Električna merenja

1. Fakultet tehničkih nauka u Novom Sadu Departman za energetiku, elektroniku i telekomunikacije IV semestar studija Električna merenja - predavanja - Ivan Župunski

2. Električni merni instrumenti • Analogni merni instrumenti • Elektromehanički • Elektronski • Digitalni merni instrumenti

3. Instrument sa kretnim kalemom

4. Princip rada h - dužina kalemab - prečnik kalema CI - strujnakonstanta

5. Osnovne karakteristike • Za naizmeničnu struju - naizmenični moment; • Iznad neke učestanosti - dominantan uticaj inercije; • Oklopljavanje - zbog uticaja stranih magnetnih polja; • Klase tačnosti - sve; • Opsezi: od 10-6 A, odnosno, od 10-3 V; • Linearna skala; • Robustan; • Jevtin;

6. Merenje naizmeničnih veličina • jednostranoispravljanje: • dvostrano ispravljanje:

7. Faktori oblika za naizmeničnu struju Efektivna vrednost naizmenične struje: • Dvostraniispravljač: Srednja vrednost struje kroz instrument: Faktor oblikaza naizmeničnu struju: Srednja vrednost struje kroz instrument: • Jednostraniispravljač: Faktor oblikaza naizmeničnu struju:

8. Skala za merenje naizmeničnih veličina • Za instrument sa dvostranim ispravljačem:

9. Sistematska greška zbog talasnog oblika Za proizvoljan talasni oblik merene struje: Ako je talasni oblik  merene strujerazličit od 0, nastaje sistematska greška merenja:

10. Primer Koji napon će pokazati voltmetar sa dvostranim ispravljačem, kalibrisan da pokazuje efektivnu vrednost naizmeničnog napona, ako se priključi na jednosmeran napon od 4 V? • a za voltmetar sajednostranim ispravljačem:

11. Instrument sa pokretnim gvožđem

12. Princip rada Rad sile F na putu ds: Iz zakona o održanju energije: Energija magnetnog polja:

13. Osnovne karakteristike • Ključni element - meko gvožđe; • Opsezi: od 10 mA do 10 A; • Frekvencije: do 250 Hz (1 kHz); • Greške zbog histerezisa pri jednosmernoj struji:od 0,05 % do 0,15 % od punog otklona; • Uticaj stranog magnetnog polja: od 0,1 % do 0,2 %.

14. Elektrodinamički instrument

15. Princip rada h - dužina pokretnog kalema b - prečnik pokretnog kalema

16. Momenti za jednosmerne i za naizmenične struje • za jednosmerne struje: • za naizmenične struje:

17. Elektrodinamički instrumenti • Elektrodinamičkiampermetar • Elektrodinamičkivoltmetar

18. Elektrodinamički vatmetar

19. Fazna greška Kompenzacija fazne greške:

20. Primer Pri određivanju gubitaka transformatora u praznom hodu dobijen je napon 110 V, struja 4,7 A i očitanje na vatmetru 27,2 W, na frekvenciji od 50 Hz. Koliki su gubici u transformatoru, ako su naponska grana vatmetra, otpornosti 6500  i induktivnosti 20 mH, i voltmetar unutrašnje otpornosti 13000 , priključeni na stezaljke ispitivanog transformatora?

21. Korekcija fazne greške  vatmetra  fazni ugao impedanse Korigovana vrednost izmerene snage zbog postojanja fazne greške vatmetra:

22. Korekcija greške zbog potrošnje vatmetra i voltmetra • Potrošnja voltmetra: • Potrošnja naponskog kola vatmetra: Korigovan rezultat:

23. Proširivanje mernog opsega

24. Proširivanje naponskog mernog opsega Unutrašnja otpornost voltmetra: Karakteristična otpornost voltmetra:

25. Proširivanje strujnog mernog opsega

26. Primer

27. Univerzalni instrument

28. Elektronska merenja

29. Električni merni instrumenti • Koriste se efekti gde neka električna veličina (struja, napon, dve struje, ...) stvara mehaničku silu (moment) koja deluje na kretni sistem instrumenta. • Snaga za pokretanje crpi se iz objekta merenja;  Znatno povratno dejstvo na merni objekt (mala ulazna impedansa) • Neki efekti ne mogu da se iskoriste jer objekt merenja: • nema dovoljnu snagu, i/ili • sile su suviše male, /ili • nema mehaničke sile.

30. Elektronski merni instrumenti • Koriste se aktivni elektronski elementi(elektronske cevi i tranzistori) za pojačavačka kola. • Upotrebom pojačavača se, po pravilu, postiže: • Visoka osetljivost; • Snaga za rad instrumenata crpi se iz izvora napajanja.  Malo povratno dejstvo na objekt merenja (visoka ulazna impedansa).

31. Digitalni merni instrumenti • Principi rada; • Prikaz rezultata; • Povezivanje sa sredstvima za obradu rezultata merenja.

32. Digitalni / analogni prikaz • Očitavanje; • Rezolucija; • Odnos rezolucije i tačnosti • Kao indikatori; • Merenje signala koji se menja;

33. Counter Timer

34. Brojanje

35. Merenje frekvencije

36. Merenje periode

37. Merenje odnosa frekvencija

38. Merenje fazne razlike

39. Merenje širine impulsa

40. Binarni signali • Diskretni signali sa dve vrednosti • (Ne)osetljivost na smetnje; • Operacije sa binarnim signalima – Bulova algebra; 1 - zatvoren 0 - otvoren

41. Binarni brojevi • Decimalni brojevi n-cifarski decimalni broj Primer: • Binarni brojevi n-cifarski binarni broj Primer:

42. Digitalno-analogni konvertor

43. D/A konvertorsa težinskom otporničkom mrežom Izvor konstantne struje:

44. D/A konvertor sa R-2R mrežom Sabirač:

45. Analogno-digitalni pretvarači

46. Metoda direktnog poređenja

47. Konverzija napona u frekvenciju Integrator:

48. Metoda dvostrukog nagiba

49. Metoda Sigma-Delta

50. Osciloskop