Jeśli jesteś właścicielem tej strony, możesz wyłączyć reklamę poniżej zmieniając pakiet na PRO lub VIP w panelu naszego hostingu już od 4zł!
Strona wykorzystuje pliki cookies, jeśli wyrażasz zgodę na używanie cookies, zostaną one zapisane w pamięci twojej przeglądarki. W przypadku nie wyrażenia zgody nie jesteśmy w stanie zagwarantować pełnej funkcjonalności strony!

Sposoby pomiaru napięcia, prądu, mocy i rezystancji

 

Sposoby pomiaru napięcia, prądu, rezystancji i mocy

 

1. Pomiar napięcia i prądu

Pomiaru napięcia dokonujemy woltomierzem, przyrządem o jak największej rezystancji wewnętrznej, gdyż od tego będzie zależeć natężenie prądu płynącego w gałęzi pomiarowej. Należy pamiętać, że woltomierz włączamy równolegle do układu pomiarowego – błędne podłączenie woltomierza (szeregowe) spowoduje, że przyrząd wskaże wartość napięcia, które odłoży się na jego rezystancji wewnętrznej.

 

 

 

Pomiaru prądu dokonujemy amperomierzem, przyrządem o jak najmniejsze rezystancji wewnętrznej, gdyż od tego będzie zależeć spadek napięcia w gałęzi pomiarowej. Należy pamiętać, że amperomierz włączamy szeregowo do obwodu – błędne podłączenie amperomierza (równoległe) spowoduje uszkodzenie miernika z powodu jego małej rezystancji wewnętrznej (nastąpi zwarcie).

 

 

2. Pomiar napięcia i prądu stałego o wartości większej niż zakres posiadanego przyrządu

Jeżeli zakres pomiarowy woltomierza jest niewystarczający to można go rozszerzyć włączając szeregowo do ustroju pomiarowego rezystor dodatkowy (na nim odłoży się nadwyżka napięcia). Rezystancję oblicza się znając rezystancję wewnętrzną przyrządu lub parametr charakterystyczny wyrażony w kΩ/V. Jeżeli rw = 10kΩ/V, a zakres trzeba rozszerzyć o 100V, to rezystancja rezystora dodatkowego wyniesie Rd = 100V x 10kΩ/V = 1MΩ.

 

 

Jeżeli wystąpiłaby potrzeba zmierzenia większego prądu niż przewiduje to zakres miernika, należy równolegle do ustroju pomiarowego dołączyć rezystor. Jego wartość powinna być jak najmniejsza – wtedy większa część prądu mierzonego popłynie przez bocznik Rb.

 

 

Przykład

O jakiej rezystancji bocznik należy połączyć równolegle do amperomierza o zakresie 500mA i rezystancji wewnętrznej 0,18Ω, aby zwiększyć jego zakres do 5A?

 

Rozwiązanie

 

Ze względu na połączenie równoległe, wartość napięcia na ustroju pomiarowym amperomierza oraz na rezystancji bocznika jest taka sama. W związku z tym można zapisać:

 

U = Ib·Rb

U = IA·RA

 

zatem zachodzi równość

 

IA·RA = Ib·Rb

 

przekształcamy równanie

 

Rb = IA·RA:Ib

 

z I prawa Kirchhoffa

 

Ib = I – IA = 5 – 0,5 = 4,5A

 

ostatecznie

 

Rb = 0,5·0,18:4,5 = 0,02Ω

 

 

3. Pomiar napięcia i prądu przemiennego o wartości większej niż zakres posiadanego przyrządu

W przypadku gdy wartość prądu przekracza zakres pomiarowy amperomierza, to do jego pomiaru stosujemy przekładniki prądowe. Uzwojenie pierwotne włączamy szeregowo do obwodu mierzonego, a do uzwojenia wtórnego podłączamy amperomierz. Wskazanie mnożymy przez przekładnię przekładnika.

