Laboratorium podstaw elektrotechniki, elektroniki i energoelektroniki

ĆWICZENIA LABORATORYJNE

Uwaga: aktualny, obowiązujący spis ćwiczeń student otrzymuje na zajęciach wstępnych laboratorium

RYGORY

1. Zajęcia w laboratorium odbywają się zgodnie z planem studiów wydziału WZ.

2. Obecność na zajęciach jest obowiązkowi. Więcej niż jedna nieobecność nieusprawiedliwiona stanowi podstawę do wystąpienia z wnioskiem o skreślenie studenta z listy odrabiających laboratorium.

3. Ćwiczenia laboratoryjne rozpoczynają się punktualnie o wyznaczonej godzinie 15-minutowym sprawdzianem teoretycznym. Spóźnienie na zajęcia po podaniu tematów sprawdzianu powoduje niedopuszczenie studenta do ćwiczenia.

4. Warunki zaliczenia ćwiczeń:
a.) ocena każdego sprawdzianu teoretycznego ("wejściówka") przeprowadza się na podstawie skali 0-3pkt. Niezaliczenie sprawdzianu teoretycznego powoduje niedopuszczenie studenta do odrabiania ćwiczenia. Każda "wejściówka" powinna być zaliczona na co najmniej 0.5pkt.

WYGLĄD "WEJŚCIÓWKI"

b.) w trakcie ćwiczeń laboratoryjnych za błędy wynikające z braku przygotowania teoretycznego, nieprzestrzeganie zasad porządkowych lub elementarnych zasad kultury student może zostać ukarany przez prowadzącego ujemnym punktem.
c.) zespól ćwiczący obowiązany jest sporządzić sprawozdanie z przeprowadzonych pomiarów wg wskazówek prowadzącego. Sprawozdanie z danego ćwiczenia należy przedstawić do oceny prowadzącemu na następnych zajęciach. Sprawozdanie oceniane jest w skali 0-3pkt a ocena jest zespołowa. Sprawozdania oddane z spóźnieniem wynikłym z innych przyczyn niż usprawiedliwione przypadki losowe nie będzie oceniane (ocena 0).
Sprawozdanie z wykonanego ćwiczenia powinno zawierać schematy układów pomiarowych, tabele z wynikami pomiarów, wykresy otrzymanych zależności; tabele wyników, obliczenia lub oszacowania błędów pomiarowych oraz wnioski wynikające z pomiarów. Do Sprawozdania (patrz: wzór) należy dołączony protokół pomiarowy.
Sprawozdanie powinno być zszyte lub oddane w foliowej koszulce.
Całe sprawozdanie należy wykonać odręcznie.

WYGLĄD SPRAWOZDANIA

d.) na ostatnim terminie zajęć z przedmiotu przewidziany jest termin poprawkowy dla studentów, którzy nie zaliczyli jednego z ćwiczeń oraz tych studentów; którzy zaliczyli wszystkie ćwiczenia, ale chcą poprawić ocenę z jednej, wybranej przez siebie, "wejściówki". Brak zaliczenia więcej niż jednej wejściówki powoduje wystawienie oceny negatywnej z przedmiotu W przypadku odrabiania zaległego ćwiczenia każdy student wykonuje sprawozdanie indywidualnie. Wymagane jest wtedy zaliczenie sprawozdania na co najmniej 1 pkt.


