1. ÁRAMKÖRSZABÁLYOZÁS, ÁRAM- ÉS FESZÜLTSÉGMÉRÉS



Hasonló dokumentumok
5. EGYENÁRAM. Elismeret:

Egyszerű áramkörök vizsgálata

A mérés célja: Példák a műveleti erősítők lineáris üzemben történő felhasználására, az előadásokon elhangzottak alkalmazása a gyakorlatban.

ELLENÁLLÁSOK PÁRHUZAMOS KAPCSOLÁSA, KIRCHHOFF I. TÖRVÉNYE, A CSOMÓPONTI TÖRVÉNY ELLENÁLLÁSOK PÁRHUZAMOS KAPCSOLÁSA. 1. ábra

A mérés célkitűzései: Kaloriméter segítségével az étolaj fajhőjének kísérleti meghatározása a Joule-féle hő segítségével.

Transzformátor vizsgálata

Egységes jelátalakítók

Mágneses szuszceptibilitás vizsgálata

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

2. Egymástól 130 cm távolságban rögzítjük az 5 µ C és 10 µ C nagyságú töltéseket. Hol lesz a térerısség nulla? [0,54 m]

Mintavételező és tartó áramkörök

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK KÖZÉPSZINT Függvények

KOVÁCS BÉLA, MATEMATIKA I.

2. gyakorlat. Szupravezető mérés

B1: a tej pufferkapacitását B2: a tej fehérjéinek enzimatikus lebontását B3: a tej kalciumtartalmának meghatározását. B.Q1.A a víz ph-ja = [0,25 pont]

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

TRANZISZTOROS KAPCSOLÁSOK KÉZI SZÁMÍTÁSA

1. Ismertesse a villamos áramkörök szimulációjára használható szoftverek típusait! Az egyik csoportba az áramkör tervezéshez használható szoftverek

3. Térvezérlésű tranzisztorok

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

KOVÁCS BÉLA, MATEMATIKA I.

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

Kereskedelmi, háztartási és vendéglátóipari gépszerelő Kereskedelmi, háztartási és vendéglátóipari gépszerelő

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

Vezérlés és irányítástechnológia (Mikroprocesszoros irányítás)

1. Nyomásmérővel mérjük egy gőzvezeték nyomását. A hőmérő méréstartománya 0,00 250,00 kpa,

Párhuzamos programozás

A mérések eredményeit az 1. számú táblázatban tüntettük fel.

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

Mérési útmutató Periodikus jelek vizsgálata, egyfázisú egyenirányító kapcsolások Az Elektrotechnika tárgy 5. sz. laboratóriumi gyakorlatához

higanytartalom kadmium ólom

A7030 DIGITÁLIS-ANALÓG MULTIMÉTERHEZ

A döntő feladatai. valós számok!

Feladatok GEFIT021B. 3 km

Egyenáramú alapmérések. Elektrolitok vezetőképességének mérése

Elektrotechnika Feladattár

Épületvillamosság laboratórium. Villámvédelemi felfogó-rendszer hatásosságának vizsgálata

1. Mintapélda, amikor a fenék lekerekítési sugár (Rb) kicsi

Áramlástechnikai gépek soros és párhuzamos üzeme, grafikus és numerikus megoldási módszerek (13. fejezet)

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK MEGOLDÁSAI KÖZÉPSZINT Trigonometria

Mérési hibák

Elektromosságtan. I. Egyenáramú hálózatok. Magyar Attila

Használható segédeszköz: szabványok, táblázatok, gépkönyvek, számológép

BETONACÉLOK HAJLÍTÁSÁHOZ SZÜKSÉGES l\4"yomaték MEGHATÁROZÁSÁNAK EGYSZERŰ MÓDSZERE

Termoelektromos hűtőelemek vizsgálata

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

Típus Egyes Dupla Egyes+LED jelzőfény

Felhasználói kézikönyv

BOLYAI MATEMATIKA CSAPATVERSENY FŐVÁROSI DÖNTŐ SZÓBELI (2005. NOVEMBER 26.) 5. osztály

1. Feladatok a dinamika tárgyköréből

Felhasználói kézikönyv

Térfogatáram mérési módszerek 2.: Térfogatáram mérés csőívben (K)

Felhasználás. Készülék jellemzők. Kalibra59

Henger körüli áramlás. Henger körüli áramlás. Henger körüli áramlás ρ 2. R z. R z = 2 2. c A. = 4c. c p. = 2c. y/r 1.5.

