Măsurări electrice

1. SCOPUL LUCRARII

Lucrarea are urmatoarele scopuri:

- alegerea corecta a unui aparat (voltmetru sau ampermetru) corespunzator unei aplicatii date;

- utilizarea voltmetrelor si ampermetrelor analogice si digitale;

- cunoasterea influentei aparatelor asupra marimilor de masurat;

- prezentarea rezultatului unei masurari;

- Calculul erorilor de masurare.

2. PARTEA TEORETICA

Masurarea tensiunii si a curentului electric se face, folosind aparate, care indica direct valoarea marimii respective:

- voltmetre (sau, dupa multiplii si submultiplii voltului: kilovoltmetre, milivoltmetre etc.) pentru masurarea tensiunii;

- ampermetre (sau, dupa multiplii si submultiplii amperului: kiloampermetre, miliampermetre etc.) pentru masurarea curentului.

Ambele functii (masurarea tensiunii si a curentului) pot fi realizate cu un singur aparat, numit multimetru.

Aparatele de masurare pot fi:

- analogice (cu ac indicator);

- digitale (cu afisare numerica a rezultatului pe panou).

Aparatele analogice pot fi:

- electromecanice (magnetoelectrice, feromagnetice, electrostatice etc.);

- electronice.

2.1. CRITERII DE SELECTIE A APARATELOR

Criteriile de selectie sunt aceleasi pentru ambele tipuri de aparate. In consecinta, sunt prezentate intr-un caz general, folosind termenul de marime fie pentru tensiune, fie pentru curent.

2.1.1. FORMA MARIMII DE MASURAT

Dupa modul de variatie in timp, marimile de masurat pot fi:

-marimi continue;

-marimi variabile.

MARIMILE VARIABILE

Pentru marimile variabile se definesc:

-Valoarea instantanee: valoarea, pe care o marime variabila o are intr-un moment oarecare, t; se noteaza cu litera mica a simbolului marimii respective.

NOTA: In exemplele ce urmeaza se va folosi simbolul "u" al tensiunii, desi proprietatile exemplificate pot fi ale oricarei alte marimi.

O marime variabila u(t) este periodica daca se repeta identic, in timp, dupa intervale egale:

(1.1)

nde k = ?1, ?2, , iar T este perioada marimii.

Pentru o marime periodica, se definesc:

-Valoarea de varf (valoarea maxima) este cea mai mare valoare instantanee atinsa de o marime periodica in cursul unei perioade; daca valoarea instantanee este u(t) sau u, valoarea de varf se noteaza cu Um

-Valoarea efectiva (sau eficace): radacina patrata a mediei patratelor valorilor instantanee ale unei marimi

periodice, in timp de o perioada:

(1.2)

unde t1 este un moment de timp oarecare.

-Valoarea medie: media aritmetica a valorilor instantanee pe un interval de timp egal cu o perioada T:

(1.3)

Aceasta valoare nu depinde de valoarea initiala t1 a intervalului.

O marime periodica a carei valoare medie, in decursul unei perioade T este nula, se numeste marime alternativa.

MARIMI SINUSOIDALE

Se numeste marime sinusoidala o marime alternativa, a carei expresie ca functiune de timp, poate fi scrisa sub forma "in sinus":

(1.4)

in care Um> 0, ??> 0 si ??> 0 sau ??< 0, sunt parametrii constanti, caracteristici marimii: amplitudinea, pulsatia si faza initiala.

Observatii:

-Pentru o marime sinusoidala, intre valoarea maxima si valoarea efectiva , exista relatiile:

(1.5)

-Valoarea medie a unei marimi sinusoidale este nula si de aceea nu poate fi utilizata pentru caracterizarea acesteia.

MARIMI PERIODICE NESINUSOIDALE

O marime periodica nesinusoidala se dezvolta in serie Fourier de forma:

(2.6)

Marimea are o componenta continua si o componenta alternativa.

Valoarea efectiva este:

(1.7)

Valoarea efectiva a unei marimi periodice este radacina patrata a sumei patratului componentei continue (U0?Uc)?si a patratelor valorilor efective ale armonicilor (patratul valorii efective a componentei alternative - )

Pentru marimi periodice alternative se definesc:

-Coeficientul de varf:

(1.8)

-Coeficientul de forma:

(1.9)

unde t0 este momentul in care u trece prin zero cu valori crescatoare.

Pentru marimi sinusoidale, rezulta:

(1.10)

2.1.2. ALEGEREA APARATELOR ANALOGICE SI DIGITALE IN FUNCTIE DE FORMA SI FRECVENTA MARIMII DE MASURAT

Pentru masurarea unei marimi continue, se pot folosi: aparate analogice de tip magnetoelectric, electrodinamic, feromagnetic, electrostatic etc. si aparate digitale.

In cazul unei marimi variabile in timp, trebuie facuta urmatoarea observatie: