Stredná priemyselná škola dopravná, Sokolská 911/94, 960 01 Zvolen

Kód ITMS projektu: 26110130667 Názov projektu: Zvyšovanie flexibility absolventov v oblasti dopravy

„Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť/Projekt je spolufinancovaný zo zdrojov EÚ“

UČEBNÉ TEXTY

Pracovný zošit č.6

Vzdelávacia oblasť: Moderné vzdelávanie pre vedomostnú

spoločnosť

Predmet: Elektrotechnické merania

Ročník, triedy: Tretí, triedy III B, III C

Tematický celok: Základné merania

Vypracoval: Ing. Alžbeta Kršňáková

Dátum: 20.1.2015

(Téma)

„Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť/Projekt je spolufinancovaný zo zdrojov EÚ“ Strana 1 z 15

OBSAH

1. TEÓRIA: CIEVKA, MERANIE INDUKČNOSTI CIEVKY .......................................................................... 2

2. LABORATÓRNE CVIČENIE č.6: MERANIE INDUKČNOSTI CIEVKY. VERZIA UČITEĽ ............................ 6

3. LABORATÓRNE CVIČENIE č.6: MERANIE INDUKČNOSTI CIEVKY. VERZIA ŽIAK ............................. 10

4. POUŽITÉ ZDROJE ............................................................................................................................ 14

(Téma)

„Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť/Projekt je spolufinancovaný zo zdrojov EÚ“ Strana 2 z 15

MERANIE INDUKČNOSTI CIEVOK

1. TEÓRIA: CIEVKA, MERANIE INDUKČNOSTI CIEVKY

Cievka je pasívny elektrický prvok, ktorý je v elektrickom obvode charakterizovaný vlastnou

indukčnosťou. Indukčnosť alebo vlastná indukčnosť je fyzikálna veličina, ktorá vyjadruje mieru

množstva magnetického toku vyvolaného daným elektrickým prúdom.

Vlastná indukčnosť sa označuje L a jeho jednotkou je henry [H]

Cievka sa v elektrotechnike využíva trojako:

pre vytvorenie magnetického poľa elektrického prúdu, pričom sa využíva vzniknutá

magnetická sila, vťahujúca jadro (kotvu). Cievka slúži ako elektromagnet.

pre vytvorenie indukcie elektrického prúdu magnetickým poľom – cievka slúži ako induktor.

pre transformáciu napätia v transformátoroch.

Indukčnosť pomocou fyzikálnych parametrov cievky sa vypočíta podľa vzťahu:

kde

je indukčnosť cievky v Henry

je počet závitov cievky (bez rozmeru)

je permeabilita prostredia v Henry na meter (μ = μr*μ0)

je prierez cievky v metroch štvorcových

je dĺžka cievky v metroch

Cievky môžu byť: so železným jadrom

bez železného jadra

Rôzne druhy cievok

Ideálna cievka má nasledovné parametre: R=0; L≠0; C=0

(Téma)

„Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť/Projekt je spolufinancovaný zo zdrojov EÚ“ Strana 3 z 15

Technická cievka má nasledovné parametre: R≠0; L≠0; C=0

Vlastná indukčnosť cievky nie je odpor L[H]

Indukčná reaktancia je jalový odpor XL= 2πfL [Ω]

Náhradná schéma technickej cievky

Z = R + jXL

Vektorový diagram odporov technickej cievky

Odpor v náhradnej schéme cievky bez železného jadra sa označuje R.

R - predstavuje odpor vodiča z ktorého je cievka navinutá.

Jeho hodnota sa získa z merania podľa volt - ampérovej metódy merania malých odporov.

Na určenie parametrov cievky bez železného jadra je potrebné vykonať dve merania.

Prvé meranie pri jednosmernom napájaní: meraním U, I – pre výpočet R.

(Téma)

„Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť/Projekt je spolufinancovaný zo zdrojov EÚ“ Strana 4 z 15

Druhé meranie pri striedavom napájaní: meraním U, I, f, - pre výpočet Z, XL,L.

