Upload
ruby-yang
View
75
Download
2
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Pomiary wielkości elektrycznych, skutki działania prądu. Układy sterowania i regulacji. Mierniki i pomiary. 3. Mierniki i wielkości mierzone. Do pomiaru różnych wielkości używa się szeregu mierników. Do najważniejszych należą: Amperomierz – pomiar natężenia prądu, - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
Pomiary wielkości elektrycznych, skutki działania prądu
Układy sterowania i regulacji
Paw
eł J
abło
ński
, Pod
staw
y el
ektr
otec
hnik
i i e
lekt
roni
ki
2
Mierniki i wielkości mierzone
Do pomiaru różnych wielkości używa się szeregu mierników.
Do najważniejszych należą:– Amperomierz – pomiar natężenia prądu,– Woltomierz – pomiar napięcia,– Omomierz – pomiar rezystancji,– Watomierz – pomiar mocy,– Licznik energii – pomiar energii elektrycznej,– Tester – wykrywanie napięcia, pola elektrycznego.
3Mierniki i pomiary
Paw
eł J
abło
ński
, Pod
staw
y el
ektr
otec
hnik
i i e
lekt
roni
ki
3
Rodzaje mierników
Mierniki dzieli się na:– Analogowe – pomiar polega na odczycie wychylenia
wskazówki na skali,– Cyfrowe – pomiar polega na odczycie wartości na
wyświetlaczu elektronicznym. Mierniki analogowe mają zwykle ustrój mechaniczny i
są obecnie coraz rzadziej stosowane ze względu na podatność na uszkodzenia i zachowanie odpowiednich warunków pomiaru (np. pomiar w pozycji poziomej).
Mierniki cyfrowe oparte są na elektronice, są łatwiejsze w użyciu, bardziej odporne na uszkodzenie, zwykle dokładniejsze, mają możliwość współpracy z komputerem.
Mierniki i pomiary
Paw
eł J
abło
ński
, Pod
staw
y el
ektr
otec
hnik
i i e
lekt
roni
ki
4
Amperomierz
Do pomiaru natężenia prądu służy amperomierz.
Amperomierz ma dwa zaciski oraz zwykle przełącznik wyboru zakresu pomiarowego.
Do pomiaru małych prądów służy miliamperomierz oraz mikroamperomierz.
μA
A
Amperomierz laboratoryjny stołowy
Amperomierz przemysłowy tablicowyMikroamperomierz
Mierniki i pomiary
Paw
eł J
abło
ński
, Pod
staw
y el
ektr
otec
hnik
i i e
lekt
roni
ki
5
Amperomierz – pomiar prądu
Amperomierz włącza się w gałąź, w której chcemy zmierzyć prąd (tzn. szeregowo z elementem, którego prąd mierzymy).
Amperomierz prądu stałego ma zaciski oznaczone „+” i „−” i należy pamiętać, aby podłączyć go tak, aby prąd wpływał do zacisku „+”.
Wniosek: pomiar prądu za pomocą amperomierza wymaga przerwania gałęzi i włączenia w przerwę amperomierza.
Resztaobwodu
I
Resztaobwodu
A
I
Mierniki i pomiary
Paw
eł J
abło
ński
, Pod
staw
y el
ektr
otec
hnik
i i e
lekt
roni
ki
6
Amperomierz – rezystancja wewnętrzna
Idealny amperomierz ma rezystancję równą zeru – jego włączenie nie zakłóca przepływu prądu.
Rzeczywisty amperomierz charakteryzuje się pewną rezystancją wewnętrzną, która powinna być jak najmniejsza.
Resztaobwodu
I
Resztaobwodu
A
I
Mierniki i pomiary
Paw
eł J
abło
ński
, Pod
staw
y el
ektr
otec
hnik
i i e
lekt
roni
ki
7
Pomiar amperomierzem wskazówkowym
Obowiązuje wzór:
gdzie:– W – wychylenie– Wmax – maksymalne
wychylenie na skali,– Zakres – zakres pomiarowy.
ZakresmaxW
WI
0
12 3 4
56
126
3
A
A2,7216
6,3I
Mierniki i pomiary
Paw
eł J
abło
ński
, Pod
staw
y el
ektr
otec
hnik
i i e
lekt
roni
ki
8
Woltomierz
Do pomiaru napięcia służy woltomierz.