PRZEPISY PORZĄDKOWE I BHP

a.) Po dopuszczeniu do wykonania ćwiczenia zespól zapoznaje się z zestawem aparatury i przeprowadza niezbędne łączenia elementów układu pomiarowego.
b.) Przed włączeniem źródła zasilania układ powinien być sprawdzony przez prowadzącego ćwiczenie.
c.) Pomiary należy wykonywać zgodnie z instrukcją do ćwiczenia albo wg zaleceń prowadzącego.
d.) Wyniki pomiarów oraz dane znamionowe wzywanych przyrządów należy wpisać czytelnie do protokółu i przedłożyć prowadzącemu zajęcia do podpisu.
e.) Po akceptacji protokołu pomiarów należy uporządkować stanowisko.
f.) Przy wejściu do laboratorium należy zostawić torby i inne przedmioty nie związane z wykonywaniem ćwiczeń.
g.) Niedopuszczalne jest samowolne przenoszenie aparatury pomiarowej z innych stanowisk.
Zauważone braki elementów układu pomiarowego lub nieprawidłowości w działaniu przyrządów należy zgłosić prowadzącemu zajęcia.
h.) W trakcie wykonywania pomiarów należy zachować szczególną ostrożność. Nie wolno dotykać nieizolowanych części urządzeń znajdujących się pod napięciem. Nie wolno dokonywać przełączeń przy włączonym źródle zasilania. Należy zawsze pamiętać, że napięcie to różnica potencjałów, która w szczególnych przypadkach może spowodować przepływ prądu przez ciało człowieka i porażenie.

i.) W przypadku stwierdzenia porażenia prądem lub sytuacji awaryjnej należy bezzwłocznie wyłączyć napięcie najbliższym dostępnym przyciskiem oznaczonym "WB" lub przyciskiem koloru czerwonego na tablicach zasilających stanowiska laboratoryjne.
j.) W trakcie zajęć nie wolno korzystać z telefonów komórkowych.
k.) Z zasadami BHP studenci zapoznaje się podczas pierwszych zajęć z laboratorium.

PODSTAWOWE ZASADY WYKONYWANIA POMIARÓW

Obwody pomiarowe należy łączyć począwszy od torów prądowych (przewody, którymi płynie duży prąd) a dopiero na końcu włączać tzw urządzenia napięciowe (woltomierze, oscyloskopy, rejestratory napięcia itp.). Torów prądowych nie można łaczyć na zaciskach napięciowych.

POMIARY AMPEROMIERZEM I WOLTOMIERZEM ANALOGOWYM

Podstawowymi przyrządami pomiarowymi w laboratorium są amperomierze i woltomierze o ustroju magnetoelektrycznym (amperomierz po lewej stronie):

    

i elektrodynamicznym (po prawej na powyższym rysunku). Typ przyrządu można odczytać z symbolicznego opisu w lewym dolnym rogu skali przyrządu. Należy pamiętać, że przyrząd magnetoelektryczny mierzy wartość średnią, a więc dobrze nadaje się do pomiarów prądów lub napięć stałych, zaś przyrząd elektromagnetyczny mierzy wartość skuteczną, a więc w większości przypadków będzie używany do pomiarów prądów lub napięć przemiennych.
Amperomierz ma rezystancję wewnętrzną bliską zeru, włączany musi być szeregowo z elementem, którego wartość prądu ma pomierzyć.
Woltomierz ma rezystancję ma bardzo dużą rezystancję wewnętrzną, włączany musi być równolegle z elementem, na którego zaciskach ma pomierzyć napięcie.
Pomiar prądu lub napięcia należy w ogólnym przypadku rozpoczynać od nastaw największych zakresów pomiarowych. Zakres wyznacza pokrętło przyrządu. W powyższym przykładzie jest to zakres 5 amperów. Najczęściej przyrząd posiada kilka skal, które mają ułatwić odczyt wartości mierzonej wielkości. Dla przykładu z ostatniego rysunku, wykorzystując górną skalę - odczyt będzie następujący:
75 działek, a więc mierzona wartość prądu wynosi (w przybliżeniu): 5A ,
lub, korzystając z dolnej skali:
60 działek, a więc mierzona wartość prądu wynosi (w przybliżeniu): 5A ,
W celu uzyskania jak najdokładniejszego pomiaru należy dążyć do sytuacji, w której wskazówka przyrządu odchyla się więcej niż 2/3 skali. Dokładność przyrządu określona jest w lewym dolnym rogu, pod skalą przyrządu cyfrą, która oznacza klasę przyrządu, czyli nominalny błąd względny wyrażony w procentach. Większość przyrządów laboratoryjnych ma klasę 0,5 (czyli błąd pomiaru wyniesie 0,5 %).

