3. Maturitní Otázka
Měření činných odporů.
Činný odpor je odpor, který má čistě ohmickou složku, velikost kapacitní a induktivní složky je zanedbatelná. Jejich vliv se výrazněji uplatňuje až při vyšších kmitočtech. Proto měření odporu provádíme ss měřícím napětím, popř. střídavým o nízkém kmitočtu (do 1kHz).
Mezi nejznámější metody patří např.:
· Voltampérová metoda
· Porovnávací metoda
· Můstková metoda
· Měření zdrojem konstantního proudu
· Měření převodem odpor – napětí
· Některé zvláštní druhy měření odporu, jako např. izolační a zemní odpory
Voltampérová metoda je nejjednodušší nepřímá měřící metoda, založená na měření úbytku napětí a proudu protékajícího měřeným odporem. Výpočtem pak zjistíme velikost odporu.
Add 1.
Při měření se uplatňuje spotřeba voltmetru – jeho vnitřní odpor RV je paralelně připojen k měřenému odporu RX.
U U
RX=---=------- IRx I – IV
U
Je – li RV >> RX , pak IV << I RX = ----
I
U, I jsou hodnoty, naměřené na Vmetru a Ametru
Je – li vnitřní odpor voltmetru mnohanásobně vyšší než měřený odpor, lze jeho vlastní spotřebu zanedbat.
Add 2.
VA metoda pro měření velkých odporů – 106Ω
Při měření se uplatňuje vnitřní odpor ampérmetru RA, který je zapojen v sérii s měřeným odporem RX.
URx U – UA
RX = ----- = ----------
IRx I
U
Je – li RX >> RA, pak U >> UA a RX = ----
I
Chyby, způsobené v tomto měření velikostí vnitřního odporu voltmetru nebo ampérmetru, jsou chyby soustavné – odstranili bychom ji opravným (korekčním) výpočtem.
Vlastnosti:
· Metoda je velmi jednoduchá a
· má dostatečnou přesnost.
Porovnávací metoda je založena na porovnávání úbytků napětí na dvou odporech, zapojených v sérii. Jeden odpor je normálový RN , jehož velikost je známa s dostatečnou přesností, druhý RX je měřený.
RX UX UX
---- = ----- RX = RN -----
RN UN UN
Vlastnosti:
· přesnost metody nezávisí na velikosti napájecího (měřícího) napětí
· přesnost je dostatečná a je dána přesností, s jakou známe velikost R a přesností voltmetru
· jednoduchá
· používá se v přenosných multimetrech pro měření odporů o velikosti 10ky W až jednotky MW
Můstková metoda – jako měřící obvod se používá Wheatstoneův můstek. Jeho tři větve jsou tvořeny odpory o známé velikosti a navíc mohou být plynule či skokově nastavitelné, čtvrtá větev je tvořena měřeným odporem. Můstek je napájen ve vodorovné úhlopříčce, ve svislé je zapojen měřící přístroj M. Ten slouží jen pro indikaci určitého stavu můstku a to vyvážení. Základní podmínka vyvážení je dána nulovým napětím v úhlopříčce A – B, tj. UAB = 0V. Jedná se tedy o metodu nulovou.
URx = UR3
UR2 = UR4
I1 . RX = I2 . R3 (1)
I1 . R2 = I2 . R4 (2)
Vzájemným vydělením obou rovnic (1) a (2) získáme základní podmínku vyvážení můstku
RX R3 R3
----- = ------- Þ RX = R2 . -----
R2 R4 R4
Ze vztahu pro RX vidíme, že vyvážení lze dosáhnout změnami velikosti odporů R2,3,4 a je nezávislé jako v předchozím případě na velikosti napájecího napětí.
Vlastnosti:
· přesnost měření a stav vyvážení nezávisí na velikosti napájecího napětí
· vyloučení rušivých vlivů, které se projeví ve všech ramenech stejně. Jako rušivé vlivy se může projevit např. změna odporů jednotlivých ramen můstku v důsledku změny teploty prostředí, v němž je měřící obvod umístěn
URx = IK . RX
URx = k . RX
Měření odporů zdrojem konstantního proudu. Rozsahy se přepínají velikostí konstantního proudu, velikost napětí URx je přímo úměrná velikosti neznámého měřeného odporu RX.
