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.