 

 

Jeżeli chodzi o pomiar napięcia o wartościach większych niż zakres posiadanego przyrządu, sprawa wygląda podobnie. Uzwojenie wtórne włączamy równolegle do obwodu mierzonego, a do uzwojenia wtórnego podłączamy woltomierz. Wskazanie mnożymy przez przekładnię przekładnika.

 

 

5. Pomiar rezystancji

W zależności od potrzeb pomiar rezystancji przeprowadzamy bezpośrednio omomierzem, mostkami technicznymi lub laboratoryjnymi (Thomsona, Wheatstone'a), miernikami izolacji (IMI,...) lub pośrednio metodą porównawczą (prądową i napięciową) oraz przy pomocy woltomierza i amperomierza.

 

5.1. Metoda pomiaru przy pomocy woltomierza i amperomierza polega na pośrednim wyznaczeniu rezystancji mierzonego opornika, którą wyznaczamy z prawa Ohma. Przy pomiarze rezystancji możemy stosować dwa sposoby połączenia:

- metoda napięciowa (dla małych wartości rezystancji),

- metoda prądowa (dla dużych wartości rezystancji).

 

W układzie z dokładnym pomiarem napięcia, napięcie Ux na zaciskach rezystora Rx jest mierzone dokładnie. Mierzony prąd I jest większy od prądu płynącego przez rezystor o wartość prądu IV, płynącego przez woltomierz. Obliczona w tym przypadku wartość rezystancji jest mniejsza od rzeczywistej. Ze względu na to, że woltomierze mają dużą wartość rezystancji wewnętrznej, więc przy mierzeniu bardzo małych rezystancji błąd może być pominięty.

 

 

W układzie z dokładnym pomiarem prądu, prąd Ix płynący przez mierzony rezystor jest mierzony dokładnie. Woltomierz wskazuje napięcie wyższe, gdyż uwzględnia spadek napięcia na UA na rezystancji wewnętrznej amperomierza. Wyznaczona w ten sposób rezystancja jest większa od wartości rzeczywistej. Ze względu na to, że amperomierze mają małą wartość rezystancji wewnętrznej, więc przy mierzeniu bardzo dużych rezystancji błąd może być pominięty.

 

 

 

Przykład

W układzie z dokładnym pomiarem prądu zmierzono U = 50V oraz Ix = 30mA. Rezystancja wewnętrzna amperomierza RA = 2Ω. Jaka jest wartość Rx a) bez poprawki, b) z poprawką?

 

Rozwiązanie

a) Rx = U : Ix = 50 : 0,025 = 2000Ω

b) Ux = U – Ix·RA = 50 – 2·0,025 = 49,95V

Rx = Ux : Ix = 49,95 : 0,025 = 1998Ω

ΔR = 2Ω

 

 

5.2. Metoda porównawcza

 

 

W metodzie porównawczej napięciowej rezystor o nieznanej wartości Rx jest podłączony z rezystorem wzorcowym Rw. Podczas wyznaczania rezystancji prąd w obwodzie nie może się zmieniać. Do kontroli tego prądu służy amperomierz. Woltomierzem mierzy się kolejno napięcie Ux na rezystorze badanym oraz napięcie Uw na rezystorze wzorcowym. Wartość rezystancji mierzonej Rx wyznacza się z prawa Ohma (przy założeniu, że IV << I).

 

I = Uw : Rw = Ux : Rx

 

Rx = Ux· Rw : Uw

 

 

Metoda porównawcza prądowa polega na porównaniu prądu Ix, płynącego przez rezystor badany Rx z prądem Iw, płynącym przez rezystor wzorcowy Rw (wartość napięcia zasilającego nie może ulegać zmianom). Amperomierzem mierzy się kolejno prąd Ix oraz Iw. Wartość rezystancji mierzonej Rx wyznacza się z prawa Ohma (przy założeniu, że UA << U).

 

U = Iw· Rw = Ix· Rx

 

Rx = Iw· Rw : Ix

 

6. Pomiar mocy

6.1. Prądu stałego

Pomiaru mocy można dokonać metodą techniczną przy pomocy woltomierza i amperomierza lub przy pomocy watomierza. Układy pomiarowe przedstawiono na rysunkach poniżej.