Felhasználói Kézikönyv

Laborgyakorlat Logikai áramkörök számítógéppel segített tervezése (CAD)

Programozható irányítóberendezések és szenzorrendszerek ZH. Távadók. Érdemjegy

M4.1. KISFESZÜLTSÉGŰ ÁRAMVÁLTÓ MŰSZAKI SPECIFIKÁCIÓ:

Növelhető-e a hazai szélerőmű kapacitás energiatárolás alkalmazása esetén?

Conjoint-analízis példa (egyszerűsített)

Koordináta - geometria I.

Mérési útmutató Periodikus, nem szinusz alakú jelek értékelése, félvezetős egyenirányítók

Irányítástechnika Elıadás. Félvezetıs logikai áramkörök. Irodalom

FEGYVERNEKI SÁNDOR, Valószínűség-sZÁMÍTÁs És MATEMATIKAI

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

Villamos hálózatok - áramkörök

MATEMATIKA HETI 3 ÓRA

Használható segédeszköz: szabványok, táblázatok, gépkönyvek, számológép

Jelek tanulmányozása

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

G Szabályfelismerés feladatcsomag

Fejlesztı neve: HORVÁTHNÉ SZŐCS MÁRTA. Tanóra / modul címe: AZ ÁRAMERİSSÉG ÉS A FESZÜLTSÉG MÉRÉSE

Arany Dániel Matematikai Tanulóverseny 2011/2012-es tanév első (iskolai) forduló haladók I. kategória

Az ideális feszültségerősítő ELEKTRONIKA 2

higanytartalom kadmium ólom

Fizika II. feladatsor GEFIT012B, GEFIT120B

Azonosító jel: Matematika emelt szint

[GVMGS11MNC] Gazdaságstatisztika

A követelés-elengedés eredményeként az Ön tartozása <tartozás csökkenésének mértéke> forinttal csökken.

Felhasználói kézikönyv

Gépi forgácsoló Gépi forgácsoló

Összefüggő szakmai gyakorlat témakörei évfolyam. 9. évfolyam

SZAKÁLL SÁNDOR, ÁsVÁNY- És kőzettan ALAPJAI

Felhasználói kézikönyv

HÁLÓZATSEMLEGESSÉG - EGYSÉGES INTERNET SZOLGÁLTATÁS-LEÍRÓ TÁBLÁZAT

[MECHANIKA- HAJLÍTÁS]

Használati útmutató. Automatikus TrueRMS multiméter USB interfésszel AX-176

Felhasználói kézikönyv

Jelölje meg (aláhúzással vagy keretezéssel) Gyakorlatvezetőjét! Györke Gábor Kovács Viktória Barbara Könczöl Sándor. Hőközlés.

Emelt szintű érettségi feladatsorok és megoldásaik Összeállította: Szászné Simon Judit; dátum: november. I. rész

Autóipari beágyazott rendszerek. Fedélzeti elektromos rendszer

Monetáris politika. 5. el adás. Hosszú távú modell: alkalmazások. Kuncz Izabella. Makroökonómia Tanszék Budapesti Corvinus Egyetem.

ÍRÁSBELI FELADAT MEGOLDÁSA

CAD-CAM

Átírás:

. ÁAMKÖSZABÁLYOZÁS, ÁAM- ÉS FESZÜLTSÉGMÉÉS Elméleti anyag: Elektromos áram, potenciál, feszültség, ellenállás. Az Ohm-törvény. Ellenállások soros és párhuzamos kapcsolása. Az elektromos áram teljesítménye. Telepek elektromotoros ereje és belső ellenállása, kapocsfeszültség. Kirchhoff-törvények. Áramkörszámítás. Görbeillesztés a legkisebb négyzetek módszerével. A gyakorlat célja: smerkedés az áram- és feszültségmérő műszerekkel és a műszerjellemzőkkel: a műszerek méréshatára, pontossága, belső ellenállása. Potenciométer és helipot alkalmazása az áram és a feszültség szabályozására. Méréssorozat kiértékelése görbeillesztéssel, a legkisebb négyzetek módszerének alkalmazása. A szükséges eszközök és a kapcsolási rajzokon alkalmazott jelölésük: T Tápegység Kb. 6 V egyenfeszültséget szolgáltat. A tápegységeket egy központi egyenfeszültségű tápegységről üzemeltetjük. Mérőműszerek: M Deprez-alapműszer: hitelesítendő, kiterjesztendő méréshatárú műszer A műszeren csak skálarészek olvashatók le, a számlapon feltüntetett µa vagy ma felírás nem mérvadó. M Digitális kijelzésű univerzális mérőműszer: hiteles műszer Mindig a lehető legkisebb méréshatáron mérjünk, de mérési sorozat felvétele közben ne változtassuk a méréshatárt, mert ezzel megváltozik a műszer belső ellenállása, és ez befolyásolja a mérési eredményt! Változtatható ellenállások: P Potenciométer Összellenállása kω. A szélső kivezetések a potenciométer végpontjaihoz, a középső kivezetések a potenciométer csúszójához csatlakoznak. H Helipot Összellenállása 0 kω. A szélső kivezetések a helipot végpontjaihoz, a középső kivezetések a helipot csúszójához csatlakoznak. H a helipot összellenállása, az egyik vég és a csúszó közötti ellenállás. A helipot olyan potenciométer, ahol a csúszó egy henger palástján, csavarvonalban halad. 0 fordulatú, 00-as osztású értékállítóval -ún. mikrodiállal- van ellátva, az ezen leolvasott skálarészekkel egyenesen arányos a helipot egyik vége és a csúszója közötti ellenállás. Állandó ellenállások Mérőzsinórok A Deprez-alapműszer, a potenciométer és a helipot panelra van szerelve. Az egymás alatti kivezetések össze vannak kötve a panel hátoldalán, hogy megkönnyítsék az elágazások szerelését. 35

Mérési feladatok. Soros áramkörszabályozás. ábra. Soros szabályozás A helipot értékállítóját tekerve megváltozik a helipot áramkörbe bekötött ellenállása, és ezzel az áramkör összellenállása. Ezzel tudjuk szabályozni az ellenálláson átfolyó áram nagyságát (és a rajta eső feszültséget és a teljesítményt). Az áramkörben folyó áram: E ( ) =, () + m + ahol m = t + a, a tápegység és a mérőműszer belső ellenállásának összege. - Állítsuk össze az. ábrán látható kapcsolást! ( számjeles ellenállás legyen.) - Az ellenállás változtatásával (a helipot értékállítójának forgatásával) változtassuk az áramkörben folyó áramot és mérjük különböző értéknél! - Foglaljuk táblázatba az összetartozó - - / adatokat! - Ábrázoljuk /-t függvényében! - Határozzuk meg a körben lévő tápegység E elektromotoros erejét, és a tápegység és a műszer együttes belső ellenállását, m -et, () linearizálásával! Az áram reciproka lineáris függvénye: E + m = + (2) E Az / - függvény meredeksége az elektromotoros erő reciproka, tengelymetszete pedig ( m + )/ E. Az egyenes paramétereit a legkisebb négyzetek módszerével (Metrológia, 2.46-2.48) határozzuk meg! - Tüntessük fel az a,b paraméterű egyenest az / - grafikonon! - Számoljuk ki E és m értékét az a, b paraméterekből! Beadandó: az --/ táblázat, az /- grafikon a mért eredményekkel és az a,b paraméterű egyenessel, valamint az E elektromotoros erő és m, a belső ellenállások összege. 2. Potenciometrikus feszültségszabályozás 2. ábra. Potenciometrikus feszültségszabályozás Az ellenálláson eső U AB feszültséget (és a rajta átfolyó áramot és a teljesítményt) szabályozzuk a vele párhuzamosan kötött helipot segítségével: 36