Woltomierz ma dwa zaciski oraz zwykle przełącznik wyboru zakresu pomiarowego.
Do pomiaru małych prądów służy miliawoltomierz oraz mikrowoltomierz.
Do bardzo dokładnych pomiarów napięcia służy galwanometr.
V
Woltomierz laboratoryjny stołowy
Woltomierz przemysłowy tablicowy
Mierniki i pomiary
Paw
eł J
abło
ński
, Pod
staw
y el
ektr
otec
hnik
i i e
lekt
roni
ki
9
Woltomierz – pomiar napięcia
Woltomierz włącza się równolegle do elementu, na zaciskach którego chcemy zmierzyć napięcie.
Woltomierz napięcia stałego ma zaciski oznaczone „+” i „−” i należy pamiętać, aby podłączyć go tak, aby potencjał zacisku „+” był wyższy od potencjału zacisku „−”.
Wniosek: pomiar napięcia nie wymaga przerywania obwodu.
Resztaobwodu U
VUResztaobwodu
Mierniki i pomiary
Paw
eł J
abło
ński
, Pod
staw
y el
ektr
otec
hnik
i i e
lekt
roni
ki
10
Woltomierz – rezystancja wewnętrzna
Idealny woltomierz ma rezystancję równą nieskończoności – jego włączenie nie zakłóca przepływu prądu.
Rzeczywisty woltomierz charakteryzuje się pewną rezystancją wewnętrzną, która powinna być jak największa.
Odczyt wskazań woltomierza dokonuje się wg takiej samej zasady, jak w przypadku amperomierza.
Resztaobwodu U
VUResztaobwodu
Mierniki i pomiary
Paw
eł J
abło
ński
, Pod
staw
y el
ektr
otec
hnik
i i e
lekt
roni
ki
11
Woltomierz cyfrowy
Wadą zwykłych woltomierzy analogowych jest ich niezbyt duża rezystancja (rzędu kilku do kilkunastu kΩ), co sprawia, że w dokładniejszych pomiarach nie można ich traktować jak idealnych.
Woltomierze elektroniczne (zwane cyfrowymi) mają bardzo dużą rezystancję wewnętrzną (rzędu MΩ) i w większości przypadków mogą być traktowane jak woltomierze idealne.
Mierniki i pomiary
Paw
eł J
abło
ński
, Pod
staw
y el
ektr
otec
hnik
i i e
lekt
roni
ki
12
Omomierz – pomiar rezystancji
Do pomiaru rezystancji służy omomierz.
Omomierz ma dwa zaciski oraz zwykle przełącznik wyboru zakresu pomiarowego.
Omomierz wymaga zasilania (zwykle bateryjne).
Dokładniejsze pomiary rezystancji wykonuje się m.in. mostkiem Wheatstone’a lub Kelvina.
Ω
Mierniki i pomiary
Paw
eł J
abło
ński
, Pod
staw
y el
ektr
otec
hnik
i i e
lekt
roni
ki
13
Multimetr
Przedstawione wyżej mierniki analogowe należą już do rzadkości.
Wszystkie ich funkcje łączą w sobie mierniki zwane multimetrami.
Starsze multimetry są analogowe, nowsze – cyfrowe.
Cyfrowe multimetry oferują dodatkowe funkcje, np. sprawdzanie diody, tranzystora, kolejności faz w układach trójfazowych itp.
Multimetr analogowy
Multimetr cyfrowy
Mierniki i pomiary
Paw
eł J
abło
ński
, Pod
staw
y el
ektr
otec
hnik
i i e
lekt
roni
ki
14
Multimetry cyfrowe
Mierniki i pomiary
Paw
eł J
abło
ński
, Pod
staw
y el
ektr
otec
hnik
i i e
lekt
roni
ki
15
Watomierz
Do pomiaru mocy służy watomierz.
Watomierz ma cztery zaciski (dwa prądowe, dwa napięciowe) oraz zwykle dwa przełączniki wyboru zakresu pomiarowego (dla prądu i napięcia).
Początek uzwojeń cewki prądowej i napięciowej zaznaczone są symbolem
Watomierz laboratoryjny stołowy
W*
*
Mierniki i pomiary
Paw
eł J
abło
ński
, Pod
staw
y el
ektr
otec
hnik
i i e
lekt
roni
ki
16
Watomierz – pomiar mocy
Cewkę prądową watomierza włącza się tak jak amperomierz (w szereg).
