Click here to load reader

Osnove elektrotehnike

  • View
    303

  • Download
    21

Embed Size (px)

DESCRIPTION

skripta za vježbe TVZ

Text of Osnove elektrotehnike

  • Ime i prezime studenta:

    Grupa:

    STRUNI STUDIJ MEHATRONIKE

    Skripta za laboratorijske vjebe iz Osnova elektrotehnike

    Ak. god. 2012/13.

    Zagreb

  • UPUTE ZA RAD U LABORATORIJU IZ OSNOVA ELEKTROTEHNIKE

    Oprema koju su studenti duni imati za rad u laboratoriju

    Upute za laboratorijske vjebe iz Osnova elektrotehnike Milimetarski papir Pribor za pisanje, crtanje i raunanje

    Izvoenje vjebi Prije svake vjebe potrebno je pripremiti se za tu vjebu. Priprema se sastoji

    od: - ponavljanja teoretskog gradiva koje se obrauje u pojedinoj vjebi, - rjeavanja zadataka koji su zadani uz tu vjebu i koji se rjeavaju u skriptu

    s uputama za laboratorijske vjebe. Ako student ne zna samostalno rjeiti zadatke ili odgovoriti na pitanja uz

    pripremu duan je doi na konzultacije kod svojeg profesora ili asistenta. Za vrijeme vjebe asistent e provjeriti prethodno navedene korake pripreme. Nakon izvoenja vjebi student je duan pripremiti rezultate koji ukljuuju

    grafike prikaze i zakljuak koji obuhvaa kratak osvrt na osnovni rezultat te uspjenost izvoenja vjebe.

    Student je duan na kraju vjebe predati rezultate asistentu na pregled.

    Potpis i nadoknade Za dobivanje potpisa iz laboratorijskih vjebi (pravo izlaska na ispit) student

    je duan odraditi svih 5 vjebi i pritom sakupiti ukupno barem 15 bodova (od moguih 30).

    Odraenom se smatra vjeba na kojoj je student ostvario barem jedan bod iz rada u laboratoriju.

    Student moe odraditi vjebu s koje je izostao u dogovoru s deurnim asistentom u nekom od termina unutar dvotjednog ciklusa ili u dogovoru sa svojim asistentom putem seminara ukoliko drugi termin nije raspoloiv te ako je razlog izostanka s vjebe opravdan.

    Tiina Rad u laboratoriju zahtijeva tiinu. Studenti koji budu ometali rad biti e udaljeni iz laboratorija.

    * Fotografije snimio i crtee nacrtao Tomislav Kotrha

  • MJERNA OPREMA

    UVOD

    Mjerna oprema su sva sredstva koja slue mjerenju. To su mjerni instrumenti, etaloni, mjerni izvori, vodii, itd.

    Mjerni instrumenti slue za mjerenje elektrikih i neelektrikih veliina. Veinom se princip mjerenja zasniva na mjerenju napona ili struje koji odgovaraju na neki nain mjerenoj veliini. Npr. kad se mjeri otpor on se ukljui u krug sa baterijom. to je otpor vei to je mjerena struja baterije manja. S obzirom na nain prikazivanja rezultata instrumenti se dijele na analogne i digitalne. Analogni rezultat prikazuju kazaljkom na skali, a digitalni brojano na displeju. Vjebe u laboratoriju bavit e se mjerenjem napona, struja i otpora bilo analognim, bilo digitalnim instrumentima. Napon se mjeri voltmetrom, struja ampermetrom, a otpor ommetrom. Zbog slinosti tih mjerenja esto se prave instrumenti koji mjere sve tri veliine. To su univerzalni instrumenti. Obino mjere i istosmjerne i izmjenine veliine. Istosmjerne se oznaavaju oznakom DC (od engl. direct current istosmjerna struja) ili , a izmjenine sa AC (od engl. alternating current izmjenina struja) ili ~. Kod analognih se instrumenata koriste razliite skale za istosmjerne i izmjenine veliine. Istosmjerna skala oznaava se crnom bojom, a izmjenina crvenom. Tako su oznaena i mjerna podruja. Isto oznaavanje vrijedi i za digitalne instrumente. Pod polaritetom se podrazumjeva nain na koji je instrument spojen na mjerno mjesto, a s obzirom na predznak dobivenog rezultata. Instrument se na mjerno mjesto spaja s dva vodia to znai i da postoje dvije mjerne toke gdje se spaja te dva naina kako to izvesti dva polariteta. Instrument treba prikljuiti tako da se dobije pozitivan otklon kazaljke, u protivnom moe doi do unitenja instrumenta. Na istosmjernom podruju bitan je polaritet, dok na izmjeninom nije. Kod digitalnih instrumenata polaritet spajanja ne utjee na valjanost mjerenja. Digitalni instrumenti imaju ugraene razne elektronike sklopove te za svaku vrstu mjerenja trebaju napajanje, a analogni jedino za mjerenje otpora. Digitalni su instrumenti obino toniji od analognih. Tonost im je poveana upotrebom elektronikih sklopova, a mjerenje se odvija na drugaijem principu nego kod analognih. Takoer imaju vie mogunosti od analognih. Analogni instrumenti obino mjere srednju i efektivnu vrijednost, a digitalni mogu mjeriti i druge vrijednosti. Zbog svega toga i zbog brzine oitanja digitalni instrumenti danas prevladavaju u upotrebi. Osim dosad spomenutih voltmetara za mjerenje napona esto se koristi jo jedan instrument. To je osciloskop. Osciloskop prikazuje oblik napona u vremenu. Manje je toan od prethodno spomenutih voltmetara, ali je pogodan kad signal nije sinusnog oblika. Osciloskopi mogu mjeriti dva i vie napona istovremeno (dva ili vie kanala), a neki imaju i mogunost pamenja signala. Digitalni osciloskopi sve to rade na jo pogodniji nain, npr. imaju mogunost oitavanja poloaja kursora na ekranu.

    Etaloni su tono napravljeni uzorci mjera koji slue za provjeravanje istih takvih mjera koje su u upotrebi ili pravljenje novih. U irem smislu za nas je etalon svaka poznata veliina koju koristimo u mjerenju: izvor napona (pozicije 2, 5 i 6 na sl.1.1), poznati otpor (pozicije 10 i 13 na sl.1.1), poznati kapacitet (pozicije 15 i 18 na sl.1.1), itd., ako im je vrijednost vrlo tono poznata. Etaloni su i otpornici koji se koriste u instrumentima za proirenje mjernih podruja.

    Mjerni izvori su svi izvori koje koristimo kao pomo u mjerenju. Tu spadaju i etaloni napona, baterije za napajanje instrumenata, izvori istosmjernog i izmjeninog napona (pozicije 2, 5 i 6 na sl.1.1). Mjerni izvori slue za ispitivanje elektrikih naprava. Elektrike naprave su sve to je u elektrotehnici napravljeno od jednostavnih komponenata kao to su otpornici i vodii pa do ipova, sklopova i najsloenijih ureaja i sistema. Od mjernih se ureaja zahtjeva da daju napon (i frekvenciju) poznate vrijednosti i da je ta vrijednost to blia naznaenoj, odnosno to tonija. U laboratoriju e se kao izvor istosmjernog napona koristiti ispravlja, a kao izvor izmjeninog napona napon gradske mree smanjen preko transformatora te generator funkcija. Napon gradske mree je relativno netonog oblika i frekvencije 50 Hz. Generator funkcija daje znatno toniji valni oblik (uz mogunost izbora oblika) u irokom rasponu frekvencija.

  • Vodii slue za spajanje naprava. Vodii mogu biti biti i obine izolirane ice, a mogu biti i razni kabeli sa ugraenim dodatnim sklopovima (sonde). Kabeli prikupljaju smetnje puno manje od ica. Smetnje su neeljeni naponi koji nastaju magnetskom indukcijom na vodiima. Budui da im je vrijednost nepoznata smanjuju tonost mjerenja. Vodii se na neki nain spajaju sa napravama. U naem laboratoriju obino na svojim krajevima imaju banana prikljunice. U nastavku e biti rijei o samom mjerenju te e se opisati najvanija oprema koje se koristi na mjerenjima.