 

 

 

Jak słusznie zauważono, układy pomiarowe niczym nie różnią się od układów do pomiaru rezystancji. Tu również będzie obowiązywała „zasada małego i dużego odbiornika”.

 

6.2. Prądu zmiennego

W sieci trójfazowej czteroprzewodowej przy obciążeniu symetrycznym do pomiaru mocy wystarczy jeden watomierz, który może być podłączony bezpośrednio lub przez przekładniki.

 

 

 

 

W sieci trójfazowej czteroprzewodowej przy obciążeniu niesymetrycznym do pomiaru mocy używamy trzech watomierzy, a w przypadku sieci trójfazowej trójprzewodowej pomiar jest dokonywany przy pomocy dwóch watomierzy w układzie Arona.

 

 

W każdym przypadku moc całkowita jest sumą mocy zmierzoną przez watomierze.

 

Bezpieczeństwo i higiena pracy

Akty normatywne określające wymagania w zakresie BHP (z późniejszymi zmianami)

oraz

  • Konstytucja RP z dnia 2 kwietnia 1997r.

 

 

Pojęcia związane z bhp, ochroną środowiska, ochroną przeciwpożarową, ergonomią

 BHP to zbiór warunków i organizacji pracy oraz zachowań pracowników zapewniający wymagany poziom ochrony zdrowia i życia przed zagrożeniami występującymi w środowisku pracy.

 

Ochrona środowiska – działania zmierzające do naprawienia wyrządzonych szkód lub zapobiegających wyrządzeniu szkód środowisku, jak też działania zmierzające do zmniejszenia ryzyka wystąpienia takich szkód oraz działania zachęcające do bardziej efektywnego wykorzystywania zasobów naturalnych, w tym środków służących oszczędzaniu energii i stosowaniu odnawialnych źródeł energii.

 

Ochrona przeciwpożarowa polega na realizacji przedsięwzięć mających na celu ochronę życia, zdrowia, mienia lub środowiska przed pożarem poprzez:

1) zapobieganie powstawaniu i rozprzestrzenianiu się pożaru,

2) zapewnienie sił i środków do zwalczania pożaru,

3) prowadzenie działań ratowniczych

 

Ergonomia to nauka zajmująca się dostosowaniem pracy do możliwości psychofizycznych człowieka. Ma na celu zwiększenie wydajności pracy poprzez taką organizację układu: człowiek - maszyna - warunki otoczenia, aby wykonywana ona była przy możliwie niskim koszcie biologicznym i najbardziej efektywnie.

 

 

Organy sprawujące nadzór nad warunkami pracy

  • Państwowy nadzór nad warunkami pracy

 - Państwowa Inspekcja Pracy

 - Inspekcja Sanitarna

 - Urząd Dozoru Technicznego

 

  • Społeczny nadzór nad warunkami pracy

 - Związki Zawodowe

 - Społeczna Inspekcja Pracy

 

  • inne

 - Pracodawca zatrudniający powyżej 100 pracowników ma obowiązek utworzenia zakładowej służby bhp

 - Pracodawca zatrudniający powyżej 250 pracowników powołuje komisje bezpieczeństwa i higieny pracy

 

Zadania i uprawnienia organów sprawujących nadzór nad warunkami pracy znajdziesz tutaj

 

Obowiązki jakie ciążą na pracowniku w związku z zatrudnieniem u pracodawcy:

 Podstawowym obowiązkiem każdego pracownika jest przestrzeganie przepisów i zasad bezpieczeństwa i higieny pracy. W szczególności pracownik jest zobowiązany:

  • znać przepisy oraz zasady bezpieczeństwa i higieny pracy,

  • brać udział w szkoleniu i instruktażu z zakresu bhp oraz poddawać się wymaganym egzaminom sprawdzającym,

