Změny rozsahu měřicího přístroje při měření napětí

Prezentace na téma: "Změny rozsahu měřicího přístroje při měření napětí"— Transkript prezentace:

1 Změny rozsahu měřicího přístroje při měření napětí
Střední odborná škola Otrokovice Změny rozsahu měřicího přístroje při měření napětí Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Ing. Miloš Zatloukal Dostupné z Metodického portálu ISSN:  , financovaného z ESF a státního rozpočtu ČR. Provozováno Výzkumným ústavem pedagogickým v Praze.

2 Charakteristika DUM 1 Název školy a adresa
Střední odborná škola Otrokovice, tř. T. Bati 1266, Otrokovice Číslo projektu CZ.1.07/1.5.00/ /2 Autor Ing. Miloš Zatloukal Označení DUM VY_32_INOVACE_SOSOTR-El-EM/3-EL-1/11 Název DUM Změny rozsahu měřicího přístroje při měření napětí 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 skupiny Žák, 17 – 18 let Anotace Výukový materiál je určený k frontální výuce učitelem, případně jako materiál pro samostudium, nutno doplnit výkladem; náplň: možnosti změny rozsahu stejnosměrného a střídavého voltmetru Vybavení, pomůcky Dataprojektor Klíčová slova Měřicí přístroj, měření napětí, stejnosměrný, střídavý, voltmetr, rozsah, předřadník, kondenzátor, dělič, měřicí transformátor napětí Datum

3 Změny rozsahu měřicího přístroje
při měření napětí Náplň výuky - změna rozsahu voltmetru - předřadný odpor – předřadník - odporový dělič - předřadný kondenzátor - kapacitní dělič - měřicí transformátor napětí

4 Změny rozsahu měřicího přístroje při měření napětí
Změnit rozsah při měření elektrických veličin znamená zvětšit rozsah, tedy u voltmetru získat možnost změřit větší napětí, než pro které je přístroj konstruován. - předřadný odpor – předřadník – převážně pro stejnosměrné napětí (pro střídavé také, ale pro nižší frekvence) - pro vysoká napětí ve spojení s elektrostatickým voltmetrem je vhodný - odporový dělič napětí - kondenzátorový dělič napětí - předřadný kondenzátor - pro zmenšení střídavého vysokého napětí se používá speciální transformátor (MTN – měřicí transformátor napětí)

5 Předřadník - nejběžnější metoda pro zvýšení měřicího rozsahu voltmetru (použitelná pro různé typy měřicích systémů – kromě elektrostatického) - používá se pomocný rezistor - řadí se před samotný voltmetr – předřadí se mu - základní rozsah se tím zvýší podle max. napětí, které je potřeba změřit Obr. 1

6 Výpočet předřadníku pro magnetoelektrický měřicí systém
- základní rozsah je odvozen z maximálního proudu měřicím ústrojím je malý (100 µA až 10 mA) => je tak možné měřit pouze malá napětí (100 µV až jednotky voltů) - odpor vnitřní cívky měřidla (voltmetru) je několik set Ohmů (značí se Rm a platí, že Um = Rm. Im, kde Im je max. proud cívkou měřidla a Um je max. napětí, které přístroj na základním rozsahu změří) - při použití bočníku jde o to, aby se měřené napětí (vyšší než je základní rozsah voltmetru) rozložilo na dvě části – napětí Um (malé napětí) a zbytek byl na velkém odporu – předřadníku (U – Um )

7 Příklad Panelové měřidlo s magnetoelektrickým měřicím ústrojím má uvedeny tyto údaje: max. proud: 1 mA, vnitřní odpor: 600 Ω. Potřebujeme pomocí něj měřit stejnosměrné napětí do 30 V. Určete odpor předřadníku. Řešení: Nejprve je nutné spočítat základní rozsah voltmetru Um = Rm . Im = ,001 = 0,6 V

8 Změna rozsahu elektrostatického voltmetru – měření stejnosměrného napětí – odporový dělič
ODPOROVÝ DĚLIČ – tvořen odpory R1 a R2 Z důvodu vysokého vnitřního odporu tohoto voltmetru jde o dělič nezatížený Obr. 2

9 Změna rozsahu elektrostatického voltmetru – měření střídavého napětí – předřadný kondenzátor
- používá se u elektrostatického voltmetru pro měření střídavých napětí - pomocný (předřadný) kondenzátor Cp je v sérii s kapacitou měřicího ústrojí Cm - kapacita Cm je vyznačena jako proměnlivá (mění se podle měřeného napětí) - měřicí přístroj má více stupnic – podle rozsahu a tedy různých Cp Obr. 3