XL = 2πfL

Odpor v náhradnej schéme cievky so železným jadrom sa označuje RL= R + RFe

R - predstavuje odpor vodiča z ktorého je cievka navinutá,

RFe – stratový odpor zohľadňujúci tepelné straty vznikajúce striedavou magnetizáciou železného jadra.

Hodnota RL sa získa z merania striedavého činného výkonu.

P~ = U~ I~ cosφ pre činný odpor fázový posun medzi napätím a prúdom je 0° preto cos0°= 1

Po dosadení do vzťahu a vyjadrení U~ podľa ohmovho zákona P~ = RL I~ I~1 = RL I~2 vyjadrením

kde sú zohľadnené R aj RFe.

Na určenie parametrov cievky so železným jadrom je potrebné vykonať jedno meranie pri striedavom

napájaní: meraním U, I, P a f – pre výpočet Z, RL, L, XL.

(Téma)

„Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť/Projekt je spolufinancovaný zo zdrojov EÚ“ Strana 5 z 15

XL = 2πfL

(Téma)

„Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť/Projekt je spolufinancovaný zo zdrojov EÚ“ Strana 6 z 15

2. LABORATÓRNE CVIČENIE č.6: MERANIE INDUKČNOSTI

CIEVKY. VERZIA UČITEĽ

ZADANIE ÚLOHY: Oboznámte sa s obsluhou a postupom merania digitálnym LCR metrom. Na

predloženej cievke bez železného jadra a so železným jadrom vykonajte meranie vlastnej indukčnosti

LCR metrom a namerané hodnoty zapíšte do tabuľky.

Zostavte zapojenia na meranie parametrov cievky bez železného jadra a hodnoty z meraní zapíšte do

tabuľky.

Po vsunutí železného jadra do cievky na upravenom zapojení vykonajte meranie parametrov cievky so

železným jadrom.

Z nameraných hodnôt vypočítajte parametre oboch cievok. Nakreslite vektorové diagramy odporov

cievok a v zhodnotení merania porovnajte ich parametre.

SÚPIS PRÍSTROJOV: pre schému 1)

zdroj napätia -

potenciometer -

ampérmeter -

voltmeter -

cievka bez železného jadra -

pre schému 2) zdroj napätia -

frekventomer -

ampérmeter -

voltmeter -

cievka bez železného jadra -

pre schému 3)

zdroj napätia -

frekventomer -

ampérmeter -

wattmeter -

voltmeter -

cievka so železným jadrom –

SCHÉMY ZAPOJENIA:

1) na meranie R cievky bez železného jadra

(Téma)

„Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť/Projekt je spolufinancovaný zo zdrojov EÚ“ Strana 7 z 15

2) na meranie f, Z, L, XL cievky bez železného jadra

3) na meranie f, RL, Z, L, XL

POSTUP PRI MERANÍ:

pomocou digitálneho LCR metra odmerajte indukčnosť predloženej cievky bez železného

jadra a nameranú hodnotu zapíšte do tabuľky T21,

po vsunutí železného jadra do cievky meranie LCR metrom zopakujte a nameranú hodnotu

zapíšte do tabuľky T22,

zapojte schému č.1) a vykonajte meranie na cievke bez železného jadra pri jednosmernom

napájaní,

z nameraných hodnôt vypočítajte R cievky bez železného jadra,

zapojte schému č. 2) a vykonajte meranie na cievke bez železného jadra pri striedavom

napájaní,

z nameraných hodnôt vypočítajte Z, L a XL cievky bez železného jadra,

po vsunutí železného jadra do cievky a zapojenia obvodu podľa schémy č.3) vykonajte

meranie,

z nameraných hodnôt vypočítajte RL, Z, L, a XL cievky so železným jadrom,

nakreslite vektorové diagramy odporov cievky bez železného jadra a tej istej cievky so

železným jadrom,

v zhodnotení merania porovnajte parametre cievky keď je bez železného jadra a so železným

jadrom.

