MASURAREA REZISTENTELOR, INDUCTANTELOR SI CAPACITATILOR IN CURENT ALTERNATIV CU AMPERMETRUL

MASURAREA REZISTENTELOR, INDUCTANTELOR SI CAPACITATILOR IN CURENT ALTERNATIV CU AMPERMETRUL, VOLTMETRUL SI WATTMETRUL

1. Generalitati

Parametrii electrici R, X si Z reprezinta marimi care caracterizeza proprietatile unor elemente de circuit (rezistoare, bobine, condensatoare) de a disipa sau absorbi energie electromagnetica sub diferite forme (caldura, energie electrica sau magnetica) si in cantitati care depind de constructia elementului, de curentul electric care il parcurge (frecventa, amplitudinea, forma), precum si de alti factori de mediu (temperatura, presiunea etc.). Din aceste cauze parametrii mentionati au valori determinate de conditiile de lucru ale elementelor, masurarea trebuind sa fie facuta in acele conditii sau in conditii apropiate.

O metoda indirecta de masurare a parametrilor R, X si Z este metoda industriala prin care se masoara curentul absorbit, tensiunea la borne si puterea consumata de impedanta.

Metodele industriale de masurare a parametrilor R, X si Z fiind metode indirecte au o precizie de masurare relativ mica, din cauza consumului de putere al instrumentelor, dar sunt situatii cand nu se pot utiliza alte metode mai exacte (metode de punte) pentru ca ar modifica regimul de lucru al impedantei de masurat sau in cazurile in care elementele de circuit (de exemplu consumatori de energie electrica) nu pot fi scoase din instalatie sau trebuie controlate in timpul functionarii lor.

De asemenea, aceste metode se folosesc la incercarile masinilor si aparatelor electrice de joasa sau de inalta tensiune pentru determinarea reactantelor, rezistentelor si impedantelor acestor echipamente.

Cele trei instrumente de masurat se pot lega in circuit in montaj amonte (fig. 1.a) si in montaj aval (fig. 1.b).

Fig. 1.a.

Fig. 1.b.

Avand indicatiile celor trei aparate, se pot determina R, X si Z:

(1)

(2)

(3)

Daca X_L este reactanta de masurat a unei bobine care are inductanta L si considerand frecventa curentului f = 50Hz, se obtine:

(4)

Daca se masoara capacitatea unui condensator, cunoscand ca reactanta capacitiva a condensatorului, masurata in ohmi este:

se poate calcula marimea capacitatii C cu expresia:

(5)

Tangenta unghiului de pierderi dielectrice poate fi determinata din indicatiile celor trei aparate de masura, conform schemelor din fig. 1.a si 1.b.

Considerand schema echivalenta a condensatorului in paralel cu pierderile (fig. 2.a) si diagrama vectoriala corespunzatoare ei (fig. 2.b) se obtine:

   

,unde P este puterea masurata de wattmetru, U este tensiunea masurata de voltmetru iar C este capacitatea calculata.

Erorile cauzate de consumul propriu al aparatelor pot fi neglijate daca se alege corect schema de legare a aparatelor.

Astfel, montajul amonte (fig. 1.a) trebuie utilizat in cazul in care sarcina de masurat are rezistenta R sau X mai mare decat suma rezistentelor bobinei de curent a wattmetrului (r_WI) si a ampermetrului (r_a), deoarece in acest caz caderile de tensiune de pe aceste bobine vor fi mici si se poate considera U₁~U.

Montajul aval (fig. 1.b) se utilizeza in cazurile cand rezistenta R sau X este mica in comparatie cu valoarea rezistentelor bobinelor de tensiune a wattmetrului (R_w) si a voltmetrului (R_v).

In acest caz, suma curentilor I_w+I_v va fi mica in comparatie cu curentul I al receptorului si se va putea admite I₁≈I.

In cazul montajului aval, tensiunea U masurata de voltmetru este tensiunea la bornele rezistentei R sau X, iar bobinei de tensiune a wattmetrului i se aplica aceeasi tensiune. Daca notam cu P_w, U si I, indicatiile wattmetrului, voltmetrului si ampermetrului si R_w, R_v si R_e rezistentele circuitelor de tensiune ale wattmetrului, voltmetrului si respectiv rezistenta lor echivalenta (fiind legate in paralel):

, rezulta pentru Z, X si R relatiile date in tabelul 1. Formulele exacte se folosesc in cazul cand R_e<R_x sau au valori apropiate iar daca R_e<<R_x se pot folosi formulele aproximative, in care se neglijeaza consumul aparatelor de masura.

2. Chestiuni de studiat si modul de lucru:

- Se vor studia schemele din fig. 1.a si 1.b;

- Se vor studia relatiile (1..5);

- Se va studia schema de la fig. 2.a si diagrama fig. 2.b si relatia tangentei unghiului de pierderi;

- Se vor studia formulele din tabelul 1.

Tabelul 1

3. Schema de montaj si aparate utilizate

W - wattmetru electrodinamic sau ferodinamic;

V - voltmetru electromagnetic;

A - ampermetru electromagnetic;

K₁ - intrerupator la tablou;

K - comutator cu doua pozitii;

Z - sarcina (rezistenta, condensator, bobina).

4. Modul de lucru

- Se realizeaza schema de montaj si se dimensioneaza circuitele de tensiune ale aparatelor corespunzator tensiuni aplicate;

- Se conecteaza in circuit pe rand R, X_C si X_L;

- Comutatorul pe pozitia 1 se realizeaza montajul amonte (adica cele doua bobine de tensiune sunt legate inaintea bobinelor de curent) si se citesc cele trei aparate;

- Comutatorul K pe pozitia 2 - se realizeaza montajul aval si se fac citirile aparatelor. Datele citite si cele calculate se trec in tabelul de date;

- Se vor calcula R, X, Z si cu formulele din tabelul 1.

5. Tabel de date