10 Změna rozsahu elektrostatického voltmetru – měření vysokého stejnosměrného i střídavého napětí – kapacitní dělič KAPACITNÍ DĚLIČ – tvořen kondenzárory C1 a C2 - používá se u elektrostatického voltmetru pro měření vysokého napětí - stejnosměrného - střídavého Obr. 4

11 Měřicí transformátor napětí – MTN
- používá se pro měření střídavých napětí větších než 1000 V - také pro galvanické oddělení měřicího přístroje od obvodů vysokého napětí - jeho primární vinutí se zapojuje jako voltmetr - na jeho sekundární svorky se připojují měřicí přístroje paralelně (voltmetr, měřič frekvence, wattmetr) - jednu sekundární svorku je nutné uzemnit – aby nebyla obsluha ohrožena vysokým napětím, které by mohlo při průrazu izolace transformátoru proniknout na sekundární stranu - Primární vinutí – vstupní svorky se značí velkými písmeny M, N - Sekundární vinutí – výstupní svorky se značí malými písmeny m, n - aby byl MTN co nejlepším převodníkem střídavého napětí a tedy měření co nejpřesnější: - sekundární část musí co nejméně zatížena - MTN tedy musí pracovat v blízkosti stavu naprázdno

12 Měřicí transformátor napětí – schéma pro jeho připojení
Obr. 5

13 - celková spotřeba měřicích přístrojů na sekundární straně nesmí překročit dovolené zatížení
(MTN se vyrábějí v řadě 10 – 25 – 50 – 100 – 200 VA) - třída přesnosti měřicího transformátoru ( 0,1 – 0,2 – 0,5 – 1 – 3 % ) – při jmenovitém napětí a zatížení - úhlová chyba (chyba fáze) – jde o velikost úhlu mezi fázorem primárního napětí U1 a fázorem skutečného sekundárního napětí U21 (většího než je sekundární napětí naprázdno U20) – úhlová chyba se vyjadřuje v úhlových minutách a projeví se při připojení elektroměru nebo wattmetru - jmenovité sekundární napětí je 100 V - převod MTN je je tvaru zlomku – primární napětí / sekundární (např /100 nebo 6 000/100) - Pokud by došlo ke zkratu na sekundárním vinutí, mohlo by dojít ke zničení transformátoru (vinutí je dimenzováno pouze na malé zatížení) – zkratu nutno zabránit!!

14 Ukázka předřadníku Obr. 6

15 Kontrolní otázky Hodnota předřadníku je (se zanedbatelnou chybou) rovna: Součinu vnitřního odporu voltmetru a poměru obou napětí (>1) Podílu vnitřního odporu voltmetru a poměru obou napětí (<1) Podílu Součinu vnitřního odporu voltmetru a poměru obou napětí (>1) Odporový dělič u elektrostatického voltmetru je nezatížený: Ne Ano Nezáleží na tom Pro měřicí transformátor napětí zjednodušeně platí: Pracuje nakrátko a nesmí se rozpojit Pracuje naprázdno a smí se zkratovat Pracuje naprázdno a nesmí se zkratovat

16 Kontrolní otázky – správné odpovědi
Hodnota předřadníku je (se zanedbatelnou chybou) rovna: Součinu vnitřního odporu voltmetru a poměru obou napětí (>1) Podílu vnitřního odporu voltmetru a poměru obou napětí (<1) Podílu Součinu vnitřního odporu voltmetru a poměru obou napětí (>1) Odporový dělič u elektrostatického voltmetru je nezatížený: Ne Ano Nezáleží na tom Pro měřicí transformátor napětí zjednodušeně platí: Pracuje nakrátko a nesmí se rozpojit Pracuje naprázdno a smí se zkratovat Pracuje naprázdno a nesmí se zkratovat

17 Seznam obrázků: Obr. 1: vlastní, schéma pro aplikaci předřadníku
Obr. 2: vlastní, schéma pro aplikaci odporového děliče Obr. 3: vlastní, schéma pro aplikaci předřadného kondenzátoru Obr. 4: vlastní, schéma pro aplikaci kapacitního děliče Obr. 5: vlastní, schéma pro aplikaci měřicího transformátoru napětí (MTN) Obr. 6: vlastní, foto, předřadník – 1500 V

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

19 Děkuji za pozornost 