(Téma)

„Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť/Projekt je spolufinancovaný zo zdrojov EÚ“ Strana 8 z 15

TABUĽKY:

T1

Č.M. I [A] U [V] R [Ω]

1

T2

Č.M. αI kI I [A] U [V] αW kW P [W] Z [Ω] RL [Ω] L [H] XL [Ω] f [Hz] Poznámka

1 Bez Fe jadra

2 S Fe jadrom

VÝPOČET:

T1

T21

T22

(Téma)

„Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť/Projekt je spolufinancovaný zo zdrojov EÚ“ Strana 9 z 15

GRAFICKÁ ZÁVISLOSŤ:

ZHODNOTENIE MERANIA: - porovnajte R a RL cievok s a bez železného jadra,

- porovnajte XL cievok s a bez železného jadra,

- ako vplýva železné jadro na veľkosť vlastnej indukčnosti cievky.

(Téma)

„Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť/Projekt je spolufinancovaný zo zdrojov EÚ“ Strana 10 z 15

3. LABORATÓRNE CVIČENIE č.6: MERANIE INDUKČNOSTI

CIEVKY. VERZIA ŽIAK

ZADANIE ÚLOHY: Oboznámte sa s obsluhou a postupom merania digitálnym LCR metrom. Na

predloženej cievke bez železného jadra a so železným jadrom vykonajte meranie vlastnej indukčnosti

LCR metrom a namerané hodnoty zapíšte do tabuľky.

Zostavte zapojenia na meranie parametrov cievky bez železného jadra a hodnoty z meraní zapíšte do

tabuľky.

Po vsunutí železného jadra do cievky na upravenom zapojení vykonajte meranie parametrov cievky so

železným jadrom.

Z nameraných hodnôt vypočítajte parametre oboch cievok. Nakreslite vektorové diagramy odporov

cievok a v zhodnotení merania porovnajte ich parametre.

SÚPIS PRÍSTROJOV: pre schému 1)

zdroj napätia -

potenciometer -

ampérmeter -

voltmeter -

cievka bez železného jadra -

pre schému 2) zdroj napätia -

frekventomer -

ampérmeter -

voltmeter -

cievka bez železného jadra -

pre schému 3)

zdroj napätia -

frekventomer -

ampérmeter -

wattmeter -

voltmeter -

cievka so železným jadrom –

SCHÉMY ZAPOJENIA:

1) na meranie R cievky bez železného jadra

(Téma)

„Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť/Projekt je spolufinancovaný zo zdrojov EÚ“ Strana 11 z 15

2) na meranie f, Z, L, XL cievky bez železného jadra

3) na meranie f, RL, Z, L, XL

POSTUP PRI MERANÍ:

Sem doplňte stručný postup pri meraní.

TABUĽKY:

T1

Č.M. I [A] U [V] R [Ω]

1

T2

Č.M. αI kI I [A] U [V] αW kW P [W] Z [Ω] RL [Ω] L [H] XL [Ω] f [Hz] Poznámka

1 Bez Fe jadra

2 S Fe jadrom

(Téma)

„Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť/Projekt je spolufinancovaný zo zdrojov EÚ“ Strana 12 z 15

VÝPOČET:

T1

T21

T22

(Téma)

„Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť/Projekt je spolufinancovaný zo zdrojov EÚ“ Strana 13 z 15

GRAFICKÁ ZÁVISLOSŤ:

ZHODNOTENIE MERANIA: - porovnajte R a RL cievok s a bez železného jadra,

- porovnajte XL cievok s a bez železného jadra,

- ako vplýva železné jadro na veľkosť vlastnej indukčnosti cievky.

(Téma)

„Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť/Projekt je spolufinancovaný zo zdrojov EÚ“ Strana 14 z 15

4. POUŽITÉ ZDROJE

1. Elektrotechnická měření; BEN – technická literatúra; Praha 2008

2. Vojtech Antošovský - Elektrické merania I; Alfa – press, s.r.o.; Bratislava 2007

3. http://sk.wikipedia.org/elektrotechnika