součástek používáme nejčastěji Scheringův můstek (viz teorie měření kapacity). Před vlastním měřením můstkem musíme můstek vykalibrovat podle návodu výrobce na nulovou hodnotu. Výsledná kapacita paralelní kombinace kondenzátorů se rovná součtu dílčích kapacit, tedy = P 2 n U sériového zapojení dvou kondenzátorů dostaneme výslednou kapacitu ze vztahu 2 = S + 2 [.2] U více kondenzátorů můžeme postupovat výše uvedeným způsobem, ale výpočet musíme provádět po částech, vždy pro dvě kapacity, nebo sčítáním v převrácené hodnotě dle vztahu: [.3] = S 2 n [.]

e) Zjistěte závislost proudu procházejícího kondenzátorem na napětí při napájení kondenzátoru střídavým napětím s konstantním kmitočtem.

2 Kapacitní reaktance neboli kapacitní odpor je nepřímo úměrný frekvenci a kapacitě kondenzátoru, platí zde vztah: X [ Ω] ω 2π f Z Ohmovy metody víme, že pro ideální kondenzátor v obvodu střídavého proudu platí U = X [.5] I Pomocí vztahů [.4] a [.5] získáme vztah pro výpočet kapacity z hodnot napětí, proudu a kapacity (z Ohmovy metody): I = [ F] [.6] Přesnost měření kapacity je snížena především chybou všech měřících přístrojů, chybou metody vlivem spotřeby měřících přístrojů a chybou odečtu kmitočtu z displeje (popř. stupnice) generátoru. Výsledná chyba kapacity je dána geometrickým součtem všech dílčích chyb: δ + [.4] = δ MP + δ MP 2 + δ MET δ G [.7], kde δ MP je relativní chyba měřícího přístroje, kterou zjistíme z manuálu nebo ze stupnice, δ MET je chyba metody (00* podíl proudu, který odebírá MP vůči celkovému měřenému proudu) a δ G relativní chyba odečtu z generátoru (00* hodnota posledního (nejmenšího) místa na displeji vydělená daným kmitočtem). Absolutní chybu spočítáme z chyby relativní: δ [%] [.8] = * X 00.4 Výpočty 3 2 S Vysvětlivky: P kondenzátory 2 3 spojeny paralelně F S kondenzátory 2 3 spojeny sériově P =... µ.5 Tabulky.5. Tabulka pro měření kapacity Ohmovou metodou par. 2 3 sér. LR [µf] U [V] I [ma] X [µf] [µf] δ [%] - 2 -

6] Přesnost měření kapacity je snížena především chybou všech měřících přístrojů, chybou metody vlivem spotřeby měřících přístrojů a chybou odečtu kmitočtu z displeje (popř. stupnice) generátoru.

3 .5.2 Vysvětlivky k tabulce.5. LR - kapacita kondenzátoru změřená LR můstkem (popř. jmenovitá hodnota) U - napětí na kondenzátoru X - kapacita získaná z ohmovy metody [.6] δ - relativní (procentní) chyba kapacity [.7] - absolutní chyba kapacity [.8].5.3 Tabulka pro měření závislosti kapacitní reaktance na napětí a na kmitočtu U [V] I [ma] X [Ω] 0,5,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 f [Hz] U [V] I [ma] X [Ω] Postup měření a) Změříme kapacitu jednotlivých součástek i jejich vzájemných spojení LR můstkem tak, že svorky můstku přiložíme na svorky součástky resp.spojení součástek. Přepínač na můstku musí být přepnutý do polohy. Na LED displeji se objeví číslo vyjadřující velikost kapacity a LED dioda v pravé dolní části vyjadřuje jednotky kapacity. Tyto hodnoty zaneseme do tabulky. b) Pomocí zapojení na obrázku a) měříme kapacitu ohmovou metodou. Tyto hodnoty porovnáváme se skutečnými hodnotami kapacity. Odchýlení naměřené hodnoty od skutečné hodnoty vyjadřujeme absolutní a relativní chybou měření. c) V dalším kroku měření zapojíme kondenzátor dle obrázku zapojení a). Kmitočet nastavíme na konstantní hodnotu 00Hz a po dobu celého měření tuto hodnotu udržujeme. Změnou výstupní amplitudy měníme napětí na kondenzátoru hodnoty nastavujeme podle hodnot napětí U v tabulce. Měříme proud procházející obvodem, naměřené hodnoty zapíšeme do tabulky. d) Zapojíme kondenzátor podle schématu. Amplitudu generátoru nastavíme tak, aby voltmetr na kondenzátoru ukazoval 4V. Nastavujeme kmitočet podle hodnot z tabulky a měříme hodnotu proudu. Při každém nastavení kmitočtu zkontrolujte, zda je napětí na kondenzátoru přesně 4V. Z hodnoty proudu a napětí určujeme velikost kapacitní reaktance, kterou zaneseme do tabulky. Toto měření provádíme jen pro kondenzátor s největší kapacitou (,5 e) Závislost proudu na napětí a závislost reaktance na kmitočtu zaneseme do grafů

3 Tabulka pro měření závislosti kapacitní reaktance na napětí a na kmitočtu U [V] I [ma] X [Ω] 0,5,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 f [Hz] U [V] I [ma] X [Ω] 20 4 30 4 40 4 50 4 60 4 70 4 80 4 90 4

4 .7 Grafy.7. Závislost proudu protékajícího kondenzátorem na napětí Ic [ma] 0,5,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 Uc [V].7.2 Závislost kapacitní reaktance na kmitočtu X [Ω] f [Hz] - 4 -

5 .8 Zhodnocení a závěr měření Datum vypracování: Připomínky k protokolu: Podpis studenta: Hodnocení - LABORATOŘ: ELKOVÉ HODNOENÍ: - 5 -

Podobné dokumenty

Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně

Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně Univerzita Tomáše Bati ve líně LABORATORNÍ CVIČENÍ ELEKTROTECHNIKY A PRŮMYSLOVÉ ELEKTRONIKY Název úlohy: pracovali: Měření činného výkonu střídavého proudu v jednofázové síti wattmetrem Petr Luzar, Josef