EMM - Usmeni

1. Mjerni transformatori (openito, namjena, vrste, dijelovi)

- mjerni transformatori se upotrebljavaju za proirenje mjernog opsega mjernih instrumenata i za

sigurno odvajanje, odnosno izoliranje mjerila i zatitnih ureaja od dijelova mjernog kruga koji su na

visokom naponu

- omoguuju daljinsko mjerenje jer se signal moe prenositi na veliku udaljenost (vie stotina metara)

do mjerila ili zatitnog ureaja

- prema vrsti veliine koja se s pomou njih mjeri dijele se na : STRUJNE i NAPONSKE

- sastoje se od magnetske jezgre, primarnog i sekundarnog namota koji su meusobno elektriki

izolirani

2. Strujni transformatori (nain spajanja, osnovne znaajke,)

- transformira izmjenine struje na vrijednosti prikladne za mjerenje obino struje iznosa 5A (1A)

- kad se struje mjere u visokonaponskim mreama, onda slui i za izoliranje mjerila i zatitnih ureaja

od visokog napona

- primar strujnog transformatora se ukljuuje u seriju s troilom iju struju treba mjeriti

ZNAAJKE STRUJNIH TRANSFORMATORA

- definicije i normizirane vrijednosti strujnih transformatora definirane su meunarodnim normama

odnosno normama pojedinih drava

- najznaajnije znaajke i definicije:

- najvii napon opreme, odreuje stupanj izolacije izmeu primara i sekundara (od niskih

napona do visokih od stotina kV)

- razred tonosti od 0,1 do 5 (za obraun elektrine energije na visokim naponima rabe se

mjerni transformatori razreda tonosti 0,2 i 0,5)

- nazivna primarna struja (10-12,5-15-20-25-30-40-50-60-75-100A i dekadski viekratnici)

- nazivna sekundarna struja (1-2-5A)

- nazivna snaga u VA; normizirane vrijednosti su: 2,5-5-10-15-30 VA

3. Strujna i fazna pogreka (idealni transformator, nadomjesna shema i fazorski dijagram

realnog strujnog transformatora).

- strujna pogreka je pogreka koju strujni transformator unosi u mjerenje efektivne vrijednosti struje;

iskazano u postocima u odnosu na primarnu struju dana je izrazom:

- Fazna pogreka je fazna razlika izmeu fazora primarne i sekundarne struje. Iskazuje se u kutnim

minutama.

- idealnim transformatorom smatramo onaj transformator ija je struja magnetiziranja jednaka nuli, i u

kojem ne nastaju nikakvi padovi napona jer magnetska jezgra ima beskonanu magnetsku vodljivost, a

namoti imaju beskonanu elektriku vodljivost i nemaju rasipnih tokova

- nadomjesna reaktancija realnog transformatora je dana slikom (sekundarne vrijednosti su svedene na

primarnu stranu):

- uzroci nastanka strujne i fazne pogreke najlake se mogu objasniti fazorskim dijagramom realnog

transformatora, pri emu su sekundarne veliine transformirane na primarnu stranu

4. Vrste strujnih transformatora (za mjerenje, za zatitu, idealne karakteristike).

- prema namjeni razlikuju se strujni transformatori za mjerenje i strujni transformatori za zatitu

- Za strujne transformatore za mjerenje je karakteristian faktor sigurnosti (FS). Faktor sigurnosti je

omjer nazivne granine primarne struje i nazivne primarne struje. Vrijednost FS-a je normizirana, te

iznosi 5 i 10. to je faktor manji, bolja je zatita mjerila.

- Strujni transformatori za zatitu su predvieni za prikljuak zatite (releji), pa trebaju ispravno mjeriti

struje pri optereenju. Definirana je najvea vrijednost primarne struje uz koju transformator

zadovoljava u pogledu tonosti i ta se vrijednost zove nazivna granina primarna struja tonosti. Omjer

izmeu te i nazivne struje se naziva granini faktor tonosti ije vrijednosti mogu biti 5, 10, 15, 20 i 30.

5. Znaajke strujnih transformatora (najvii napon opreme, razred tonosti, nazivna primarna

struja, nazivna sekundarna struja, nazivna snaga, teret).

1. najvii napon opreme odreuje stupanj izolacije izmeu primara i sekundara;

2. nazivna primarna struja normizirane vrijednosti su: 10 12,5 15 20 25 30 40 50 60

75 [A] ; dalje viekratnici od 10 sve do 5.000 A

3. nazivna sekundarna struja normizirane vrijednosti su: 1 - 2 5 [A];

4. nazivna snaga u VA normizirane vrijednosti su: 2,5 5 10 15 30 [VA]; nazivna snaga je

vrijednost prividne snage koju transformator daje sekundarnom strujnom krugu, uz uvjete pri nazivnoj

sekundarnoj struji i nazivnom teretu

5. razred tonosti - od 0,1 - 5% (za obraun elektrine energije na visokim naponima 0,2 ili 0,5)

6. teret strujnih transformatora je impedancija koja se prikljuuje izmeu stezaljki i sekundara-> teret =

0 kada su stezaljke kratko spojene.

6. Strujni transformatori za mjerenje (faktor sigurnosti, nazivna granina primarna struja,

ovisnost granine pogreke o struji i teretu)

Za strujne transformatore za mjerenje je karakteristian faktor sigurnosti (FS). Faktor sigurnosti je

omjer nazivne granine primarne struje i nazivne primarne struje. Vrijednost FS-a je normizirana, te

iznosi 5 i 10. to je faktor manji, bolja je zatita mjerila.

Nazivna granina primarna struja je vrijednost primarne struje pri kojoj je sloena pogreka pri

nazivnom teretu = -10%

7. Oznaavanje stezaljke strujnih transformatora.

8. Naponski transformatori (nain spajanja, osnovne znaajke, naponska i fazna pogreka)

- s pomou naponskih transformatora se naponi visokih iznosa transformiraju na napone prikladne za

mjerenje - nazivni sekundarni naponi su za dvopolno izolirane naponske transformatore obino 100 V

(ponekad 110 V ili 200 V), a za jednopolno izolirane transformatore 100 / 3 V (110 / 3 V, ili 200

/ 3 V)

- primar naponskog transformatora se prikljuuje paralelno troilu iji se iji se napon eli mjeriti;

primarna struja kroz naponski transformator mora biti zanemarivo malena prema struji troila (isto kao

kod voltmetra)

- razlikujemo induktivne i kapacitivne naponske transformatore

Naponska pogreka je pogreka koju naponski transformator unosi u mjerenje efektivne vrijednosti

napona.

ku nazivni omjer transformacije

U1 efektivna vrijednost primarnog napona

U2 efektivna vrijednost sekundarnog napona

Fazna pogreka je fazna razlika izmeu primarnog i sekundarnog napona. Pozitivna je kada fazor

sekundarnog napona prethodi fazoru napona.

