miernictwo elektroniczne

24
Miernictwo Miernictwo Elektroniczne Elektroniczne Informatyka Informatyka INŻ INŻ Wykład 13 Wykład 13

Upload: jenna-booth

Post on 03-Jan-2016

103 views

Category:

Documents


6 download

DESCRIPTION

Miernictwo Elektroniczne. Informatyka INŻ Wykład 13. Na poprzednim wykładzie… Rejestratory i oscylatory Impedancja elektryczna Pomiary napięć przemiennych Amperomierze prądów przemiennych Multimetry. Na obecnym wykładzie Podstawowe parametry elektryczne elementów biernych - PowerPoint PPT Presentation

TRANSCRIPT

Page 1: Miernictwo Elektroniczne

Miernictwo ElektroniczneMiernictwo Elektroniczne

InformatykaInformatykaINŻINŻ

Wykład 13Wykład 13

Page 2: Miernictwo Elektroniczne

Miernictwo 1 – W13 2

Na obecnym wykładzieNa obecnym wykładzie– Podstawowe parametry elektryczne elementów biernychPodstawowe parametry elektryczne elementów biernych

– Pomiary parametrów elementów biernych (pomiary Pomiary parametrów elementów biernych (pomiary impedancji)impedancji)

– Moc czynna, bierna i pozorna oraz sposoby ich pomiaruMoc czynna, bierna i pozorna oraz sposoby ich pomiaru

– Pomiary wielkości nieelektrycznychPomiary wielkości nieelektrycznych

Na poprzednim wykładzie…Na poprzednim wykładzie…– Rejestratory i oscylatoryRejestratory i oscylatory

– Impedancja elektrycznaImpedancja elektryczna

– Pomiary napięć przemiennychPomiary napięć przemiennych

– Amperomierze prądów przemiennychAmperomierze prądów przemiennych

–MultimetryMultimetry

Page 3: Miernictwo Elektroniczne

Miernictwo 1 – W13 3

Charakterystyki elementów biernychCharakterystyki elementów biernych

Właściwości elementów biernychWłaściwości elementów biernych

– Rezystor idealnyRezystor idealny (brak przesunięcia (brak przesunięcia fazowego między fazowego między napięciem i prądem)napięciem i prądem)

I

UR

Rys. Napięcie i prąd zmienny w idealnym rezystorzeRys. Napięcie i prąd zmienny w idealnym rezystorze

Page 4: Miernictwo Elektroniczne

Miernictwo 1 – W13 4

– Kondensator idealnyKondensator idealny

» pojemność elektrycznapojemność elektryczna

» równanie w dziedzinie czasurównanie w dziedzinie czasu

» stosunek wartości skutecznych napięcia i prądu zmiennegostosunek wartości skutecznych napięcia i prądu zmiennego

dla sygnałów dla sygnałów harmonicznychharmonicznych

U

qC

dt

duC

dt

dqi

I

UfCC

I

I

U

sk

sk

2

1

Page 5: Miernictwo Elektroniczne

Miernictwo 1 – W13 5

» przesunięcie fazowe między napięciem i prądem przesunięcie fazowe między napięciem i prądem zmiennym: -zmiennym: -ππ/2(-90/2(-90oo))

Rys. Napięcie i prąd zmienny w idealnym kondensatorzeRys. Napięcie i prąd zmienny w idealnym kondensatorze

Page 6: Miernictwo Elektroniczne

Miernictwo 1 – W13 6

– Kondensator rzeczywistyKondensator rzeczywisty» schemat zastępczyschemat zastępczy

((model elektrycznymodel elektryczny))

Rys. Schemat zastępczy kondensatora rzeczywistegoRys. Schemat zastępczy kondensatora rzeczywistego

Page 7: Miernictwo Elektroniczne

Miernictwo 1 – W13 7

» szeregowy i równoległy schemat zastępczy kondensatoraszeregowy i równoległy schemat zastępczy kondensatora

