MASURAREA PARAMETRILOR DE CIRCUIT R,L,C

MASURAREA PARAMETRILOR DE CIRCUIT R,L,C

1. Chestiuni de studiat

1.1. Metoda directa de masurare. Ohmmetrul si capacimetru.

1.2. Metoda indirecta de masurare

1.2.1.Masurarea rezistentei electrice.

1.2.2.Masurarea capacitatii electrice.

1.2.3.Masurarea inductivitatii proprii.

2. Mod de experimentare.

Metodele directe de masurare utilizeaza aparate special construite in vederea masurarii, prin citire directa, a valorii marimii masurate ( de exemplu: ampermetre, voltmetre, ohmmetre, wattmetre etc.). In cazul masurarii elementelor pasive de circuit, acestea necesita, pentru masurare directa, o energie de activare externa, asigurata de o sursa de curent continuu (in cazul masurarii rezistentei electrice), sau de curent alternativ (pentru masurarea impedantei). Lantul de masurare specific aparatului respectiv converteste aceasta marime pasiva (R,X sau Z) intr-un curent sau o tensiune electrica. Un instrument indica direct marimea masurata, in functie de legea de dependenta obtinuta. Cele mai intalnite aparate de acest tip sunt ohmmetrele si faradmetrele (capacimetrele), intalnite, de obicei, in componenta multimetrelor, ca functii ale acestora.

Metodele indirecte de masurare a unor marimi fac apel la masurarea directa a altor marimi si determinarea, prin calcul, a valorii marimii masurate, utilizand diferite legi si teoreme (legea lui Ohm, legea inductiei electromagnetice, teoremele lui Kirchhoff etc.). Aceste metode de masurare sunt laborioase, necesitand calcule, uneori complicate, dar sunt de neinlocuit la masurarea unor marimi specifice elementelor neliniare de circuit, caz in care trebuiesc asigurate conditiile nominale de functionare De exemplu: masurarea rezistentei unei lampi cu incandescenta, a inductivitatii unei bobine cu miez feromagnetic etc.

Se vor masura cu ohmmetrul rezistentele electrice ale elementelor de circuit indicate in laborator si se va determina eroarea de masurare, atat ca valoare relativa cat si ca valoare absoluta.

Se vor masura cu capacimetrul capacitatea electrica a condensatoarelor indicate in laborator si se va determina eroarea de masurare, atat ca valoare relativa cat si ca valoare absoluta.

Masurarea prin metoda indirecta a rezistentei electrice a unui rezistor se bazeaza pe legea lui Ohm in curent continuu :

care impune masurarea tensiunii la bornele rezistorului R_X si a intensitatii curentului I_X ce parcurge acest rezistor. Din cauza faptului ca ampermetrul si voltmetrul, utilizate la masurarea acestor marimi, nu sunt ideale (rezistentele interne nu au valorile R_A R_V ), nu se pot masura exact, simultan, U_X si I_X. Rezulta doua variante de conectare pentru ampermetru si voltmetru:

- montaj amonte - voltmetrul masoara si caderea de tensiune pe ampermetru, iar ampermetrul masoara direct I_X ; metoda conduce la erori mai mici in cazul masurarii rezistentelor mari () ;

- montaj aval - voltmetrul masoara tensiunea U_X iar ampermetrul masoara si curentul prin voltmetru I_V ; metoda este indicata la masurarea rezistentelor mici ( ) .

Schema de montaj pentru masurarea rezistentei electrice prin metoda indirecta a ampermetrului si voltmetrului este prezentata in fig.3.

Precautii in alegerea aparatelor de masurare si a elementelor de reglaj:

se aleg aparate care masoara in curent continuu (ampermetre si voltmetre magnetoelectrice);

pornind de la curentul nominal admis de rezistenta de masurat se alege intervalul de masurare potrivita a ampermetrului, iar pentru voltmetru se alege un interval superior valorii tensiunii sursei de alimentare;

reostatul R_h limiteaza curentul prin circuit la valoarea dorita, curent ce trebuie sa fie mai mic decat curentul nominal al reostatului.

Fig.3. Schema de montaj pentru masurarea indirecta a rezistentei electrice

Se vor masura rezistoarele indicate in laborator, inclusiv o rezistenta neliniara, atat prin montaj amonte cat si prin montaj aval.

Datele obtinute se trec in tabelul 1, impreuna cu rezultatele obtinute prin calcul pentru rezistenta R_X si pentru eroarea relativa limita de masurare .

Tabel 1.

Relatii de calcul:

montaj amonte :

;

montaj aval :

.

Erorile relative limita cu care se masoara tensiunea, respectiv intensitatea curentului, sunt determinate in functie de indicii claselor de exactitate ai celor doua aparate, c_V si c_A , ca fiind:

Pentru a pune in evidenta eroarea de metoda (acreditarea rezultatului in loc de valorile corecte) se vor calcula erorile relative de metoda :

;

Pentru masurarea indirecta a capacitatilor si inductivitatilor se utilizeaza legea lui Ohm in curent alternativ; aceasta permite determinarea modulului unei impedante daca se cunosc valorile efective ale tensiunii la borne U_X si curentului I_X care o parcurge :

Utilizandu-se montajele amonte si aval impedanta interna a aparatelor influenteaza masurarea. Schema de montaj este prezentata in fig.4.

Fig.4. Schema pentru masurarea indirecta cu ampermetrul si voltmetrul

a capacitatilor si inductivitatilor.

In cazul masurarii capacitatii electrice a unui condensator datele masurate precum si rezultatele calculelor se trec in tabelul 2 :

Tabel 2

Relatiile utilizate pentru calcul:

- montaj amonte : ,

-montaj aval : ,

in care : , f - frecventa tensiunii retelei.

Concluziile ce decurg din relatiile obtinute sunt similare cu cele de la masurarea rezistentei electrice: astfel, la condensatoarele cu pierderi neglijabile se impune utilizarea variantei amonte la capacitati de valori mici si varianta aval la capacitati de valori mari.

Pentru masurarea inductivitatii proprii cu metoda indirecta a ampermetrului si a voltmetrului se utilizeaza tot montajul din fig.4. De remarcat ca este necesara si o masurare in curent continuu, pentru determinarea rezistentei electrice a bobinei respective (Rx).

Datele se trec in tabelul 3.

Tabel 3 .

Relatii de calcul :

- montaj amonte : ,

- montaj aval :     cu , .

3. Intrebari recapitulative

3.1. Cum se utilizeaza legea lui Ohm in curent continuu si in curent alternativ la masurarea elementelor pasive de circuit ?

3.2. Explicati alegerea variantei amonte sau aval in functie de marimea de masurat astfel ca eroarea de metoda sa fie minima ?.

3.3. Aratati modul de reflectare a erorilor instrumentale in eroarea de masurare la masurarea rezistentei electrice prin metoda indirecta .

3.4. In ce situatii sunt indicate metodele de masurare studiate in lucrare in comparatie cu alte metode de masurare ?