II.6 Wyznacznanie zawady obwodu metodą techniczną (plik PDF)

II.6. Wyznaczanie zawady obwodu metodą techniczną
Zagadnienia do opanowania:
— napięcie, natężenie prądu stałego, opór elektryczny,
— napięcie skuteczne, prąd skuteczny, zawada, indukcyjność cewki,
— amperomierz, woltomierz, klasa miernika, niepewność mierników cyfrowych,
— metoda techniczna wyznaczania oporu, metoda techniczna wyznaczania
zawady, wyznaczanie indukcyjności,
— regresja liniowa ważona.
Opis stanowiska pomiarowego
Stanowisko pomiarowe składa się z: woltomierza i amperomierza cyfrowego, stabilizowanego zasilacza prądu stałego, opornicy suwakowej, autotransformatora, transformatora 220/6V, cewki z wysuwanym rdzeniem oraz
niezbędnych przewodów połączeniowych.
Wykonanie pomiarów
Wyznaczanie oporu cewki
Przed przystąpieniem do wykonania pomiarów należy zmontować układ
pomiarowy zgodnie ze schematem:
Ustawić mierniki na odpowiednie, maksymalne zakresy pomiarowe. Włączyć
zasilacz, prawidłowo dobrać zakresy pomiarowe. Wykonać pomiary natężenia
prądu (I) w funkcji napięcia (U ) w zakresie od 0 do 2V (zgodnie z zaleceniami
prowadzącego) tak, aby seria pomiarowa liczyła około 20 pomiarów. Zmian
napięcia przyłożonego do cewki dokonujemy przy pomocy suwaka opornicy suwakowej. W czasie pomiarów optymalnie dobierać zakresy pomiarowe,
każdą zmianę zakresu pomiarowego odnotować w karcie pomiarowej.
METROLOGIA — Wyznaczanie zawady obwodu metodą techniczną, wersja 2005-05-09, opr. J. Pawlyta
1
Wyznaczanie zawady i indukcyjności cewki
Zmontować układ pomiarowy zgodnie ze schematem:
Ustawić mierniki na odpowiednie, maksymalne zakresy pomiarowe. Włączyć
autotransformator, prawidłowo dobrać zakresy pomiarowe. Wykonać pomiary skutecznego natężenia prądu (Isk ) w funkcji napięcia skutecznego (Usk ) w
zakresie od 0 do 6V (zgodnie z zaleceniami prowadzącego) tak, aby seria pomiarowa liczyła około 20 pomiarów. Zmian napięcia przyłożonego do cewki
dokonujemy przy pomocy suwaka autotransformatora. W czasie pomiarów
optymalnie dobierać zakresy pomiarowe, każdą zmianę zakresu pomiarowego
odnotować w karcie pomiarowej.
Analiza wyników
1. Obliczyć niepewności dla każdego pomiaru napięcia i prądu.
2. Metodą regresji liniowej ważonej dopasować prostą do danych pierwszej
serii pomiarowej. Współczynnik kierunkowy prostej dopasowanej do zależności U (I) jest oporem omowym (R). Znaleźć współczynnik korelacji
U (I) i niepewność wyznaczenia oporu omowego.
3. Metodą regresji liniowej ważonej dopasować prostą do danych drugiej
serii pomiarowej. Współczynnik kierunkowy prostej dopasowanej do zależności Usk (Isk ) jest zawadą (Z). Znaleźć współczynnik korelacji Usk (Isk )
i niepewność wyznaczenia zawady.
4. Korzystając z zależności:
L=
1 √ 2
Z + R2 ,
2πν
gdzie ν jest częstotliwością zmiennego prądu w sieci energetycznej, wyznaczyć indukcyjność cewki L wraz z niepewnością.
METROLOGIA — Wyznaczanie zawady obwodu metodą techniczną, wersja 2005-05-09, opr. J. Pawlyta
2