Měření proudu Střední odborná škola Otrokovice www.zlinskedumy.cz Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Ing. Miloš Zatloukal Dostupné z Metodického portálu www.rvp.cz, ISSN: 1802-4785, financovaného z ESF a státního rozpočtu ČR. Provozováno Výzkumným ústavem pedagogickým v Praze. www.zlinskedumy.cz

Charakteristika DUM 1 Název školy a adresa Střední odborná škola Otrokovice, tř. T. Bati 1266, 76502 Otrokovice Číslo projektu CZ.1.07/1.5.00/34.0445 /2 Autor Ing. Miloš Zatloukal Označení DUM VY_32_INOVACE_SOSOTR-El-EM/3-EL-1/12 Název DUM Měření proudu Stupeň a typ vzdělávání Středoškolské vzdělávání Kód oboru RVP 26-51-H/01 Obor vzdělávání Elektrikář Vyučovací předmět Elektrická měření Druh učebního materiálu Výukový materiál Cílová skupina Žák, 17 – 18 let Anotace Výukový materiál seznamuje se způsoby měření stejnosměrného a střídavého proudu Vybavení, pomůcky Dataprojektor Klíčová slova Měřicí přístroj, měření proudu, stejnosměrný, střídavý, ampérmetr, střední, efektivní, rozsah Datum 14. 01. 2013

Měření proudu Náplň výuky - měření stejnosměrného proudu - měření střídavého proudu - jak změnit rozsah ampérmetru

Měření proudu - elektrický proud se měří ampérmetrem, - měříme nejčastěji výchylkovou metodou, tedy přímým měřením - do elektrického obvodu, v němž chceme měřit, zapojíme ampérmetr sériově - z tohoto důvodu musíme v jednom místě obvod rozpojit a zapojit sem ampérmetr - má-li ampérmetr více rozsahů, nastavíme nejprve ten nejvyšší, (poté snižujeme na nejbližší vyšší, abychom zlepšili přesnost měření) - aby dále bylo měření co nejpřesnější je žádoucí co nejmenší vlastní spotřeba ampérmetru – tato závisí na jeho vnitřním odporu - vnitřní odpor ampérmetru - 10 až 100 µA : 1000 až 100 Ω - 1 A : 0,1 až 0,001 Ω

- jak změřit vnitřní odpor ampérmetru? - přivedeme do něj proud pro jeho maximální výchylku a voltmetrem změříme úbytek napětí mezi svorkami – pak odpor vypočítáme podle Ohmova zákona - Zapojení ampérmetru do měřicího obvodu Obr. 1

Měření stejnosměrného proudu Stejnosměrný proud měříme: velmi malé proudy – magnetoelektrickým galvanometrem (10 pA) ručkovým magnetoelektrickým přístrojem (1 µA až 10 kA) - číslicovým ampérmetrem (nebo multimetrem)

Měření stejnosměrného proudu Je možné změřit proud pomocí voltmetru? - ano, jde o nepřímé měření - změříme voltmetrem úbytek napětí (ΔU) na přesném rezistoru (odporový normál) RN - z Ohmova zákona odpor vypočítáme Obr. 2

Měření střídavého proudu Feromagnetický ampérmetr - Nejběžnější jsou přístroje feromagnetické, mají tyto vlastnosti: - jsou levné - jsou odolné – odolná – pevná (robustní) konstrukce - ukazují přímo efektivní hodnotu střídavého proudu (bez ohledu na jeho časový průběh (sinus či jiný) - vyrábějí se pro rozsahy 100 mA až 200 A - nevýhody - větší vlastní spotřeba - měření přesné pro kmitočty do cca 300 Hz Obr. 3

Měření střídavého proudu Magnetoelektrický ampérmetr s usměrňovačem - Pro převod na stejnosměrný proud obsahuje usměrňovač - jde nejčastěji o dvoucestný se 4 diodami – Grätzovo můstkové zapojení - co měří – střední hodnotu usměrněného proudu - co zobrazuje – efektivní hodnotu (jeho stupnice je tak cejchována) - pozor – platí to jen pro sinusový průběh - napětí jiných průběhů (např. trojúhelníkový, obdélníkový) měří s větší chybou - průběh stupnice není lineární (více zhuštěný počátek) (jde o vliv nelinearity diodového usměrňovače) Obr. 4

Magnetoelektrický ampérmetr s usměrňovačem – pokračování - měření proudu od 0,2 mA do 10 A - nízká spotřeba ampérmetru - menší přesnost měření – 1 % a horší - pouze pro sinusové průběhy - širší kmitočtový rozsah – měřený proud o kmitočtu od 20 Hz do 20 kHz

Změna rozsahu ampérmetru - jde o jeho zvětšení (tj. na přístroji s menším rozsahem chceme změřit větší proud) jak? - stejnosměrný proud – bočníkem (paralelně připojeným rezistorem) - střídavý proud – změna rozsahu se provádí: - přepínáním sekcí měřicí cívky (pro feromagnetické a elektrodynamické ampérmetry) - změnou počtu závitů měřicí cívky (pro feromagnetické ampérmetry) - použitím měřicího transformátoru proudu (MTP) (pro proudy řádově desítek A a větších, jeho aplikací je i klešťový ampérmetr)

Ukázky ampérmetrů Obr. 5 Obr. 6 Obr. 7 Obr. 8

Kontrolní otázky Vnitřní odpor ampérmetru je obecně Co nejmenší Střední Co největší Je možné určit proud v obvodu pomocí voltmetru? Ano, změříme úbytek napětí na známém odporu Ne, potřebujeme ampérmetr Ano, změříme úbytek napětí na známém odporu a proud vypočítáme Proč je změna rozsahu ampérmetru pomocí bočníku nejvhodnější pro stejnosměrný proud? Protože stejnosměrný proud má nulovou frekvenci Protože při stejnosměrném proudu jsou na bočníku nejmenší ztráty Protože pro střídavý proud je bočník frekvenčně závislý

Kontrolní otázky – správné odpovědi – červeně Vnitřní odpor ampérmetru je obecně Co nejmenší Střední Co největší Je možné určit proud v obvodu pomocí voltmetru? Ano, změříme úbytek napětí na známém odporu Ne, potřebujeme ampérmetr Ano, změříme úbytek napětí na známém odporu a proud vypočítáme Proč je změna rozsahu ampérmetru pomocí bočníku nejvhodnější pro stejnosměrný proud? Protože stejnosměrný proud má nulovou frekvenci Protože při stejnosměrném proudu jsou na bočníku nejmenší ztráty Protože pro střídavý proud je bočník frekvenčně závislý

Seznam obrázků: Obr. 1: vlastní, schéma pro zapojení ampérmetru do měřicího obvodu Obr. 2: vlastní, schéma pro měření proudu pomocí voltmetru a odporu Obr. 3: vlastní, značka feromagnetické měřicí soustavy Obr. 4: vlastní, značka magnetoelektrické měřicí soustavy (s usměrňovačem) Obr. 5: vlastní, foto, ampérmetr panelový magnetoel. stejnosměrný 25 A Obr. 6: vlastní, foto, ampérmetr vícerozsahový pro oba proudy, přesný Obr. 7: vlastní, foto, multimetr malý digitální Obr. 8: vlastní, foto, multimetr přesný, laboratorní, stolní

Seznam použité literatury: [1] Vitejček, E.: „Elektrické měření“, SNTL, Praha, 1974 [2] Fiala, M., Vrožina, M., Hercik, J.: „Elektrotechnická měření I“, SNTL, Praha, 1986

Děkuji za pozornost 