POMIARY OSCYLOSKOPEM

Oscyloskopem można bezpośrednio pomierzyć jedynie napięcie. Pomiary innych wielkości możliwe są poprzez wykorzystanie odpowiednich przetworników pomiarowych. Pomiar prądu odbywa się zazwyczaj przy wykorzystaniu rezystancyjnego, wyskalowanego, bocznika pomiarowego.
Do przeprowadzenia podstawowych pomiarów niezbędne jest zlokalizowanie trzech funkcji oscyloskopu:
- wzmocnienie (wykorzystywanego kanału pomiarowego) - czyli liczba woltów na działkę na ekranie (1cm w osi pionowej)
- podstawa czasu - czyli liczba sekund na działkę na ekranie (1cm w osi poziomej)
- poziom wyzwalania (ang. "level") - pokrętło, którym (na zasadzie prób i błędów) wyszukuje się poziom wyzwalania, który zsynchronizuje obraz.

Należy pamiętać, że większość tradycyjnych oscyloskopów nie ma separowanych mas sygnałowych, tzn w sytuacji jak na rysunku:

dojdzie do zwarcia przez oscyloskop zacisków oznaczonych symbolami "b" i "d" (przewody podłączone do tych punktów łączą się w jednym potencjale w oscyloskopie).



POMIARY WATOMIERZEM ANALOGOWYM

Zakres pomiarowy watomierza wskazują dwa pokrętła: pokrętło zakresu prądowego i pokrętło zakresu napięciowego. Zakres mocy = zakres prądowy x zakres napięciowy.
Dla przykładu jak na rysunku powyżej zasad odczytu będzie następująca:
Zakres pomiaru mocy (czynej) = 500V x 5A = 2,5kW
100 działek = 2,5kW, a więc mierzona wartość mocy (w przybliżeniu): .

Bez względu na wychylenie wskazówki może dojść do uszkodzenia watomierza, jeśli przekroczony zostanie któryś z zakresów prądowy lub napięciowy. Między innymi dlatego właśnie watomierzowi powinny w obwodzie pomiarowym towarzyszyć amperomierz i woltomierz w. Amperomierz określi wartość prądu płynącego przez uzwojenie prądowe a woltomierz zmierzy napięcie na uzwojeniu napięciowym watomierza. Sposób połączenia takiego układu pomiarowego pokazany jest na poniższym rysunku:

Początki uzwojeń napięciowego i prądowego (oznaczone na watomierzu gwiazdką) są zwarte.


POMIARY KOMPUTEROWYM ANALIZATOREM MOCY

W trakcie ćwiczeń w laboratorium wykorzystywany jest często mikroprocesorowy analizator mocy (VOLTECH). Sposób podłączenia tego rodzaju przyrządu jest podobny do podłączenia watomierza klasycznego. Gwiazdce watomierza tradycyjnego odpowiada zacisk "hi" (high - potencjał wysoki) analizatora. Sonda napięciowa (odpowiednik uzwojenia napięciowego watomierza) jest oznaczona "V", zaś sonda prądowa "A".

GRAFICZNA INTERPRETACJA WYNIKÓW POMIARÓW

Przy interpretacji graficznej wyników należy pamiętać o zamieszczeniu na wykresach krzyżyków pomiarowych, wskazujących dokładność pomiaru w danej osi (dokładność lokalizacji punktu pomiarowego).
Częstym błędem jest wykorzystywanie funkcji sklejanych (spline):

oferowanych przez programy komputerowe - taki wykres może prowadzić do wyciągnięcia mylnych wniosków co do mierzonego procesu. Wykres aproksymowanej zależności powinien przebiegać przez krzyże pomiarowe. Punkty "nie trafiające" w wykres można uznać za błędy grube.

• « poprz.