Cewkę napięciową watomierza włącza się tak jak woltomierz (równolegle).
Początki uzwojeń obydwu cewek należy zewrzeć (w typowych przypadkach).
Zakres watomierza ustala się jako iloczyn zakresu prądu i napięcia.
Resztaobwodu
Resztaobwodu
W*
*
Mierniki i pomiary
Paw
eł J
abło
ński
, Pod
staw
y el
ektr
otec
hnik
i i e
lekt
roni
ki
17
Licznik energii
Do pomiaru zużycia energii służy licznik energii.
Dawniejsze konstrukcje są mechaniczne i wykorzystują zjawisko indukowania się pola elektrycznego wskutek czasowych zmian pola magnetycznego (w przypadku prądu zmiennego).
Nowsze konstrukcje są cyfrowe i działają dzięki programowi mnożącemu prąd przez napięcie.
Licznik energii (prąd zmienny)
Mierniki i pomiary
Paw
eł J
abło
ński
, Pod
staw
y el
ektr
otec
hnik
i i e
lekt
roni
ki
18
Elektroniczny watomierz i licznik energii
Mierniki i pomiary
Paw
eł J
abło
ński
, Pod
staw
y el
ektr
otec
hnik
i i e
lekt
roni
ki
19
Tester
Tester to urządzenie wskazujące obecność lub brak danej cechy.
Tester napięcia fazowego 220 V (zwany próbnikiem) składa się z lampki neonowej i działa na zasadzie przewodzenia minimalnego prądu, który powoduje świecenie lampki.
Obecnie dostępne są także testery cyfrowe i oferują dodatkowo wykrywanie napięcia stałego, sprawdzanie ciągłości przewodów, wykrywanie przewodów pod tynkiem itp.
Tester analogowy (próbnik)
Tester cyfrowy
Mierniki i pomiary
Paw
eł J
abło
ński
, Pod
staw
y el
ektr
otec
hnik
i i e
lekt
roni
ki
20
Skutki działania prądu
Skutki działania prądu można podzielić na: Termiczne (cieplne), Chemiczne, Magnetyczne, Dynamiczne, Indukcyjne, Fizjologiczne.
4Skutki działania prądu
Paw
eł J
abło
ński
, Pod
staw
y el
ektr
otec
hnik
i i e
lekt
roni
ki
21
Ilość ciepła wydzielonego w przewodniku podczas przepływu prądu elektrycznego wynosi (prawo Joule’a-Lenza)
Przykłady zastosowania:– Elektryczne urządzenia grzejne (piecyki, grzałki, żelazka, suszarki),– Bezpieczniki topikowe,– Lutowanie i spawanie.
Zjawiska niepożądane:– nagrzewanie: przewodów zasilających, urządzeń elektrycznych,
układów elektronicznych, żarówek, styków.
Termiczne działania prądu
tR
UtRIPtQ
22
Skutki działania prądu
Paw
eł J
abło
ński
, Pod
staw
y el
ektr
otec
hnik
i i e
lekt
roni
ki
22
Chemiczne działania prądu
Przepływ prądu przez roztwory wodne kwasów, zasad i soli (elektrolity) wywołuje w nich zmiany chemiczne.
Przykłady zastosowania to głównie elektroliza, którą wykorzystuje się do:
– uzyskiwania niektórych pierwiastków (prawo Faradaya),– galwanizacji.
Działania niepożądane:– korodowanie metali.
Skutki działania prądu
Paw
eł J
abło
ński
, Pod
staw
y el
ektr
otec
hnik
i i e
lekt
roni
ki
23
Fizjologiczne działania prądu
Działania fizjologiczne prądu polegają na oddziaływaniu energii elektrycznej na organizmy żywe, w tym człowieka.
Przykłady zastosowania:– Fizjoterapia,– Stymulowanie wzrostu roślin,
Działania niepożądane:– Wszelkie szkodliwe oddziaływania, łącznie
porażeniem elektrycznym, utratą zdrowia lub życia.
Skutki działania prądu
Paw
eł J
abło
ński
, Pod
staw
y el
ektr
otec
hnik
i i e
lekt
roni
ki
24
Porażenie elektryczne
Porażeniem elektrycznym nazywamy szkodliwe działania prądu elektrycznego występujące wskutek jego przepływu przez organizm.