Naponska i fazna pogreka ovise o djelatnim otporima, rasipnim induktivitetima, struji magnetiziranja,

primarnom naponu i frekvenciji.

9. Vrste naponskih transformatora (za mjerenje, za zatitu, induktivni dvopolno i jednopolno

izolirani, kapacitivni)

Naponski transformatori za mjerenje

- trebaju zadovoljavati uvjete razreda tonosti

pri naponima od 80% do 120% nazivnog

napona i uz terete izmeu 25% i 100%

nazivnog s induktivnim faktorom snage 0,8

- razvrstani su 5 razreda tonosti: 0,1; 0,2; 0,5;

1; 3

Naponski transformatori za zatitu

- imaju samo dva razreda tonosti 3P i 6P

- 3P .naponska granina pogreka 3%;

fazna 120 min

Jednopolno izolirani NT jednofazni

transformatori iji je jedan kraj primarnog

namota predvien za izravno uzemljenje.

Dvopolno izolirani naponski transformatori

imaju sve dijelove primarnog namota izolirane

od sekundarnog namota i uzemljenih dijelova

izolacijom koja odgovara deklariranom

stupnju izolacije transformatora.

NAPONSKI TRANSFORMATORI -

KAPACITIVNI - sastoje se od kapacitivnog djelila i

elektromagnetske jedinice; rabe se za mjerenje

izmjeninih napona, obino viih od 100 kV;

kondenzatori su obino u porculanskom

izolatoru ispunjenom uljem

- C2 je znatno veeg kapaciteta od C1

- dalje poboljanje je dobiveno dodavanjem

induktiviteta L ispred transformatora, ime se

unutarnja impedancija djelila bitno smanjuje

sklop radi u serijskoj rezonanciji i osjetljiv je

na promjenu frekvencije

10. Znaajke naponskih transformatora (nazivni primarni i sekundarni naponi, nazivni faktor

napona, razred tonosti, nazivna snaga, teret).

- nazivni primarni napon (irok raspon od NN do vie stotina kV)

- nazivni sekundarni napon (za dvopolno izolirane naponske transformatore obino 100 V (ponekad

110 V ili 200 V), a za jednopolno izolirane transformatore 100/ 3 V (110/ 3 V, ili 200/ 3 V)

- nazivni faktor napona faktor kojim se mnoi nazivni primarni napon pri tom naponu NT mora

zadovoljiti zahtjeve u pogledu tonosti i zagrijanja

- nazivna snaga u VA (10-25-50-100-200-500 a i drugi) to je snaga koju transformator daje

sekundarnom krugu pri nazivnom sekundarnom naponu i prikljuenom nazivnom teretu uz

induktivni faktor snage 0,8

- razred tonosti (od 0,1 do 6)

- Teret je admitancija. Teret je jednak nuli kada su stezaljke sekundara otvorene.

11. Oznaavanje stezaljki naponskih transformatora, nain spajanja i primjena naponskih

transformatora.

Sekundarni krug naponskog transformatora ne smije se kratko spojiti zbog opasnosti od oteenja. Kod srednje naponskih (1kV 35kV) se primar prikljuuje preko osiguraa. Svi metalni dijelovi

koji normalno nisu na naponu trebaju biti uzemljeni.

12. Analogni osciloskop (blok shema).

13. Pasivna naponska sonda i njeno ugaanje (frekvencijski kompenzirano djelilo).

- zadaa kompenziranog dijelila jest priguivanje napona neovisno o frekvenciji odnosno jednako

oslabljivanje svih frekvencijskih komponenti

- je li sonda kompenzirana provjerava se odzivom na pravokutni signal

- mogue su tri situacije

- kompenzacija se postie laganim zakretanjem trimer kondenzatora na sondi

14. Mjerenje napona, vremena, mjerenje faznog pomaka i vremena porasta naponskog

impulsa.

- s pomou osciloskopa se mjeri napon ili vrijeme

- sva ostala mjerenja su bazirana na ove dvije mjerne veliine ili usporedbi veliina na raznim

ulaznim kanalima

- prije ikakvog mjerenja u Y t nainu rada potrebno je postii mirnu sliku na zaslonu

- mjerenje napona s pomou osciloskopa se svodi na mjerenje napona od vrha do vrha Upp ili

odreivanja veliine istosmjerne komponente

- ako na sondi pie npr. 10x onda jo pomnoimo s 10

- mjerenje vremena:

Fx koeficijent horizontalnog otklona

- mjerenje faznog pomaka se svodi na mjerenje vremena izmeu istovrsnih toaka signala.

- mjerenje vremena porasta naponskog impulsa:

15. Znaajke analognih osciloskopa.

A) Sustav za vertikalni otklon:

- irina frekvencijskog pojasa (od DC do fg), ili vrijeme porasta (zgodnije kada elimo

promatrati ili mjeriti impulsne signale)

- opseg biranja koeficijenta vertikalnog otklona FY

- max. ulazni napon

- granine pogreke (tonost)

- ulazna impedancija

- broj kanala

- naini rada (Y1, Y2, ALT., CHOP., ADD., Y2 INVERT.)

B) Vremenska baza

- opseg biranja koeficijenta horizontalnog otklona Fx, tj. trajanja pilastog napona

- granine pogreke (tonost)

- naini rada (X-Y, VREMENSKA LUPA x2, x5, x10)

- naini sinkronizacije

16. Digitalni osciloskop (blok shema).

17. Uzorkovanje u realnom vremenu, uzorkovanje u ekivalentnom vremenu.

UZORKOVANJE je pamenje razine napona u odreenom trenutku vremena.