U (, ) = E AB + + ( H ) + + t = E + ( ) + ( + ) H H t t a tápegység belső ellenállása. (A voltmérőt ideálisnak tekinthetjük.) Az A, B pontok közti feszültség adott -nél a helipot ellenállásának növelésével monoton, de nem lineárisan nő. Minél nagyobb az terhelő ellenállás értéke, annál jobban megközelíti a függvény az egyenest, amit akkor kapunk, ha értéke végtelen nagy: U AB (, ) = E + t H (3) (4) - Állítsuk össze a 2. ábrán feltüntetett kapcsolást! ( betűjeles ellenállás legyen.) - Mérjük az állandó ellenálláson eső feszültséget 5 különböző értéknél (U AB (,))! - Adjuk meg a mért U AB (,) - értékeket táblázatosan és grafikusan is! - Távolítsuk el az ellenállást (ezzel az ellenállás értékét végtelenre növeltük) és mérjük meg az U AB feszültséget az értékállító két szélső és középső állásánál (U AB (, ))! Ezeket a mérési eredményeket is tüntessük fel a grafikonon. - Számítsuk ki a telep t belső ellenállását a terheletlen esetben mért három U AB (, ) értékből a legkisebb négyzetek módszerével, felhasználva az E elektromotoros erőnek az előző feladatban meghatározott értékét! Vigyázat: mivel ebben az esetben az egyenes tengelymetszete zérus (b=0), a lineáris regressziónál (2.46)-nak az első egyenletéből számolható a meredekség! Beadandó: a mérési eredmények táblázatosan és grafikusan (, U AB (,), U AB (, )), valamint a telep t belső ellenállása. 37

3. Műszer méréshatárának kiterjesztése Áram- ill. feszültségmérő műszer méréshatárát kiterjeszthetjük úgy, hogy megfelelő nagyságú ellenállást kapcsolunk hozzá párhuzamosan ill. sorosan, amelyen az eredeti méréshatárhoz képest megnövelt áram átfolyik ill. feszültség esik (sönt- ill. előtét ellenállás). - Először határozzuk meg az M Deprez-alapműszer 0 méréshatárát árammérőként kapcsolva. Állítsuk össze a 3. ábrán látható kapcsolást. A P potenciométer gombjának forgatásával állítsuk végkitérésre az M műszert és ekkor olvassuk le az M hiteles műszerről az áramot. 3. ábra. Kapcsolás az M műszer áram-méréshatárának meghatározásához - Ezután határozzuk meg az M Deprez alapműszer U 0 méréshatárát feszültségmérőként kapcsolva. A 4. ábra szerinti kapcsolásban a potenciométer segítségével állítsuk végkitérésre az M műszert, és olvassuk le ekkor M-ről a feszültséget. 4. ábra. Kapcsolás az M műszer feszültség-méréshatárának megállapításához - Számoljuk ki az M műszer belső ellenállását: b = U 0 / 0. (5) - A mérést vezető oktató megadja, hogy milyen méréshatárú voltmérőt vagy árammérőt készítsünk az M alapműszerből. Legyen a kiterjesztett méréshatár U, illetve. Feszültség mérésénél egy olyan e előtét ellenállást kell az alapműszerrel sorba kapcsolnunk, hogy a megadott U maximális feszültséget rákapcsolva a kiterjesztett méréshatárú műszerre, az alapműszeren csupán U 0 feszültség essen. Ez azt jelenti, hogy az e ellenálláson U - U 0 feszültség esik. Mivel az előtét ellenállást sorba kötjük a műszerrel, M-en és e -n ugyanaz az áram folyik keresztül: U0 U U = = 0, b e ahonnan az e előtét ellenállás: U U = = ( n ), ahol n = U U e b b 0 0 (6) 38