» współczynnik strat współczynnik strat DD ( (tangens kąta stratnościtangens kąta stratności tg tgδδ))

Rys. Szeregowy i równoległy schemat zastępczy Rys. Szeregowy i równoległy schemat zastępczy kondensatora rzeczywistegokondensatora rzeczywistego

2

2

11

1

1

DRR

DCC

sr

sr

rrC

R

ssC

R

CRI

ItgD

CRU

UtgD

1

Page 8: Miernictwo Elektroniczne

Miernictwo 1 – W13 8

– Cewka indukcyjna idealnaCewka indukcyjna idealna» strumień magnetyczny (indukcyjność strumień magnetyczny (indukcyjność LL))

» równanie w dziedzinie czasurównanie w dziedzinie czasu

» stosunek wartości skutecznych napięcia i prądu zmiennegostosunek wartości skutecznych napięcia i prądu zmiennego

dla sygnałów dla sygnałów harmonicznychharmonicznych

iL

dt

diL

dt

du

fLLI

U

sk

sk 2

I

U

Page 9: Miernictwo Elektroniczne

Miernictwo 1 – W13 9

» przesunięcie fazowe między napięciem i prądem przesunięcie fazowe między napięciem i prądem zmiennym: zmiennym: ππ/2(90/2(90oo))

Rys. Napięcie i prąd zmienny w idealnej cewceRys. Napięcie i prąd zmienny w idealnej cewce

Page 10: Miernictwo Elektroniczne

Miernictwo 1 – W13 10

– Cewka indukcyjna Cewka indukcyjna rzeczywistarzeczywista

» schemat zastępczyschemat zastępczy((model elektrycznymodel elektryczny))

Rys. Schemat zastępczy cewki rzeczywistejRys. Schemat zastępczy cewki rzeczywistej

Page 11: Miernictwo Elektroniczne

Miernictwo 1 – W13 11

» szeregowy i równoległy schemat zastępczy cewkiszeregowy i równoległy schemat zastępczy cewki

» dobroć cewki dobroć cewki QQ ( (tangens kąta przesunięcia faztangens kąta przesunięcia faz tg tgφφ))

Rys. Szeregowy i równoległy schemat zastępczy cewki rzeczywistejRys. Szeregowy i równoległy schemat zastępczy cewki rzeczywistej

)1(

11

2

2

QRR

QLL

sr

sr

r

r

R

L

s

s

R

L

L

R

I

ItgQ

R

L

U

UtgQ

Page 12: Miernictwo Elektroniczne

Miernictwo 1 – W13 12

Mostki czterogałęźneMostki czterogałęźne– Właściwości ogólneWłaściwości ogólne

Pomiary impedancjiPomiary impedancji

Rys. Schemat mostka czterogałęźnego do pomiaru impedancjiRys. Schemat mostka czterogałęźnego do pomiaru impedancji

Page 13: Miernictwo Elektroniczne

Miernictwo 1 – W13 13

» warunek równowagi mostkawarunek równowagi mostka

» możliwość wyznaczenia obu składowych nieznanej możliwość wyznaczenia obu składowych nieznanej impedancji Zimpedancji Zxx

lublub

3

42

423

Z

ZZZ

ZZZZ

X

X

» wniosek:wniosek: do zrównoważenia mostka impedancyjnego do zrównoważenia mostka impedancyjnego należy zastosować dwa elementy regulowanenależy zastosować dwa elementy regulowane

423x

X ZZZZ

423

)Im()Im(

)Re()Re(

423

423

ZZZZ

ZZZZ

x

x

Page 14: Miernictwo Elektroniczne

Miernictwo 1 – W13 14

– Mostki do pomiaru pojemnościMostki do pomiaru pojemności» dobór schematu zastępczego kondensatora w oparciu o dobór schematu zastępczego kondensatora w oparciu o

jego strukturęjego strukturę

Rys. Mostek uniwersalny do pomiaru pojemności: a) szeregowy, b) równoległyRys. Mostek uniwersalny do pomiaru pojemności: a) szeregowy, b) równoległy