- Koriste se dva naina uzorkovanja: uzorkovanje u realnom vremenu i u ekvivalentnom vremenu

-pri UZORKOVANJU U REALNOM VREMENU

(RT, engl. real-time sampling) toke se uzorkuju u

nizu, nakon jednog okidnog impulsa sklopa za

sinkronizaciju. Uzorkovanje u realnom vremenu trai

od signala da bude periodian, ponovljiv. Uzorci se

uzimaju ili slijedno ili sluajno. Teorijski je

minimalni broj uzoraka u jednoj periodi dva

(Nyquist-ovo pravilo)

UZORKOVANJE U EKVIVALENTNOM VREMENU

- uzorci se uzimaju kroz nekoliko perioda ponavljajueg signala i sastavljaju u jednu sliku i mogu se

uzimati

slijedno ili sluajno

18. Patvorenje signala (aliasing).

Frekvencija uzorkovanja mora biti 2,5 puta vea od frekvencije signala.

Ako je frekvencija signala via dolazi do aliasing efekta.

Da se ovo izbjegne ugrauje se

niskopropusni filter prije A/D

pretvornika.

19. Znaajke digitalnih osciloskopa.

-budui digitalni osciloskopi sadre analogne i digitalne sklopove, znaajkama koje opisuju svojstva

analognih osciloskopa dodaju se jo I znaajke koje se odnose na digitalne dijelove

- dodatne znaajke jesu:

- frekvencija uzorkovanja (broj uzoraka u sekundi) ili digitalizacije,

- vertikalno razluivanje (daje se brojem bita u digitalnoj rijei)

- duljina zapisa (kapacitet memorije); to je ustvari broj digitalnih rijei (toaka) u memoriji

kojima se pamti oblik signala.

- sustavi za komunikaciju (GPIB, RS-232, USB)

- digitalnim se osciloskopima osim automatskog postavljanja mirne slike, te promatranja i mjerenja

raznih parametara signala, signali mogu matematiki obraivati: zbrajati, oduzimati, mnoiti,

integrirati, diferencirati.

20. Prednosti i mane digitalnih osciloskopa.

PREDNOSTI digitalnih osciloskopa u odnosu na analogne jesu:

trajno pamenje signala

prijenos podataka o signalu na raunalo (sloena obrada mjerenja)

automatizirano mjerenje

zapisivanje na papir

informacija o signalu prije okidnog

vee mogunosti sinkronizacije, tj. okidnog sklopa,

DOS s FFT analizom mogu prikazati signal u vremenskoj i frekvencijskoj domeni,

kontinuirani prikaz vrlo sporih pojava (engl. roll-mode); prikaz je slian pisanju olovke po

papiru koji se odmotava,

prikaz slike u boji

MANE DIGITALNIH OSClLOSKOPA

skupi su

sporo obnavljanje slike (uobiajena brzina obnavljanja je oko 10 slika u sekundi, dok je kod

analognih ta brzina oko 200 000 uzoraka/s);

21. Osnove mjerenja snage.

- elektrina snaga (P ) je brzina proizvodnje ili potronje elektrine energije (W ):

- jedinica za snagu je vat (W)

- elektrina se snaga mjeri vatmetrom;

- vatmetar se moe definirati kao mnoilo dva signala (napona i struje)

- vatmetar ima dva svitka i etiri stezaljke: dvije strujne i dvije naponske

- strujni svitak vatmetra se spaja u seriju troilu (kao ampermetar), a naponski svitak paralelno

troilu (kao voltmetar)

- pokazivanje vatmetra proporcionalno je umnoku struje i napona

Pri promjenjivoj struji i naponu mijenja se i snaga, jer je u svakom trenutku jednaka umnoku

trenutnih vrijednosti struje i napona: p=u*i

-Srednja vrijednost snage kroz jednu periodu jednaka je:

-gdje su U i I efektivne vrijednosti napona i struje, a cos je faktor snage pri sinusnom obliku

napona i struje. Tu srednju vrijednost snage zovemo djelatna snaga

- izmjeninu komponentu snage zovemo jalovu (ili reaktivnu) snagu. Ona predstavlja dio energije

koji bez gubitaka oscilira izmeu izvora i troila, i jednaka je:

- umnoak efektivne vrijednosti napona i struje nazivamo prividna snaga (S ).

Meusobna povezanost sve tri snage je kvadratna:

22. Vrste vatmetara (elektromehaniki, elektroniki analogni, analogno digitalni i digitalni)

ELEKROMEHANIKI - elektromehanika pretvorba, 2 svitka 4 stezaljke

23. Moderni digitalni vatmetar (DSP, analizator snage).

- mjerenje s digitalnim vatmetrima je jednostavnije, bre i komfornije, jer moderni digitalni vatmetri

automatski odabiru strujna i naponska podruja, mjere i pokazuju napon, struju i djelatnu snagu, te

raunaju jalovu snagu, prividnu snagu i faktor snage; imaju i meusklopove za serijsko i paralelno

povezivanje s raunalom, to omoguuje automatsko mjerenje, brzu obradu i prikaz mjernih

rezultata, te automatsko pisanje izvjetaja**

- moderni digitalni vatmetar nakon prilagoenja razine napona i struje u ulaznim analognim

sklopovima

istovremeno uzorkuje trenutne vrijednosti napona i struje (oko tisuu puta u trajanju jedne periode)

Analizatori snage su digitalni voltmetri s dodatnim funkcijama mjerenja npr. viih harmonika

napona i struje, odreivanje izoblienja napona i struja...

24. Mjerenje djelatne snage u istosmjernom strujnom krugu (U-I i vatmetarska metoda,

naponski i strujni spoj).

U-I METODA:

VATMETARSKA METODA:

25. Mjerenje djelatne snage u izmjeninom jednofaznom strujnom krugu.

26. Mjerenje djelatne snage pri velikim strujama i naponima (procjena mjerne nesigurnosti

mjerenja djelatne snage s pomou mjernih transformatora).

- pri mjerenju djelatne snage U IZMJENINOM

JEDNOFAZNOM STRUJNOM KRUGU S

VELIKIM STRUJAMA I VISOKIM

NAPONIMA rabe se strujni i naponski

transformatori, koji prilagouju struje I napone

na prikladnu razinu i izoliraju mjerne instrumente

od dijelova mjernog kruga na visokom naponu

27. Mjerenje djelatne snage troila s malenim faktorom snage (fazna pogreka).

- pri mjerenju snage troila s malim faktorom snage i s pomou mjernih transformatora, posebnu

panju treba posvetiti analizi pogreke uzrokovane faznim pogrekama mjernih transformatora

Pri cos manjem od 0,1 pogreka aproksimacije je manja od 0,05%

Ako raspolaemo umjernim krivuljama mjernog transform. pogreke moemo smanjiti ispravkom.

