1

Laboratorium metrologii

Temat: Badanie dzielników napięć

                              Sekcja 1

                              grupa 8:

                                                                                                                                                                   Piotr Cacak

1  Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest poznanie ogólnych wymagań i sposobów badań rezystancyjnych dzielników napięcia stałego i zmiennego. Zapoznanie się z błędami poszczególnych metod.

2        Wykaz przyrządów

  komparator   KM 145

pomocnicze dzielniki napięcia:   DN-81,  DN-101

wskaźnik zera   EWZ-2

multimetry cyfrowe   V562,V560

zasilacz napięcia stałego

3  Układ pomiarowy 1

Schemat układu pomiarowego do sprawdzania dzielnika metodą równoczesnego, bezpośredniego porównania z dzielnikiem wzorcowym.

Wzory obliczeniowe :

Błąd względny przekładni dzielnika :

gdzie: ΔU-różnica napięć na wyjściu dzielnika badanego i pomocniczego

          U1 –napięcie na wejściu dzielnika wzorcowego i badanego

           P n  – wartość nominalna przekładni dzielnika

          Δ p r –  błąd bezwzględny przekładni dzielnika

Wyniki pomiarów i obliczeń

ΔU = 49,9 mV  U1 = 10528,7 mV  p n = 10

U2 = U1 / 10 – ΔU = 1002,97

p r = U1 / U2=10,4 9        δ = (49,9•10-3 •10 / 10528,7•10-3 + 49,9•10-3•10)•100 % = 0,47 %≈ 0,5%

Δ p r = δ• p r /100% =0,053

    p r =10,4 9±0,053

Układ pomiarowy 2

Zas.  napięcia

       stałego

           Dzielnik

U1   pomocniczy U2

            DN-81

                        X1

Kompensator

KM-145                X2

           Dzielnik

U2   pomocniczy U1

          DN-101

        Dzielnik

U1     badany       U2

Schemat układu pomiarowego do sprawdzania dzielnika metodą pomiaru napięcia wejściowego i wyjściowego

Wzory obliczeniowe :

p r = U1 / U2

U1 –napięcie na wejściu dzielnika  badanego

U2 –napięcie na wyjściu dzielnika  badanego

p r – przekładni rzeczywista dzielnika

Błąd względny przekładni dzielnika

p n=10 – przekładni nominalna dzielnika

p r – przekładni rzeczywista dzielnika

Δ p r –  błąd bezwzględny przekładni dzielnika

Wyniki pomiarów i obliczeń:

U1= 1030,77 mV    U2=93,197 mV      p r = 11,06

δ = (10– 11,06/ 10)•100 % = –10,6%

Δ p r  = δ • p r =(10,6• 11,06) / 100% =1,17

p r =11,06±1,17

Układ pomiarowy 3

Dzielnik

badany

Zasilacz

regulowany

Wzory obliczeniowe :

p r = U1 / U2= 10,10 / 1,0317=9,79

U1 = 10,10 [V]– napięcie na wejściu dzielnika  badanego

U2 = 1,0317[V]–napięcie na wyjściu dzielnika  badanego

p r – przekładnia rzeczywista dzielnika

Wyniki pomiarów i obliczeń:

ΔU1 =±1% wm ±5 cyfr dla zakresu 20 V,ΔU1 =0,10105 V  δ1 = ΔU1/ U1=(0,10105/10,10)100  %=1%

ΔU2 =±0,1% wm ±0,05% wz dla zakresu 2 V,ΔU2 =0,002V δ2 = ΔU2/ U2=(0,002/1,0317) 100%=0,19%

δp r = δ1+ δ2=1,19%

Δp r = δp r •p r=0,0119•9,79=0,12

p r =9,79 ±0,12

4Wnioski

Dzielniki napięcia badano w trzech układach pomiarowych. W dwóch z nich wykorzystano kompensator. Układ o bezpośrednim porównaniu z dzielnikiem napięcia dostarczył wyników p r =10,49±0,053, a metoda pomiaru napięcia wejściowego i wyjściowego p r =11,06±1,17.W obu przypadkach przekładnia jest większa od przekładni znamionowej. Błędy względne przekładni dzielnika wyniosły 0,47% i 10,6%.Porównując przekładnie oraz błędy widać, że metoda druga wprowadza bardzo duży błąd do pomiaru. Trzecia metoda to bezpośredni pomiar napięć na wejściu i wyjściu dzielnika.

Uzyskane wyniki p r =9,79 ±0,12 wskazują na duży pobór mocy w układzie pomiarowym.

Błąd względny wyniósł  1,19 %.Błędy mogą zmaleć jeżeli dobrana będzie odpowiednio rezystancja dzielnika i woltomierzy. Na całość pomiarów miały wpływ rezystancje przewodów , połączeń oraz niedokładności przyrządów. Kompensator  wykonano z dokładnością przynajmniej o rząd większą niż błąd jaki powstał przy wyznaczaniu przekładni. Najłatwiejszą metodą do realizacji jest pomiar napięcia woltomierzami,  lecz dającą najlepsze wyniki jest metodą równoczesnego, bezpośredniego porównania z dzielnikiem wzorcowym