miernictwo elektroniczne
Post on 03-Jan-2016
104 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
Miernictwo ElektroniczneMiernictwo Elektroniczne
InformatykaInformatykaINŻINŻ
Wykład 13Wykład 13
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
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
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
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
Miernictwo 1 – W13 6
– Kondensator rzeczywistyKondensator rzeczywisty» schemat zastępczyschemat zastępczy
((model elektrycznymodel elektryczny))
Rys. Schemat zastępczy kondensatora rzeczywistegoRys. Schemat zastępczy kondensatora rzeczywistego
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
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
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
Miernictwo 1 – W13 10
– Cewka indukcyjna Cewka indukcyjna rzeczywistarzeczywista
» schemat zastępczyschemat zastępczy((model elektrycznymodel elektryczny))
Rys. Schemat zastępczy cewki rzeczywistejRys. Schemat zastępczy cewki rzeczywistej
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
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
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
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
Miernictwo 1 – W13 15
– Mostki do pomiaru indukcyjnościMostki do pomiaru indukcyjności
Rys. Mostki do pomiaru indukcyjnościRys. Mostki do pomiaru indukcyjności
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
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)
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
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
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
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
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
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
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. ???
top related