  • wykonywać pracę w sposób zgodny z przepisami oraz zasadami bezpieczeństwa i higieny pracy a także przestrzegać wydawanych w tym zakresie zarządzeń i wskazówek przełożonych,

  • dbać o należyty stan maszyn, urządzeń i sprzętu oraz o porządek i ład w miejscu pracy,

  • używać przydzielonej mu odzieży ochronnej i roboczej oraz sprzętu ochrony osobistej zgodnie z ich przeznaczeniem,

  • poddawać się badaniom lekarskim wstępnym, okresowym i kontrolnym oraz innym badaniom zarządzonym przez właściwe organy i stosować się do zaleceń lekarskich,

  • niezwłocznie zawiadomić przełożonego o zauważonym w zakładzie wypadku przy pracy albo zagrożeniu życia lub zdrowia ludzkiego.

 

 Pracodawca zobowiązany jest:

  • zapewnić pracownikom bezpieczne i higieniczne warunki pracy oraz prowadzić systematyczne szkolenie pracowników w zakresie bhp,

  • wydawać szczegółowe instrukcje i wskazówki dotyczące bhp na poszczególnych stanowiskach pracy,

  • doręczać pracownikom za pokwitowaniem szczegółowe wskazówki bhp oraz zaznajomić ich z przepisami i zasadami w zakresie wykonywanych przez nich prac,

  • wywieszać w miejscach widocznych i dostępnych informacje zawierające wskazówki
    w sprawie postępowania w razie wypadku (awarii, pożaru, wybuchu, porażenia prądem elektrycznym) oraz wyciągi z odpowiednich przepisów bhp określających podstawowe zasady bezpiecznych warunków pracy,

  • wyposażyć pracowników w niezbędne narzędzia pracy, sprzęt ochrony osobistej i odzież ochronną, dostosowane do warunków i rodzaju wykonywanych prac,

  • utrzymywać pomieszczenia pracy, budynki i inne obiekty budowlane oraz tereny i urządzenia z nimi związane w stanie zapewniającym bezpieczne i higieniczne warunki pracy.

 

 

 

Konsekwencje wynikające z nieprzestrzegania BHP

 

W sytuacji, gdy pracownik nie wypełnia swoich podstawowych obowiązków wynikających z cytowanych przepisów Kodeksu Pracy np. nie korzysta ze środków ochrony indywidualnej, pracodawca ma prawo zastosować sankcje wynikające z art. 108 § 1 Kodeksu Pracy, który określa, że:

 

Za nieprzestrzeganie przez pracownika ustalonej organizacji i porządku w procesie pracy, przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy, przepisów przeciwpożarowych, a także przyjętego sposobu potwierdzania przybycia i obecności w pracy oraz usprawiedliwiania nieobecności w pracy, pracodawca może stosować: karę upomnienia, karę nagany.

 

Dodatkowo, zgodnie z art. 108 § 2 Kodeksu Pracy „za nieprzestrzeganie przez pracownika przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy lub przepisów przeciwpożarowych, opuszczenie pracy bez usprawiedliwienia, stawienie się do pracy w stanie nietrzeźwości lub spożywanie alkoholu w czasie pracy - pracodawca może również stosować karę pieniężną”. Kara pieniężna za jedno przekroczenie, jak i za każdy dzień nieusprawiedliwionej nieobecności, nie może być wyższa od jednodniowego wynagrodzenia pracownika, a łącznie kary pieniężne nie mogą przewyższać dziesiątej części wynagrodzenia przypadającego do wypłaty netto.

 

Pracodawca wpływy z kar musi przeznaczyć na poprawę warunków bezpieczeństwa pracy.

 

Kara nie może być zastosowana po upływie 2 tygodni od powzięcia informacji o naruszeniu obowiązku pracowniczego i po upływie 3 miesięcy od dopuszczenia się tego naruszenia. Przed nałożeniem kary, pracodawca musi wysłuchać wyjaśnień pracownika.

  

Niespełnianie obowiązków w zakresie BHP jest wykroczeniem przeciwko prawom pracownika zagrożonym grzywną od 1.000 zł do 30.000 zł!

 

O odpowiedzialności karnej mówi między innymi art. 220 Kodeksu karnego:

 

§1

 Kto będąc odpowiedzialnym za bezpieczeństwo i higienę pracy, nie dopełnia wynikającego stąd obowiązku i przez to naraża pracownika na bezpośrednie niebezpieczeństwo utraty życia albo ciężkiego uszczerbku na zdrowiu, podlega karze pozbawienia wolności do lat 3

 

§2

 Jeżeli sprawca działa nieumyślnie – podlega grzywnie i karze ograniczenia wolności albo pozbawienia wolności do roku

 

§3

 Nie podlega karze sprawca, który dobrowolnie uchylił grożące niebezpieczeństwo

 

§4

Kto wbrew obowiązkowi nie zawiadamia w terminie właściwego organu o wypadku przy pracy lub chorobie zawodowej albo nie sporządza lub nie przedstawia wymaganej dokumentacji – podlega grzywnie w wysokości do 180 stawek dziennych albo karze ograniczenia wolności.

 

 

 

Wybrane przepisy związane z ochroną środowiska w pracy z układami elektrycznymi i elektronicznymi:

 

 

Instytucje i służby ochrony środowiska

 

  • Państwowa Rada Ochrony Środowiska

  • Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej

  • Wojewódzki Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej

  • Krajowa Komisji ds. Ocen Oddziaływania na Środowisko

  • Główny Inspektorat Ochrony Środowiska

  • Państwowa Inspekcja Ochrony Środowiska

 

  

Do zakresu działania Rady należy opracowywanie dla ministra właściwego do spraw środowiska opinii w sprawach ochrony środowiska, a także przedstawianie propozycji i wniosków zmierzających do tworzenia warunków zrównoważonego rozwoju i ochrony środowiska oraz do zachowania lub poprawy jego stanu.

 

Do zadań NFOŚ i WFOŚ należy finansowanie inwestycji w ochronie środowiska i gospodarce wodnej w obszarze ważnym z punktu widzenia procesu dostosowania do wymogów UE.

  

Do zadań Krajowej Komisji ds. Ocen Oddziaływania na Środowisko należy:

  • wydawanie opinii w sprawach należących do kompetencji Generalnego Dyrektora Ochrony Środowiska związanych z procesem inwestycyjnym i systemem ocen oddziaływania na środowisko,

  • monitorowanie funkcjonowania systemu ocen oddziaływania na środowisko,

  • wydawanie opinii w sprawach projektów aktów prawnych dotyczących ocen oddziaływania na środowisko,

 

 Zadaniem PIOŚ jest kontrola realizacji przepisów związanych z ochroną środowiska i racjonalnym wykorzystaniem zasobów przyrody. Inspekcja ta bierze udział w procesie lokalizacji inwestycji, przekazywania obiektów lub instalacji do użytku, które mogą w dużym stopniu oddziaływać na środowisko. Ma możliwość wstrzymania działalności, która narusza zasady ochrony środowiska.

  

Do zadań GIOŚ należy kontrola przestrzegania prawa ochrony środowiska oraz badanie stanu środowiska w skali całego kraju

 

Czynniki niebezpieczne, szkodliwe i uciążliwe.

Czynniki niebezpieczne to czynniki, których oddziaływanie na pracującego prowadzi lub może prowadzić do urazu, a nawet śmierci.

Czynniki szkodliwe to czynniki, których oddziaływanie na pracującego prowadzi lub może prowadzić do schorzenia.

Czynniki uciążliwe to czynniki, których oddziaływanie na pracownika może być przyczyną złego samopoczucia lub nadmiernego zmęczenia, które nie prowadzi do trwałego pogorszenia stanu zdrowia.

 

Więcej informacji znajdziesz tutaj (źródło: http://www.imp.lodz.pl/)

Ocena ryzyka zawodowego dla elektryka tutaj  (źródło: http://www.asystentbhp.pl)

 

Indukcja elektryczna. Strumień elektryczny.