Page 15: Miernictwo Elektroniczne

Miernictwo 1 – W13 15

– Mostki do pomiaru indukcyjnościMostki do pomiaru indukcyjności

Rys. Mostki do pomiaru indukcyjnościRys. Mostki do pomiaru indukcyjności

Page 16: Miernictwo Elektroniczne

Miernictwo 1 – W13 16

– Mostki transformatoroweMostki transformatorowe» zastąpienie spadków napięć w ramionach mostka siłami zastąpienie spadków napięć w ramionach mostka siłami

elektromotorycznymi wtórnych uzwojeń transformatoraelektromotorycznymi wtórnych uzwojeń transformatora

Rys. Mostek transformatorowy do Rys. Mostek transformatorowy do pomiaru impedancjipomiaru impedancji

» warunek równowagi mostkawarunek równowagi mostka

» zastąpienie stosunku zastąpienie stosunku impedancji stosunkiem liczby impedancji stosunkiem liczby zwojów – większa dokładność zwojów – większa dokładność i powtarzalność wskazańi powtarzalność wskazań

2

1

2

1

2

1

N

NZZ

Z

Z

U

U

N

N

E

E

wx

w

x

w

x

Page 17: Miernictwo Elektroniczne

Miernictwo 1 – W13 17

Półautomatyczne i automatyczne pomiary Półautomatyczne i automatyczne pomiary impedancjiimpedancji– Mostki półautomatyczne (jeden z elementów Mostki półautomatyczne (jeden z elementów

dostrajany ręcznie, drugi automatycznie)dostrajany ręcznie, drugi automatycznie)– Przyrządy automatyczne (cyfrowe)Przyrządy automatyczne (cyfrowe)

Page 18: Miernictwo Elektroniczne

Miernictwo 1 – W13 18

DefinicjeDefinicje– Moc chwilowaMoc chwilowa

– Moc czynna (rozpraszana lub zamieniana na pracę, Moc czynna (rozpraszana lub zamieniana na pracę, energię, itp.)energię, itp.)

Pomiary mocy sygnałów Pomiary mocy sygnałów harmonicznychharmonicznych

)()()( titutp

cosUP

[W] )(1

sk

0

0

sk

Tt

t

I

dttpT

P

Page 19: Miernictwo Elektroniczne

Miernictwo 1 – W13 19

– Moc pozorna (amplituda oscylacji mocy chwilowej)Moc pozorna (amplituda oscylacji mocy chwilowej)

– Moc bierna (moc przesyłana na przemian między Moc bierna (moc przesyłana na przemian między nadajnikiem i odbiornikiem)nadajnikiem i odbiornikiem)

– Związek między mocą pozorną, czynną i biernąZwiązek między mocą pozorną, czynną i bierną

– Współczynnik mocy: miara wykorzystania energetycznegoWspółczynnik mocy: miara wykorzystania energetycznego

[VA] sksk IUS

[var] sin sksk IUQ

222 QPS

cosS

PK p

Page 20: Miernictwo Elektroniczne

Miernictwo 1 – W13 20

Rys. Pomiar mocy za pomocą watomierzaRys. Pomiar mocy za pomocą watomierzaa) poprawny pomiar prądu źródła i napięcia odbiornikaa) poprawny pomiar prądu źródła i napięcia odbiornikab) poprawny pomiar napięcia źródła i prądu odbiornikab) poprawny pomiar napięcia źródła i prądu odbiornika

■ Pomiar mocy odbieranejPomiar mocy odbieranej– pomiar mocy czynnej, biernej i pozornejpomiar mocy czynnej, biernej i pozornej

– sposób włączenia watomierzasposób włączenia watomierza

Page 21: Miernictwo Elektroniczne

Miernictwo 1 – W13 21

Pomiar mocy metodą absorpcyjnąPomiar mocy metodą absorpcyjną– zasada pomiaruzasada pomiaru