Áram mérésénél egy s sönt ellenállást kötünk párhuzamosan az alapműszerrel úgy, hogy a mérendő maximális áramból ( ) csak 0 jusson az alapműszerre, a többi - 0 áram a sönt ágán folyjon át. Mivel a söntöt párhuzamosan kapcsoljuk M-gyel, mindkettőn ugyanakkora U feszültség esik: U = 0 b = ( - 0 ) s, ahonnan a sönt ellenállás: s b b = =, ahol n n 0 = 0 (7) - Számítsuk ki a kiterjesztett méréshatárhoz szükséges sönt ill. előtét ellenállás értékét! - Állítsuk össze az 5a. ill. 5b. ábrán látható kapcsolást (5a. ábra: voltmérő; 5b. ábra: árammérő)! Állítsuk be a H helipoton a kiszámított sönt illetve előtét ellenállás értékét! Mérjük meg az új méréshatárt az M hiteles műszerrel (U* illetve *) úgy, hogy a P potenciométerrel végkitérésre állítjuk az M műszert. (Ha ez nem lehetséges, állítsuk félkitérésre és az eredményt szorozzuk 2-vel.) 5a. ábra. Kapcsolás kiterjesztett méréshatárú voltmérő (AB kétpólus) méréshatárának meghatározására 5b. ábra. Kapcsolás kiterjesztett méréshatárú ampermérő (AB kétpólus) méréshatárának meghatározására Beadandó: az eredeti méréshatárok: U 0 és 0; az b belső ellenállás; az új méréshatár: U vagy, az e előtét ellenállás illetve az s sönt ellenállás; az új, mért méréshatár (U* illetve *) és a mért és megadott méréshatárok százalékos eltérése, δu* illetve δ*. Példák. Van egy E = 24 V elektromotoros erejű és b = 00 Ω belső ellenállású telepünk, valamint egy = kω-os fogyasztónk. Mekkora 0 összellenállású potenciométerre és 2 sorbakötött ellenállásra van szükség, ha azt akarjuk, hogy a fogyasztón -soros szabályozásnál- az áramerősség max = 6 ma és min = ma között változzon? Megoldás: A potenciométer csúszójának változtatásával az áramerősség max = E / ( b + + 2 ) és min = E / ( b + + 2 + 0 ) A számértékeket behelyettesítve 2 = 2900 Ω, 0 = 20 kω. között változik. 39

2. 0 = 0 kω összellenállású, P =0 W terhelhetőségű potenciométerrel potenciometrikusan szabályozzuk a feszültséget egy = 5 kω ellenállású fogyasztón. Mekkora feszültséget kapcsolhatunk maximálisan a potenciométerre? Megoldás: A feszültségszabályozást az ábrán látható kapcsolással valósítjuk meg: A potenciométer terhelhetősége az áramerősségre ad korlátot: max = P/ 0 = 3,6 ma A potenciométernek azon a részén folyik nagyobb áram, mellyel nincs párhuzamosan kötve a fogyasztó. CB U = < 3, 6 ma 5 p (0 p ) + 5 + p CB maximális, ha az eredő ellenállás (a nevező) minimális, és ez akkor következik be, amikor a csúszó a B pontot éppen eléri, p = 0 = 0 kω. Így a potenciométerre kapcsolt feszültség legfeljebb 05,3 V lehet. 3. Egy Deprez-műszer 60 µa áramnál, illetve 20 mv feszültségnél jelez végkitérést. Mennyi a belső ellenállása? Mekkora ellenállás szükséges a méréshatár 240 V-ra, illetve 300 ma-re történő kiterjesztéséhez? Mennyi a kiterjesztett méréshatárú műszerek belső ellenállása? ajzoljuk fel mindkét esetben a kiterjesztett méréshatárú műszer kapcsolási rajzát! Megoldás: A belső ellenállás b = 20 mv / 0,06 ma = 2000 Ω. Feszültség-méréshatár kiterjesztés: n = 2000, e = b (n-) = 3,998 MΩ. A belső ellenállás n-szerese az eredetinek, v = 4 MΩ. Áram-méréshatár kiterjesztés: n = 5000, s = b / (n-) = 0,40008 Ω. Az árammérő belső ellenállása n- ed része az eredetinek, A = 0,4 Ω. voltmérő ampermérő 4. Számítsuk ki, potenciometrikus feszültségszabályozásnál legalább milyen nagy értékűnek kell lennie az ellenállásnak adott H és t esetén, hogy az U AB feszültség értéke legfeljebb 0 %-kal különbözzön az ugyanúgy beállított helipottal terheletlen esetben kapott feszültségtől? Milyen feltétellel lesz a relatív feszültségváltozás maximális értéke 0 %-nál kisebb tetszőleges < Η esetén? Megoldás: A relatív feszültségváltozás δu = U AB (, ) U AB (, ). (8) UAB (, ) U AB (, ) és U AB (,) értékét (3)-ból és (4)-ből behelyettesítve, egyszerűsítés után ( ) t H δu = ( + )( + ) 2 t H amelyet szerint deriválva, a szélsőérték helye max = ( t + H ) / 2., Ezt az értéket (8)-ba helyettesítve, a δu < 0, feltételből = 9 4 ( t + H ) adódik. 40