Kolejną wielkością charakteryzującą pole elktryczne obok natężenia pola jest indukcja elektryczna. Indukcja elektryczna D jest równa iloczynowi natężenia pola elektrycznego i przenikalności elektrycznej bezwzględnej. Jednostką indukcji jest kulomb na metr kwadratowy 1 [C/m2].


D = εE

Z powyższewgo wynika, że wektor indukcji ma ten sam zwrot co wektor natężenia, ponieważ przenikalność elektryczna jest skalarem. Indukcja elektryczna nie zależy od środowiska w którym istnieje pole.


D = Q/4πr2

W wyniku pomnożenia indukcji przez pole powierzchni S otrzymamy wielkość zwaną strumieniem indukcji elektrycznej lub po prostu strumieniem elektrycznym.


Ψ = DS

Łączenie kondensatorów

Połączenie szeregowe




Analogicznie jak przy połączeniu szeregowym rezystorów zakładamy na początku, że wszystkie kondensatory mają inną pojemność. W związku z tym spadki napięć na poszczególnych kondensatorach mają różną wartość. Wracając na moment do rezystorów - w połączeniu szeregowym przez wszystkie oporniki płyną ten sam prąd. A tutaj? Na każdym z kondensatorów gromadzi się ten sam ładunek. Możemy więc napisać:


U1 ≠ U2 ≠ ... ≠ Un
Q1 = Q2 = ... = Qn

 

Po prostych przeksztzłceniach - korzystając z II prawa Kirchhoffa oraz definicji pojemności - otzrzymamy wzór na pojemność zastępczą układu szeregowego:


1/CZ = 1/C1 + 1/C2 +... + 1/Cn

 

Dla dwóch kondensatorów połączonych szeregowo prawdziwa jest zależność:


CZ = C1*C2/(C1+C2)



Połączenie równoległe




W połączeniu równoległym kondensatorów rzecz ma się podobnie jak w przypadku oporników. Z definicji połączenia równoległego wynika równość napięć na każdej gałęzi. Przy tym samym założeniu, że kondensatory mają różną pojemność - ładunki na poszczególnych kondensatorach będą miały różną wartość (jak prądy przy równoległym łączeniu rezystorów).  Skoro tak, to:


U1 = U2 = ... = Un
Q1 ≠ Q2 ≠ ... ≠ Qn
QC = Q1 + Q2 + ... + Qn

 

Po przekształceniach otrzymamy wzór na pojemność zastępczą układu równoległego:


CZ = C1 + C2 +... + Cn

Natężenie pola elektrycznego

Wiadomo jest, że pole powstaje wokół ładunku punktowego Q. Umieśćmy sobie go w dowolny punkcie P i niech to będzie ładunek dodatni. W celu zbadania jego pola umieścimy w otoczeniu ładunku mały ładunek próbny q. Ładunek próbny jest ładunkiem dodatnim i nie zakłóca pola wytworzonego przez ładunek punktowy. Zgodnie z prawem Coulomba na ładunek q działa siła F, która jest proporcjonalna do jego wartości.



Jeżeli teraz obie strony równania podzielimy przez q, otrzymamy nową wielkość, która zależy tylko od ładunku Q oraz odległości r obranego punktu P. Wielkość F/q nazywamy natężeniem pola elektrycznego i oznaczamy przez E.



 

Natężeniem pola elektrycznego w dowolnym punkcie nazywamy stosunek siły działającej na ładunek próbny do tego ładunku. Jednostką natężenia jest wolt na metr 1 [V/m].

Natężenie pola jest wielkością charakteryzującą pole elektryczne, jest wielkością wektorową o zwrocie zgodnym ze wzrostem siły. Należy pamiętać o tym, że jeżeli w polu elektrycznym brak jest ładunku próbnego q, to siła wzajemnego oddziaływania równa się zero. Nie oznacza to jednak, że natężenie pola jest zero, ponieważ zależy ono od Q oraz odległości. W związku z tym E ≠ 0.