– regulacja regulacja RR: wyznaczenie maksymalnej mocy oddawanej i : wyznaczenie maksymalnej mocy oddawanej i rezystancji dopasowaniarezystancji dopasowania

Pomiary energii elektrycznejPomiary energii elektrycznej– energia jest mocą czynną scałkowaną w czasie energia jest mocą czynną scałkowaną w czasie TT

R

U

R

UP Vsk

22

T

PdtW0

Page 22: Miernictwo Elektroniczne

Miernictwo 1 – W13 22

Czujniki i przetworniki wielkości fizycznychCzujniki i przetworniki wielkości fizycznych– PrzetwornikPrzetwornik to urządzenie (lub element) odwzorowujący to urządzenie (lub element) odwzorowujący

wielkość wejściową na wielkość wyjściową w wielkość wejściową na wielkość wyjściową w zdefiniowany sposóbzdefiniowany sposób

Zwykle kilka przetworników łączonych jest szeregowo tworząc Zwykle kilka przetworników łączonych jest szeregowo tworząc łańcuch przetwarzaniałańcuch przetwarzania

Pomiary wielkości nieelektrycznychPomiary wielkości nieelektrycznych

– CzujnikCzujnik to pierwszy element łańcucha przetworników mający to pierwszy element łańcucha przetworników mający bezpośredni kontakt z polem pomiarowym i reagujący na bezpośredni kontakt z polem pomiarowym i reagujący na zmianę wielkości mierzonejzmianę wielkości mierzonej

)( : xfyyx m

Page 23: Miernictwo Elektroniczne

Miernictwo 1 – W13 23

Zalety elektrycznego pomiaru wielkości nieelektrycznychZalety elektrycznego pomiaru wielkości nieelektrycznych– analogowe przetwarzanie sygnału pomiarowegoanalogowe przetwarzanie sygnału pomiarowego

((wzmacnianie, filtracja, itd.wzmacnianie, filtracja, itd.))– przesyłanie sygnału na odległośćprzesyłanie sygnału na odległość– przetwarzanie cyfrowe sygnału (przetwarzanie cyfrowe sygnału (obróbka matematycznaobróbka matematyczna))– sterowanie elektryczne obiektamisterowanie elektryczne obiektami

Idea pomiarów: zastosowanie przetworników (czujników) wielkości nieelektrycznych na Idea pomiarów: zastosowanie przetworników (czujników) wielkości nieelektrycznych na elektryczneelektryczne

Typy czujników pomiarowychTypy czujników pomiarowych– parametryczneparametryczne– generacyjnegeneracyjne

Page 24: Miernictwo Elektroniczne

Miernictwo 1 – W13 24

Pytania kontrolnePytania kontrolne– Jakie zjawiska charakteryzują parametry elektryczne elementów biernych Jakie zjawiska charakteryzują parametry elektryczne elementów biernych

Powstawanie obrazu w oscyloskopiePowstawanie obrazu w oscyloskopie– Zasady pomiaru impedancjiZasady pomiaru impedancji– Co opisuje moc czynna, a co bierna; sposoby ich pomiaruCo opisuje moc czynna, a co bierna; sposoby ich pomiaru– Co to są czujniki i przetwornikiCo to są czujniki i przetworniki– Na czym polegają pomiary wielkości nieelektrycznychNa czym polegają pomiary wielkości nieelektrycznych

Kolokwium (test wyboru)Kolokwium (test wyboru)

czwartek, 29 styczniaczwartek, 29 stycznia

A-L: godz. 9:15A-L: godz. 9:15

M-Ż: godz. 9:45M-Ż: godz. 9:45

Należy przynieść coś do pisania i legitymację (lub indeks)Należy przynieść coś do pisania i legitymację (lub indeks)

Wpis/termin poprawkowyWpis/termin poprawkowy

czwartek, 5 lutego, godz. ???czwartek, 5 lutego, godz. ???