    MJERENJE

    Instrumenti ne mogu mjeriti tono. Izmjerena vrijednost uvijek odstupa od stvarne ili prave vrijednosti. Razlika izmeu izmjerene i prave vrijednosti naziva se pogreka (apsolutna). Pravu vrijednost nikada ne znamo pa se trudimo pretpostaviti unutar kojih granica bi ona mogla biti. Vrlo pouzdana pretpostavka o najveoj moguoj pogreci instrumenta naziva se granina pogreka instrumenta. Taj podatak zapisan je na svakom instrumentu i naziva se jo klasa tonosti. Granina pogreka izraava se u postocima mjernog dometa. Mjerni domet je najvea vrijednost koju instrument moe pokazati na namjetenom mjernom podruju. Ako se instrument koristi nepravilno ili su neke od utjecajnih veliina (npr. previsoka temperatura okoline, vlaga, tlak, itd) izvan doputenih granica pogreka moe biti i vea od granine.

    Upoznajmo se sa nekim osnovnim pojmovima o mjerenju: granina pogreka najvea pogreka koju mjerni instrument moe imati. Obino se iskazuje

    u postocima mjernog dometa. apsolutna pogreka odstupanje izmjerene vrijednosti od prave (stvarne). mjerna nesigurnost sa velikom vjerojatnou pretpostavljeno najvee odstupanje izmjerene

    vrijednosti od prave vrijednosti. pokazni opseg interval unutar kojeg je mogue oitanje mjerene veliine instrumentom. mjerni opseg (podruje) dio pokaznog opsega unutar kojeg instrument mjeri navedenom

    graninom pogrekom. Ako mjerni opseg na instrumentu nije oznaen podrazumjeva se da odgovara pokaznom opsegu. U obinom govoru esto se za mjerni opseg navodi samo njegova gornja granica, a to je mjerni domet.

    mjerni domet maksimalna vrijednost mjernog podruja.

    Pri odabiru mjernog podruja uzima se ono za koje e izmjerena vrijednost biti najblia mjernom dometu. Tada je najmanja mjerna nesigurnost.

    Primjer 1. Napon prave vrijednosti U = 6 V mjeri se instrumentom sa slike 1.3. Pitanje je da li odabrati mjerni (pokazni) opseg 0 10 V ili 0 100 V. Granina pogreka instrumenta je G = 2,5 %.

    Objanjenje: Granina pogreka od 2,5 % znai da instrument na podruju 0 100 V ima apsolutnu pogreku pa u iznosu od 2,5 % od mjernog dometa. Tako je pa 2,5 V. Na podruju 0 10 V apsolutna pogreka takoer ima iznos 2,5 % od mjernog dometa. Kako je sad mjerni domet 10 V pogreka je pa 0,25 V. Pretpostavimo da je na oba podruja izmjereno (oitano) Mo = 6 V. Na mjernom podruju 0 100 V znamo da je prava vrijednost Mo - pa M Mo + pa odnosno interval moguih pravih vrijednosti je 3,5 V prava vrijednost 8,5 V. Na mjernom podruju 0 10 V taj je interval 5,75 V prava vrijednost 6,25 V.

  • Pravu vrijednost ni u jednom od ova dva sluaja ne znamo, ali na mjernom podruju 0 10 V vidimo da je mogue odstupanje od stvarne vrijednosti manje, odnosno mjerna nesigurnost je manja. Zakljuak je da je bolje odabrati mjerno podruje 0 10 V, odnosno ono pri kojem je izmjerena vrijednost Mo blia gornjoj granici mjernog opsega (mjernom dometu).

    U prethodnom primjeru unaprijed smo znali priblinu stvarnu vrijednost mjerene veliine. Ako nemamo ni priblinu predstavku o vrijedn

Search related