28. Mjerenje djelatne snage trofaznih troila metodom tri vatmetra u etvorovodnom

trofaznom sustavu.

- trofazni sustavi mogu biti etverovodni i trovodni.

- etvorovodni trofazni sustavi se primjenjuju u distributivnim mreama niskog napona, gdje se

troila u pravilu prikljuuju na jednu od tri faze i nulvodi (220 V). Ti su sustavi obino i

nesimetrini.

- spoj za mjerenje djelatne snage u everovodnom trofaznom sustavu s tri vatmetra:

29. Mjerenje djelatne snage trofaznih troila metodom tri vatmetra s pomou mjernih

transformatora u etvorovodnom trofaznom sustavu.

- kada su struje i naponi vei od nazivnih struja i napona vatmetra, primjenjuju se mjerni

transformatori

30. Mjerenje djelatne snage trofaznih troila metodom tri vatmetra u trovodnom trofaznom

sustavu.

- trovodni se sustavi primjenjuju u mreama visokog napona i simetrinim mreama niskog i

srednjeg napona (npr. pri prikljuivanju trofaznih motora ili veih trofaznih troila).

31. Mjerenje djelatne snage trofaznih troila metodom tri vatmetra s pomou mjernih

transformatora u trovodnom trofaznom sustavu.

32. Mjerenje djelatne snage Aronovim spojem (dokaz).

Metodom dva vatmetara mjeri se snaga TROFAZNIH SUSTAVA BEZ NULVODIA (trofaznih

trovodnih). Strujne svitke vatmetra spoji se u dvije faze, a naponske na linijski napon, i to tako da se

oznaena stezaljka (poetak naponskog svitka) spoji na fazu u kojoj se nalazi strujni svitak, a druga

stezaljka na treu fazu u kojoj nije prikljuen niti jedan strujni svitak vatmetra. Treba paziti da se

oba vatmetra spoje na isti nain (s obzirom na ulaz struje u vatmetar). Zbroj izmjerenih djelatnih

snaga oba vatmetra jednaka je ukupnoj snazi trofaznog troila. Ukoliko se kazaljka jednog vatmetra

otklanja ulijevo potrebno je prespojiti strujnu granu vatmetra (prije toga iskljuiti napajanje).

Mogue posljedice su ne pridravanja otklona su proboji izolacije i vea pogreka mjerenja. Snaga

izmjerena vatmetrom kojemu je promijenjen smjer struje (u naponskom ili strujnom svitku) ulazi u

rezultat s negativnim predznakom, pri tome su i1, i2, i3 fazne struje, u1, u2, u3 fazni naponi, u13, u23 linijski naponi, a p1, p2 trenutne vrijednosti snage koju mjere vatmetri W1 i W2. Zbroj pokazivanja

oba vatmetra jednak je srednjoj vrijednosti djelatne snage svih triju faza (integral).

33. Mjerenje jalove snage Aronovim spojem.

34. Mjerenje faktora snage simetrino optereenog trofaznog trovodnog sustava.

35. Mjerenje jalove snage (openito)

- mjerni instrumenti koji mjere jalovu snagu zovu se VARMETRI

- jalovu snagu izravno mjere indukcijski mjerni instrumenti

- kod tih je mjerila otklon kazaljke razmjeran umnoku struja kroz njegove svitke, i sinusa faznog

pomaka izmeu struja

- za mjerenje jalove snage jednofaznih sustava su se ee primjenjivali elektrodinamski vatmetri

- s elektrodinamskim varmetrima sa sklopom za zakretanje faze jalova se snaga tono mjeri samo pri

frekvenciji za koju je varmetar ugoen, jer zakretanje faze sklopa ovisi o frekvenciji

- varmetri se prikljuuju na jednak nain kao vatmetri pri mjerenju djelatne snage. U trofaznom je

sustavu, pri mjerenju s tri varmetra, jalova snaga trofaznog troila jednaka:

Q = Q1 +Q2 +Q3

36. Mjerenje jalove snage metodom tri vatmetra (uvjet).

UVJET simetrino optereenje sustava

37. Osnove mjerenja elektrine energije.

ELEKTRINA ENERGIJA - veliina koja karakterizira sposobnost elektrikog sustava da vri rad

- mjerna jedinica elektrine energije je Ws, no u praksi se najee primjenjuje kWh.

- potroak elektrine energije se mjeri mjerilima elektrine energije koja mogu biti lektromehanika

i elektronika

Energija (W ) je integral snage po vremenu:

38. Mjerila izmjenine elektrine energije (naelo).

Mjerila izmjenine elektrine energije moraju biti tona i pouzdana zbog obrauna potroka

elektrine energije. Zbog toga je tonost propisana:

- za NN mree razred tonosti je 2 ili manji;

- za VN mreama razred tonosti je 0,5 i 0,2.

U mreama izmjenine energije rabe se mjerila za radnu, jalovu i prividnu energiju, a osim toga

mogu biti jednofazna ili trofazna, a mogu biti i jednotarifna, dvotarifna ili vietarifna. Tarife se

koriste zato da se ujednai potronja el. energije kroz cijeli dan. U mjerni krug se spajaju na jednak

nain kao i vatmetri.

39. Elektronika mjerila elektrine energije (blok shema, prednosti).

- osim to su skuplja, elektronika mjerila elektrine energije imaju niz prednosti u odnosu na

elektromehanika:

veu tonost kroz cijelo mjerno podruje,

veu preopteretivost,

niu vlastitu potronju,

niu struju pokretanja (manje od 0,5 %, a kod elektromehanikih manje od 1 % osnovne

struje)

neosjetljivi na poloaj,

niz dodatnih mogunosti

40. Vrste elektromehanikih instrumenata za mjerenje efektivne vrijednosti napona.

- to su instrumenti koji imaju odziv na efektivne vrijednosti napona (instrument s pominim

eljezom, elektrodinamski, elektrostatski, bimetalni, instrument s termopretvornikom)

41. Elektromehaniki instrument s odzivom na ispravljene srednje vrijednosti.

Srednje vrijednosti izmjeninih ispravljenih napona mjeri instrument s pominim svitkom,

magnetom i ispravljaem.