Porażenie może nastąpić wskutek:– dotknięcia urządzenia znajdującego się pod napięciem,– uderzenia pioruna.
Efekty porażenia mogą być:– cieplne (poparzenia skóry, uszkodzenie mięśni, kości,
wrzenie płynów ustrojowych),– chemiczne (zmiany płynów elektrolitycznych),– biologiczne (zaburzenia czynności serca, mięśni).
Skutki działania prądu
Paw
eł J
abło
ński
, Pod
staw
y el
ektr
otec
hnik
i i e
lekt
roni
ki
25
Natężenie prądu a stopień rażenia
Najbardziej niebezpieczny jest prąd zmienny o częstotliwości od 20 do 100 Hz:– częstotliwość ta wywołuje skurcze mięśni, może
zaburzyć czynność serca,– bezpieczna granica prądu wynosi około 10 mA –
powyżej tej granicy człowiek nie jest w stanie uwolnić się spod napięcia wskutek skurczu mięśni.
Prądy przemienne o innych częstotliwościach oraz prądy stałe są mniej szkodliwe – granica wynosi około 25 mA.
Skutki działania prądu
Paw
eł J
abło
ński
, Pod
staw
y el
ektr
otec
hnik
i i e
lekt
roni
ki
26
Napięcie a stopień rażenia
Za napięcie bezpieczne uznaje się do 30 V dla napięcia przemiennego oraz do 60 V dla napięcia stałego.
Napięcie jest niebezpieczne, jeżeli wynosi ponad 50 V dla napięcia stałego i ponad 100 V dla napięcia przemiennego.
Skutki działania prądu
Paw
eł J
abło
ński
, Pod
staw
y el
ektr
otec
hnik
i i e
lekt
roni
ki
27
Oporność a stopień rażenia
Im większy opór, tym mniejszy prąd i mniejszy stopień rażenia.
Opór ciała człowieka jest zmienny, zależny od wielu czynników.
– Jeżeli skóra jest sucha i nieuszkodzona, to opór wynosi od 10 do 100 kΩ a nawet 1 MΩ.
– Jeżeli skóra jest wilgotna lub uszkodzona, to opór może spaść do 1,5 kΩ.
– Kobiety i dzieci mają cieńszą skórę i są bardziej wrażliwe na rażenia niż mężczyźni.
– Zwierzęta są bardziej wrażliwe na rażenia niż ludzie.
Skutki działania prądu
Paw
eł J
abło
ński
, Pod
staw
y el
ektr
otec
hnik
i i e
lekt
roni
ki
28
Inne czynniki
Czas rażenia: im dłuższy, tym gorzej. Stan fizyczny człowieka: pocenie się,
choroby serca, obecność alkoholu we krwi, osłabienie stanowią czynnik pogarszający stopień rażenia.
Warunki zewnętrzne: wilgotność, temperatura, rodzaj odzieży, podłoża mają istotny wpływ na stopień rażenia.
Szybka pomoc: im szybciej tym lepiej.
Skutki działania prądu
Paw
eł J
abło
ński
, Pod
staw
y el
ektr
otec
hnik
i i e
lekt
roni
ki
29
Wskazówki ratowania porażonego
Jak najszybciej przystąpić do ratowania. Jak najszybciej odłączyć porażonego spod
działania prądu, np. wyłącznikiem, bezpiecznikiem (NIE WOLNO dotykać rażonego gołymi rękami!),
Trzeba się odizolować od podłoża (np. stanąć na suchej desce, gumie, oponie).
Używać rękawic gumowych lub grubych suchych ręczników, odzieży itp.
Skutki działania prądu
Paw
eł J
abło
ński
, Pod
staw
y el
ektr
otec
hnik
i i e
lekt
roni
ki
30
Wskazówki niesienia pierwszej pomocy
W razie utraty przytomności przez rażonego przystąpić do sztucznego oddychania.
W razie zatrzymania czynności serca zastosować dodatkowo masaż serca.
Czynności te należy utrzymać aż do przybycia pogotowia lub odzyskania przytomności przez rażonego.
Po odzyskaniu przytomności przez rażonego należy go okryć, podać coś ciepłego do picia, ewentualnie środki przeciwbólowe, ułożyć go wygodnie na boku.
W razie oparzenia opatrzyć rany. Porażony musi być poddany badaniu lekarskiemu
BEZWZGLĘDNIE na stopień rażenia.
Skutki działania prądu