U2 RX U1
AU = ---- = ------ Þ U2 = RX.-----
U1 R1 R1
je - li U1, R1 = konst., pak platí U2 = k . RX
Velikost výstupního napětí je přímo úměrná velikosti odporu RX.
Měření el. výkonu a práce
Výkon stejnosměrného el. proudu se vypočítá ze známého vztahu
P = U . I [W]
Jednotka výkonu je 1W.
V obvodech střídavého el. proudu rozlišujeme tři druhy výkonů . Důvodem je obecný fázový posun mezi proudem a napětím a jsou to výkony:
· činný
· zdánlivý a
· jalový
Výkon zdánlivý PS je dán vztahem
PS = U . I [VA]
Jednotkou zdánlivého výkonu je 1VA.
Výkon činný PČ (také často značený jen P) je složka zdánlivého výkonu, která představuje výkon skutečně využitý (např. k ohřátí vody nebo pohonu stroje) a je dán vztahem
PČ = U . I . cosj [W] kde j je fázový úhel mezi proudem a napětím
Jednotkou činného výkonu je 1W, cosj se nazývá v silnoproudé elektrotechnice účiník.
Pozn.: název účiník je odvozen od slova účinnost. Jeho význam spočívá v tom, že udává, jaká část výkonu zdánlivého se mění na výkon činný, užitečný.
Výkon jalový PQ je složka zdánlivého výkonu, která se sice projeví průchodem proudu spotřebičem, ale nekoná žádnou užitečnou práci. Jalový výkon vzniká ve spotřebiči, který má kapacitní nebo induktivní charakter (kondenzátorem protéká stř proud, na jeho svorkách je stř napětí, ale nevzniká na něm žádný činný výkon). V praxi se nejčastěji vyskytuje složka induktivní, která je dána např. vinutím motorů, transformátorů, tlumivek atd. a jalový výkon pak slouží pro opakované vytváření a rušení magnetického pole v rytmu kmitočtu střídavého proudu. Velikost jalového výkonu je dána vztahem
PQ = U . I . sinj [Var]
Jednotkou jalového výkonu je 1VAr neboli voltampér reaktivní (reaktivní proto, že vzniká na reaktanci).
Měření PČ v 3f soustavě. Výkon v třífázové síti je dán součtem výkonů v jednotlivých fázích. Při měření musíme rozlišovat tyto základní veličiny:
· napětí fázové Uf , což je napětí mezi krajním (fázovým) a středním (nulovým) vodičem a je
· napětí sdružené, které naměříme mezi krajními (tj. fázovými) vodiči a je
· proud fázový If, který teče fázovým vodičem
Výkon v každé fázi je pak dán
Pf = Uf . If . cosj
Při souměrném zatížení (v každé fázi je stejné) je celkový výkon roven trojnásobku výkonu jedné fáze, tj.
P3f = 3 . Uf . If . cosj
Výkon tedy stačí měřit jen v jedné fázi. Při nesouměrném zatížení je třeba třemi wattmetry měřit výkony v jednotlivých fázích a pak provést jejich součet.
Jalový výkon se měří zvláštními přístroji, pro tento účel určenými, tzv. varmetry. S měřením jalového výkonu se setkáme spíše vyjímečně a proudem a napětím, výkon je pak roven PČ = U.I . cosj. Jako měřící přístroj můžeme použít např. elektrodynamický nebo elektronický wattmetr, určený pro měření činného výkonu.
Zapojení různých typů wattmetrů do obvodu spotřebiče je obdobné, poněvadž vždy mají dva páry svorek, napěťové a proudové. Napěťové svorky se připojují paralelně ke spotřebiči a snímají velikost napětí, proudové do série a snímají velikost proudu. Měřící ústrojí pak zjistí navíc velikost cosj a provede analogové či číslicové vynásobení jednotlivých veličin.to v energetice při sledování spotřeby velkoodběratelů.
Zdánlivý výkon se měří většinou jen nepřímo jako součin U . I.
Měření PČ v obvodech stř 1f proudu. Vzhledem k tomu,že zátěž je obecná (může mít charakter např. činného odporu nebo induktivní), musíme uvažovat i fázový posun j mezi
Are you 18? Come in and don't be shy!
(loveawake.ru, 22. 1. 2022 16:16)