42. Vrijednosti izmjeninih signala koje se mjere digitalnim multimetrima (ispravljene

srednje, RMS, True RMS, TRMS (DC+AC))

- prvi digitalni instrumenti mjerili su samo istosmjerne napone (DVM)

RMS efektivna vrijednost

TRMS prava efektivna vrijednost

TRMS (AC+DC) - Efektivna vrijednost pulsirajueg signala

43. Sistematska pogreka mjerenja napona voltmetrima.

Voltmetrom se mjeri razlika potencijala izmeu dvije toke strujnog kruga.

Prema Theveninovom teoremu svaki strujni krug izmeu dvije toke moe se nadomjestiti s

elektromotornom silom i unutarnjim otporom, te emo to tu iskoristiti.

Zbog svog unutranjeg otpora voltmetar mjeri manji napon. Sistemska pogreka ovisi o E

V

R

R (to je

omjer vei, manja je pogreka).

44. Mjerenje visokih napona (djelila)

- za mjerenje visokih istosmjernih napona i

izmjeninih napona niske frekvencije (npr. 50

Hz) upotrebljavaju se otpornika djelila

-za mjerenje izmjeninih napona

upotrebljavaju se kondenzatorska i induktivna

djelila i naponski transformatori, a za mjerenje

istosmjernih i izmjeninih napona u irokom

frekvencijskom rasponu (mjerenje prijelaznih

pojava, promatranje oblika napona

osciloskopom) kombinirana frekvencijski

kompenzirana djelila

45. Mjerenje malih napona.

- niski se naponi mjere elektronikim analognim i digitalnim voltmetrima

- mjerenja niskih napona su osjetljiva na smetnje, koje mogu biti magnetskog, elektrinog ili

elektromagnetskog porijekla

- izvor smetnji moe biti: naponski izvor u mjernom krugu, mjerni instrument, spojni vodii izmeu

izvora i instrumenta i vanjski izvori (umjetni i prirodni)

- vana znaajka voltmetara za niske napone je faktor potiskivanja smetnji, koji se iskazuje

decibelima (dB); to je faktor potiskivanja smetnji vei, lake je ispravno izmjeriti niske napone

46. Mjerenje visokih istosmjernih i izmjeninih napona.

- u visokonaponskim laboratorijima se upotrebljavaju kuglasta iskrita za mjerenje visokih

istosmjernih i tjemenih vrijednosti izmjeninih napona ; metoda je jednostavna i pouzdana; koristi se

za napone vie od 50 kV

47. Mjerenje istosmjernih i izmjeninih struja (suotpornici).

-ampermetri za istosmjerne i izmjenine struje reda mA do nekoliko desetaka ampera obino se

izvode sa suotpornicima

- instrumentom se u stvari mjeri pad napona na suotporniku

(mjernom otporniku) kroz koji tee mjerena struja; pad napona je u

istosmjernim analognim ampermetrima obino 60 mV ili 150 mV,

dok u digitalnim ampermetrima moe biti vii ili nii

-za mjerenje velikih istosmjernih struja koriste se suotpornici koji su odvojeni od instrumenta

- suotpornici se upotrebljavaju i za mjerenje izmjeninih struja u irokom frekvencijskom opsegu

(do 1 GHz) i impulsnih struja velike strmine (do 1011 A/s)

48. Sistematska pogreka zbog unutarnjeg otpora ampermetra.

U mjerenju struje pomae nam Nortonov teorem (svaki strujni krug se moe nadomjestiti strujnim

izvorom i unutranjim otporom izvora).

Pogreka je manja to je R

A manji.

49. Strujna klijeta (ne zahtijevaju prekid strujnog kruga).

Strujna klijeta obino su namijenjena mjerenju veih struja (10 A do 1000 A); najee rade po

naelu strujnog transformatora ili Hallovog efekta

- magnetska jezgra strujnih klijeta moe se rastvoriti i tako obuhvatiti vodi bez prekidanja strujnog

kruga

50. Strujna klijeta s Hallovim osjetnikom.

Strujna klijeta obino su namijenjena mjerenju veih struja (10 A do 1000 A); najee rade po

naelu strujnog transformatora ili Hallovog efekta

Ako elimo mjeriti pulsirajue pojave koristit emo Hallov osjetnik. Ima graninu pogreku od oko

1%. Osjetljivost struje se moe poveati poveanjem namota.

- vodi kroz koji tee struja obuhvaa se magnetskom jezgrom sa zranim rasporom u kojemu se

nalazi Hallov osjetnik; jakost magnetskog polja u rasporu jezgre razmjerna je jakosti mjerene struje;

Hallov napon razmjeran je umnoku struje kroz osjetnik i na nju okomitog magnetskog polja

51. Mjerenje struje mjerilom magnetskog napona (Rogowski svitak s i bez integratora).

Mjerilom magnetskog napona (Rogowskijevim svitkom) mogu se mjeriti trenutne vrijednosti

struje, strujni impulsi i izmjenine struje (od 100 A do vie stotina kA)

Dugaki jednoliko i gusto namotani svitak namotan na savijenu nemagnetsku jezgru. Moe mjeriti

struje i bez integratora, ali samo izmjenine poznate frekvencije.

52. Mjerenje vrlo velikih otpora (npr. otpora izolacije).

Kod mjerenja velikih otpora treba voditi rauna o unutranjem otporu mjerila, otporima izolacije

prikljunih vodia i otporu izolacije prema zemlji i kliznim strujama (voenje po povrini izolatora).

Polarizacijom nazivamo pojavu zakretanja postojeih elektrinih dipola u smjeru polja i stvaranje

novih elektrinih dipola pod utjecajem elektrinog polja. Ovisi o strukturi izolacije (ostarjelosti),

temperaturi i o vlanosti izolacije. Temperatura znatno utjee na otpor izolacije.

53. Mjerenje malih otpora (npr. mjerenje otpora namota).

Kod mjerenja malih otpora treba voditi rauna o nainu prikljuivanja (otpor prikljunih vodia i

kontaktnih spojeva), temperaturi...

Voltmetar je prikljuen preko

iljaka koji su pritisnuti izravno na

svornike, pa milivoltmetar ne

mjeri pad napona na prelaznim

otporima R'

K. Ovo razmatranje

vrijedi i kada male otpore mjerimo

pomou ostalih metoda za

mjerenje malih otpora

(Thompsonov most i

kompenzacijska metoda).

