1

LUCRAREA E 1

METODE DE MSURARE PENTRU REZISTENTA ELECTRICA

1. Chestiuni de studiat 1.1. Metoda direct de msurare. Ohmmetrul. 1.2. Metoda indirect de msurare

2. Mod de experimentare. Metodele directe de msurare utilizeaz aparate special construite n vederea msurrii, prin citire direct, a valorii mrimii msurate (de exemplu: ampermetre, voltmetre, ohmmetre, wattmetre etc.). n cazul msurrii elementelor pasive de circuit, acestea necesit, pentru msurare direct, o energie de activare extern, asigurat de o surs de curent continuu (n cazul msurrii rezistenei electrice) sau de curent alternativ (pentru msurarea impedanei). Lanul de msurare specific aparatului respectiv convertete aceast mrime pasiv ntr-un curent sau o tensiune electric. Un instrument analogic indic direct mrimea msurat, pe o scar gradat, n funcie de legea de dependen obinut. Pentru msurarea rezistenei electrice cele mai ntlnite aparate analogice de acest tip sunt ohmmetrele, care apar, de obicei, n componena multimetrelor analogice, ca funcii ale acestora i megaohmetrele. Metodele indirecte de msurare fac apel la msurarea direct a altor mrimi i determinarea, prin calcul, a valorii mrimii msurate, utiliznd diferite legi i teoreme (legea lui Ohm, teoremele lui Kirchhoff etc.). Aceste metode de msurare sunt laborioase, necesitnd calcule, uneori complicate, dar sunt de nenlocuit la msurarea unor mrimi specifice elementelor neliniare de circuit, caz n care trebuie asigurate condiiile nominale de funcionare. Exemple: msurarea rezistenei unei lmpi cu incandescen, a unui reou electric etc.

2.1. Msurri cu ohmmetrul 2.1.1. Ohmmetrul analogic

Schemele de principiu pentru ohmmetrul analogic, montaj de tip serie i de tip paralel, ncorporate n cadrul unui multimetru (MAVO 35) sunt prezentate n fig.1. Prima operaie, nainte de efectuarea msurrii, o constituie calibrarea: se ajusteaz rezistena R

V cu ntreruptorul K nchis, pn

cnd acul indicator arat reperul zero. Apoi, se conecteaz rezistorului de msurat Rx ( K deschis) i se citete valoarea rezistenei pe scara aparatului, multiplicnd, dac este cazul, cu indicaia comutatorului de domenii.

Fig.1. Ohmmetru analogic: a) schema serie; b) schema paralel.

La ohmmetrul cu schem serie msurarea cu exactitate maxim se efectueaz la mijlocul scrii gradate. De aceea, se alege cu ajutorul comutatorului domeniul de msurare cel mai potrivit pentru msurarea respectiv. Eroarea relativ limit de msurare (pentru multimetrul MAVO-35) se determin cu ajutorul graficului din fig.2.

2

Fig. 2. Variaia erorii relative n funcie de deviaie la multimetrul MAVO - 35, schema serie

Pentru msurarea rezistenelor mici ( 40) se utilizeaz schema paralel (D) a multimetrului. Montajul implic scurtcircuitarea bornelor principale i conectarea rezistorului necunoscut Rx ntre

acestea i borna marcat D.

Se vor msura cu ohmmetrul rezistena electric a elementelor de circuit indicate n laborator i se va determina eroarea relativ de msurare (%)= R/R100 i eroarea absolut

100

/)(

RRRR

.

2.1.2. Ohmmetrul digital

Se vor msura aceleai rezistene electrice cu un ohmmetru digital. Se vor calcula erorile de msurare conform specificaiilor din manualul aparatului (pus la dispoziie n laborator). Comparaie cu rezultatele obinute la msurarea cu ohmmetrul analogic. 2.1.3. Megaohmmetrul

Pentru msurarea rezistenelor de izolaie cu megaohmmetrul, se va verifica iniial starea sursei de alimentare prin apsarea butonul de test. Dac acul deviaz peste semnul rou de pe cadran se poate efectua msurarea. Se conecteaz sondele la rezistena de izolaie de msurat i se apas butonul M(msurare), citindu-se valoarea acesteia. Se msoar diferite rezistene de izolaie: la un transformator electric (miez-primar, miez-secundar, primar-secundar), la o inductivitate mutual, precum i alte rezistene ce vor fi indicate n laborator.

2.2.1 Msurarea prin metoda indirect a rezistenei electrice a unui rezistor se bazeaz pe legea lui Ohm n curent continuu:

X

XX

I

UR

Este necesar a se msura tensiunea electric la bornele rezistorului RX i intensitatea curentului

IX ce parcurge acest rezistor. Deoarece ampermetrul i voltmetrul, utilizate la msurarea acestor

mrimi, nu sunt aparate ideale (rezistenele interne nu au valorile RA= 0, R

V ), nu se pot msura exact, simultan, U

X i I

X. Rezult dou variante de conectare pentru ampermetru i voltmetru:

- montaj amonte - voltmetrul msoar i cderea de tensiune pe ampermetru, iar ampermetrul msoar direct I

X ; metoda conduce la erori mai mici n cazul msurrii rezistenelor mari

( VAX RRR ) ;

- montaj aval - voltmetrul msoar tensiunea UX iar ampermetrul msoar i curentul prin

voltmetru IV; metoda este indicat la msurarea rezistenelor mici ( VAX RRR ) .

3

Fig.3. Schema de montaj pentru msurarea indirect a rezistenei electrice.

Schema de montaj pentru msurarea rezistenei electrice prin metoda indirect a ampermetrului i voltmetrului este prezentat n fig.3.

Precauii n alegerea aparatelor de msurare i a elementelor de reglaj: se aleg aparate care msoar n curent continuu (ampermetre i voltmetre magnetoelectrice);

pornind de la curentul nominal admis de rezistena de msurat se alege domeniul de msurare potrivit pentru ampermetru, iar pentru voltmetru se alege un domeniu de msurare superior valorii tensiunii sursei de alimentare;

reostatul Rh limiteaz curentul prin circuit la valoarea dorit, curent ce trebuie s fie mai mic dect

curentul nominal al reostatului.

Se vor msura rezistoarele indicate n laborator, inclusiv o rezisten neliniar, att prin montaj amonte ct i prin montaj aval. Datele obinute se trec n tabelul 1, mpreun cu rezultatele obinute

prin calcul pentru rezistena RX i pentru eroarea relativ limit de msurare

R

R

X

X

% .

Tabel 1.

Rezistena msurat

U I RA R

V R

X R

R

cV c

A

V A % % %

amonte

aval

Relaii de calcul:

montaj amonte:

;I

IRUR AX

1001(%)

X

A

X

X

R

R

I

I

U

U

R

R;

montaj aval:

;

V

X

R

UI

UR

1001%

V

X

X

X

R

R

I

I

U

U

R

R.

Erorile relative limit cu care se msoar tensiunea, respectiv intensitatea curentului, sunt determinate n funcie de indicii claselor de exactitate cV i cA ai celor dou aparate, ca fiind:

;100

max

U

Uc

U

U V

;100

max

I

Ic

I

I A

Pentru a pune n eviden eroarea de metod (acreditarea rezultatului I

URX n loc de

valorile corecte) se vor calcula erorile relative de metod :

R

R

R

R

X

X

A

X

'

amonte 100(%) ; R

R

R

R R

X

X

X

X V

aval

100(%).