54. Mjerenje djelatnog otpora svitka s velikim induktivitetom (posebna izvedba prekidaa).

55. Mjerenje otpora s pomou digitalnog multimetra u dvoinom i etveroinom spoju

Metoda dviju stezaljki se primjenjuje za mjerenje otpora veih od 100 , a i za manje

vrijednosti otpora ukoliko se ne zahtijeva velika tonost

Metoda etiriju stezaljki se primjenjuje pri tonim mjerenjima malih otpora - otpori strujnih

vodia i kontakata u strujnom krugu ne utjeu na tonost mjerenja, jer se pad napona mjeri izmeu

naponskih stezaljki koje su spojene s mjerenim otporom posebnim naponskim vodiima, a otpori tih

vodia zanemarivo su mali prema unutarnjem otporu digitalnog voltmetra

56. Neuravnoteeni mjerni mostovi

Nain na koji neuravnoteen most radi je izravnim mjerenjem razlike napona Vx. U praksi se takvi

mostovi izvode sa sva etiri otpora istog nazivnog iznosa, uz injenicu da jedan ili vie otpornika

ima promjenu otpora u ovisnosti o promjeni neke fizikalne veliine ( Rx = R0 R ). Kako se otpor

promijenio za R, napon na mjernoj dijagonali e se razlikovati od nule te se iz te vrijednosti moe

izraunati vrijednost promjene tog otpora. Ovisnost napona mjerne dijagonale o promjeni otpora R

moe se prikazati kao:

Ukoliko je promjena puno manja od ukupne vrijednosti otpornosti (R

57. Kakrakteristine veliine i parazitne veliine realnih pasivnih elemenata elektrikih

krugova.

Realni elementi elektrinih krugova redovito imaju sva tri parametra (R, L i C). Postoje

karakteristine veliine (otpornik otpor, ...) i parazitske veliine (otpornik kapacitet i

induktivitet).

Kod ianih otpornika dolazi vie do izraaja induktivitet.

58. Nadomjesne sheme i ovisnosti impedancije o frekvenciji (otpornika, kondenzatora, svitka).

OTPORNIK:

KONDENZATOR:

SVITAK:

59. Faktor gubitaka, faktor dobrote.

FAKTOR GUBITAKA, D , je definiran kao:

Faktor gubitaka se primjenjuje kao mjera istoe kondenzatora. to je faktor gubitaka manji, realni

je kondenzator blii idealnom kondenzatoru koji ima samo karakteristinu veliinu (kapacitet), i

nema parazitskih veliina.

FAKTOR DOBROTE, Q , je definiran kao:

i primjenjuje se kao mjera dobrote svitka. to je faktor dobrote vei, realni je svitak blii po

karakteristikama istom induktivitetu

60. Mjerenje impedancije U-I metodom (mjerenje karakteristinih veliina istih otpornika,

svitka i kondenzatora.

Kada su pasivni elektriki elementi "isti", tj. kada

su parazitski parametri zanemarivo maleni,

mjerenjem napona i struje moe se odrediti

karakteristina veliina (djelatni otpor), a

dodatnim mjerenjem

frekvencije (sinusnog signala), mogu se odrediti

karakteristine veliine svitka (induktivitet) i

kondenzatora (kapacitet).

61. Mjerenje kapaciteta U-I metodom i utjecaj izoblienja napona na mjerni rezultat.

Kada su gubici u kondenzatoru zanemarivi, kapacitet se moe odrediti mjerenjem napona, struje i

frekvencije sinusnog oblika :

Tonost metode ovisi o valnom obliku napona, jer je impedancija za vie frekvencije manja, te je

struja viih harmonikih lanova vea, to unosi pogreku mjerenja

62. Mjerenje induktiviteta U-I metodom (s nemagnetskom i magnetskom jezgrom, efektivni

induktivitet svitka)

Vrijedi za svitke iji su gubici jednaki i pri istosmjernom i izmjeninom naponu. Mjeri se

induktivitet svitka bez magnetske jezgre i gdje skin efekti nisu izraeni. Kod mjerenja induktiviteta s

magnetskom jezgrom moramo mjeriti drugom metodom i zato taj induktivitet nazivamo efektivnim

jer je Le neovisan o struji i jer je ovisan o struji.

63. Wheastoneov mjerni most za mjerenje impedancija (naelo).

Ovom se metodom moe izmjeriti djelatni otpor, induktivitet, kapacitet, faktor dobrote i gubitaka.

Radne frekvencije su od 30 Hz do 300 MHz.

64. Scheringov mjerni most.

Scheringov most se prvenstveno koristi za mjerenje kuta gubitaka elektrine opreme i izolacijskih

materijala, naroito na viim naponima.

65. Usporedbene metode mjerenja frekvencije (heterodinska, Lissajousove krivulje).

Naelo rada heterodinskog frekventometra slino je djelovanju radio prijemnika AM signala.

Mijea se napon iz oscilatora poznate i promjenjive frekvencije s naponom iz oscilatora nepoznate

frekvencije, te se nakon filtriranja dobiva napon ija je frekvencija jednaka razlici tih dviju

frekvencija. Ugaanjem poznate frekvencije moe se postii da ta razlika bude jednaka nuli. ujemo

kada je jednaka nuli.

U XY nainu rada osciloskopa, na zaslonu se prikazuje funkcijska meuovisnost dva signala. Slika je stabilna kada je omjer poznate i nepoznate frekvencije cijeli broj. N

X je broj dodirnih toaka

sekante u smjeru x. Na zaslonu se dobivaju Lissajousove krivulje koje najee slue za odreivanje

omjera frekvencija dva signala, a omjer se odreuje na nain da se povuku paralele s X i Y osi te se

gleda koliko puta ti pravci presjecaju Lissajousovu krivulju. Omjer frekvencija se odredi tako da se

podjeli broj presjecanja X pravca s brojem presjecanja Y pravca (ti pravci su sekante krivulje u

smjerovima X i Y). Takoer se pomou njih moe mjeriti fazni pomak i frekvencija tako da se na

jedan kanal spoji signal podesive i poznate frekvencije.

66. Mjerenje frekvencije s pomou digitalnog brojila.

- digitalnim nainom mjerenja frekvencije, odnosno vremena, postiu se vrlo velike tonosti

- relativna mjerna nesigurnost je obino manja od 10-6

- zahvaljujui upravo digitalnim mjerilima frekvencije, mjerenje frekvencije se smatra najtonijim

mjerenjem

- Naelo digitalnog mjerenja frekvencije signala je prikazano blok shemom:

- frekvencija fX signala mjeri se tako da se brojilom broje impulsi N koji u zadanom intervalu

vremena TB (vremenska baza) prou kroz logiki I sklop (vrata)

- amplitudu napona ija se frekvencija mjeri valja prethodno smanjiti djelilom, ili pojaalom

pojaati, do odreene razine, a zatim se takav signal Schmittovim okidnim sklopom oblikuje u

pravokutne impulse iste frekvencije

- vrata su otvorena samo odreeno vrijeme TB koje odreuje vrlo stabilan kvarcni oscilator, djelilo

frekvencije i T bistabil

- o tonosti vremena TB (vremenske baze) ovisi tonost mjerenja frekvencije fX

- dijelilo frekvencije je u pravilu dekadsko, tako da promjena n odgovara pomicanju decimalne

toke na digitalnom pokazniku.

- za mjerenje niskih frekvencija signala pogodnije je mjeriti trajanje periode.

67. Mjerenje vremena periode s pomou digitalnog brojila.

- Naelo digitalnog mjerenja perioda signala je prikazano blok shemom:

- Blok shema mjerila trajanja periode signala ne razlikuje se bitno od mjerila frekvencije.

- razlika je u tome to vrata proputaju na brojilo impulse iz osnovnog oscilatora frekvencije f0 smanjene m puta djelilom frekvencija za vrijeme trajanja periode signala

- mjerenje tonog trajanja periode je odreeno djelovanjem Schmittovog okidnog sklopa koji se

stavlja zbog uma u signalu moe uzrokovati ranije ili kasnije okidanje

- Moderna univerzalna brojila su izvedena kao reciprona digitalna brojila - imaju dva ulazna

kanala (A i B) to dodatno omoguuje mjerenje omjera frekvencija dva signala i interval vremena

68. Tonost mjerenja frekvencije brojanjem

- digitalnim nainom mjerenja frekvencije, odnosno vremena, postiu se vrlo velike tonosti

- Moe se jako tono mjeriti, jer se pomou etalonske frekvencije f0, dobivene iz termostatiranog

kvarcnog oscilatora, moe odrediti vrijeme ak u tonosti od oko 10-8

- uz pogreku oscilatora, kod digitalnih brojila uvijek postoji pogreka od 1 digit, tzv. pogreka

kvantizacije, koja nastaje zbog nesinkronizma izmeu signala mjerene frekvencije fX i signala

oscilatora frekvencije f0.

69. A/D pretvornik s dvije integracije (naelo, svojstva, odziv i blok shema)

Kada se ukljui brojilo pone brojati, kad dosegne maximum daje signal upravljakoj logici,

prebacuje sklopku u poloaj 2, brojilo pada na nulu i ponovno pone brojati.

Svojstva:

- spori, visoke razluivosti

- koriste se u voltmetrima

- vrijeme integracije fiksno

- moe potisnuti smetnju - integracija

70. A/D pretvornik s postupnim priblienjem (naelo, blok shema)

Ima D/D pretvornik u povratnoj vezi.

Pretvarai s postupnim pribliavanjem pretvaraju, bit po bit, analogni signal u digitalni poevi od

MSB (Most Significant Bit / najznaajniji bit), koristei pri tom binarni algoritam prilaenja. Broj

koraka je jednak broju bita. Postie se rezolucija od 8 do 16 bita. Komparator usporeuje uzorak

nepoznatog signala i referentni napon.

71. Paralelni A/D pretvornik.

Paralelni ili flash A/D pretvornik

2n 1 komparatora u paraleli

- velika brzina pretvorbe (do reda Gs/s)

- do 10 bita

- svi izlazi u istom stanju tzv. termometar

- broj otpornika raste eksponencijalno s brojem bita

Koriste se kod osciloskopa, najbri su i skupi, jer

imaju veliki broj komparatora.

72. Naini prenoenja smetnji.

- prema nainu nastajanja i nainu prijenosa u mjerni krug smetnje se mogu podijeliti na:

kapacitivne smetnje (elektrika veza)

induktivne smetnje (magnetska veza)

vodljivo povezane smetnje (galvanska veza)

elektromagnetske smetnje (antenska veza)

73. Prijenos smetnji kapacitivnom vezom (naini priguenja).

- elektrika ili kapacitivna veza

nastaje izmeu dva strujna kruga iji se

vodii nalaze na razliitim

potencijalima

-Poveavanje razmaka izmeu

vodia nije dovoljno za smanjenje

smetnji, pa se stoga vodii moraju

oklapati.

74. Prijenos smetnji induktivnom vezom (naini priguenja).

- induktivna odnosno magnetska veza nastaje izmeu dvije ili vie strujnih petlji

- tok izmjenine struje stvara izmjenino magnetsko polje, a ono u drugom strujnom krugu

(mjernom krugu) koji se nalazi u blizini inducira napon

- vrlo je teko mjerni krug zatititi od induktivno spregnutih smetnji. Nerijetko je jednostavnije

smanjiti upliv sa strane izvora smetnje.

a) koritenje upletenog mrenog kabela - smanjuje se uk. magnetsko polje koje kabel stvara

b) oklapanje transformatora i ostalih izvora magnetskog polja oslabljuje magnetsko polje

izvan oklopa

c) magnetski oklop smanjuje prodor magnetskog polja u oklopljeni prostor

d) udaljavanjem mjernog kruga od izvora magnetske smetnje ili postavljanjem u okomitu

ravninu da se smanji povrina petlje

75. Smetnja zajednikog potencijala.

UZP napon (smetnja) zajednikog potencijala

CMR se kree od 60 do 160dB. to je vei to je

bolje priguenje smetnji.

76. Navesti vrste ispitivanja tehnikih ureaja i kada se vre.

Ovisno o namjeni, mogu se izvoditi: tipska ispitivanja, ispitivanja na uzorku te rutinska ispitivanja.

TIPSKA ISPITIVANJA se provode kako bi se osiguralo da dizajn i znaajke elektrotehnike

opreme zadovoljavaju standard odnosno propise. Raspored testova je vrlo opsean da se sve

elektrine karakteristike mogu dokumentirati. Openito, tipska ispitivanja se provode jedanput te se

ponavljaju samo kada se dizajn ili materijali proizvoda mijenjaju. Testovi se izvode na jednom

uzorku prije serijske proizvodnje.

ISPITIVANJE NA UZORKU se provodi nasumce na uzorku iz grupe serijski proizvedenih

ureaja ponuenih na prihvaanje od strane kupca. Opseg tih ispitivanja je ui nego tipsko

ispitivanje i testovi su osmiljeni kako bi se osiguralo dokazivanje ispunjavaju li primijenjeni

materijali i proizvodni postupci odgovarajui standard. Ispitivanje moe biti i destruktivno, tj. pri

ispitivanju se uniti ureaj da bi se npr. dokazala prekidna vrstoa i sl.

RUTINSKA ISPITIVANJA se provode na svakoj jedinici serije ponuene na prihvaanje.

Osmiljena su u svrhu otklanjanja defekata u proizvodnji. Program ispitivanja je znatno krai od

onoga za ispitivanja na uzorku.

77. Mjerenja kod niskofrekvencijskih visokonaponskih ispitivanja

Niskofrekvencijska ispitivanja se obavljaju pri mrenoj frekvenciji i najea su od svih

visokonaponskih ispitivanja. Izvode se: na uzorcima izolacijskih materijala u svrhu odreivanja

dielektrine vrstoe gubitaka u dielektriku, pri rutinskim ispitivanjima niskonaponske opreme, pri

ispitivanjima visokonaponske opreme. Rutinska ispitivanja niskonaponske opreme se izvode

naponom iznosa 1 kV plus dvostruki iznos nominalnog napona, to za napon 230 V znai ispitivanje

naponom izmeu 1,5 i 2 kV. Budui su dielektrini gubici ovisni o elektrikom naprezanju,

ispitivanja se vre pri visokim vrijednostima napona, npr. Kod porculanskih izolatora ili

visokonaponskih kabela mogu se koristiti i naponi od 2000 kV. Mjerenja ispitnih visokih napona

niske frekvencije se mogu izvoditi konvencionalnim voltmetrom ili osciloskopom s pomou dijelila

ili mjernog transformatora.

Izvor niskofrekvencijskog visokog napona za ispitivanje ne mora davati veliku snagu na izlazu.

Moe se realizirati kao kaskada transformatora napajanih mrenim naponom (Slika ) ili

visokonaponskim rezonancijskim krugom. Za zatitu od kratkog spoja pri proboju ispitivanog

ureaja se obino koristi serijski spojen otpornik otpora 1 /V elektrolitske izvedbe, iznos otpora

nije konstantan, ali je izvedba jednostavna i jeftina, npr. uvid u cijevi ispunjene vodom.

78. O emu je potrebno voditi rauna pri odabiru najpovoljnijeg mjerila za odreenu svrhu

Na odabir mjerne metode i opreme utjeu:

Mjerni objekt, vrsta mjerne veliine i opseg vrijednosti mjerne veliine, dinamika mjerne veliine,

zahtijevana mjerna nesigurnost, utjecajne veliine, norme i propisi, zahtjevi na prikupljanje rezultata

(brojnost, uestalost i trajanje mjerenja), sloenost obrade i prikaz mjernih rezultata, potrebno

odravanje (umjeravanje, servisiranje) i cijena (ekonominost).

ANALIZA MJERNE NESIGURNOSTI

Nakon odabira mjerne metode, treba postaviti matematiki model mjerenja s pomou kojega se

analizira nesigurnost mjernog rezultata. Analizom mjerne nesigurnosti u tijeku pripreme, znai prije

mjerenja, uoava se koja je mjerna oprema kritina i da li odabrana metoda i odabrana mjerna

oprema osiguravaju zahtijevanu mjernu nesigurnost. Besmisleno je mjeriti ako unaprijed znamo da

mjerni rezultat nee biti dovoljno toan da omogui zakljuak ili odluku zbog kojih se mjerenje

planira

RAZUMIJEVANJE SPECIFIKACIJA

Mjerna oprema se odabire na temelju procijenjenih vrijednosti veliina, koje e se mjeriti, i

tehnikog opisa (specifikacija) mjerila. Mjerila za svaku odreenu mjernu veliinu imaju specifian

tehniki opis u kojemu su istaknuta ona svojstva koja su bitna za primjenu. Na ovom mjestu

ograniiti emo se samo na razmatranje osnovnih svojstva na temelju kojih se donosi odluka o

prikladnosti mjerila. Ta su svojstva:

Mjerna veliina (vrsta: struja, napon, temperatura, itd.; dinamika mjernog signala: istosmjerna,

izmjenina, pulsna; znaajka: efektivna vrijednost, srednja, tjemena, trenutna) i predvieno podruje

njene vrijednosti, te tonost mjerila.

ODRAVANJE

Kada se analizom nesigurnosti utvrdi da raspoloiva mjerila ne mogu osigurati potrebnu nesigurnost

mjernog rezultata, treba nabaviti mjerilo odgovarajue tonosti Novo mjerilo se prije uporabe treba

pregledati, prouiti dokumentaciju i provjeriti da li tehniki opis odgovara onome to je narueno

Ako je sve u redu, mjerilo treba dati na umjeravanje u ovlateni umjerni laboratorij koji ima

potvrenu slijedivost do dravnog etalona Umjeravanje je usporedbeno mjerenje ispitivanog mjerila

s etalonom koji ima poznatu i tri do deset puta manju nesigurnost u odnosu na nesigurnost

ispitivanog mjerila Umjeravanjem se utvruju sistematske pogreke ispitivanog mjerila.

ISPITIVANJE SUKLADNOSTI

Pri umjeravanju se izmjerena odstupanja (pogreke) usporeuju s navedenim graninim pogrekama

pri referentnim uvjetima, ili pri uvjetima na granicama referentnog podruja Kaemo da su svojstva

mjerila sukladna specifikacijama ako su izmjerene pogreke manje od navedenih graninih. Na

slian se nain ispituje sukladnost varijacija, i to posebno za svaku utjecajnu veliinu za koju je dano

nazivno podruje uporabe. Pri ulaznoj kontroli i pri periodinim umjeravanjima ispituje se u pravilu

samo sukladnost graninih pogreaka pri referentnim uvjetima Ako se eli i ispitivanje odreene

varijacije, to se mora jasno navesti u zahtjevu za umjeravanje.