Pomiary wielkości elektrycznych, skutki działania prądu

Prezentacja na temat: "Pomiary wielkości elektrycznych, skutki działania prądu"— Zapis prezentacji:

1 Pomiary wielkości elektrycznych, skutki działania prądu
Układy sterowania i regulacji

2 Mierniki i wielkości mierzone
3 Mierniki i pomiary Mierniki i wielkości mierzone Do pomiaru różnych wielkości używa się szeregu mierników. Do najważniejszych należą: Amperomierz – pomiar natężenia prądu, Woltomierz – pomiar napięcia, Omomierz – pomiar rezystancji, Watomierz – pomiar mocy, Licznik energii – pomiar energii elektrycznej, Tester – wykrywanie napięcia, pola elektrycznego.

3 Rodzaje mierników Mierniki dzieli się na:
Mierniki i pomiary Rodzaje mierników Mierniki dzieli się na: Analogowe – pomiar polega na odczycie wychylenia wskazówki na skali, Cyfrowe – pomiar polega na odczycie wartości na wyświetlaczu elektronicznym. Mierniki analogowe mają zwykle ustrój mechaniczny i są obecnie coraz rzadziej stosowane ze względu na podatność na uszkodzenia i zachowanie odpowiednich warunków pomiaru (np. pomiar w pozycji poziomej). Mierniki cyfrowe oparte są na elektronice, są łatwiejsze w użyciu, bardziej odporne na uszkodzenie, zwykle dokładniejsze, mają możliwość współpracy z komputerem.

4 Amperomierz Do pomiaru natężenia prądu służy amperomierz.
Mierniki i pomiary Amperomierz Do pomiaru natężenia prądu służy amperomierz. Amperomierz ma dwa zaciski oraz zwykle przełącznik wyboru zakresu pomiarowego. Do pomiaru małych prądów służy miliamperomierz oraz mikroamperomierz. Amperomierz laboratoryjny stołowy A μA Mikroamperomierz Amperomierz przemysłowy tablicowy

5 Amperomierz – pomiar prądu
Mierniki i pomiary Amperomierz – pomiar prądu Amperomierz włącza się w gałąź, w której chcemy zmierzyć prąd (tzn. szeregowo z elementem, którego prąd mierzymy). Amperomierz prądu stałego ma zaciski oznaczone „+” i „−” i należy pamiętać, aby podłączyć go tak, aby prąd wpływał do zacisku „+”. Wniosek: pomiar prądu za pomocą amperomierza wymaga przerwania gałęzi i włączenia w przerwę amperomierza. Reszta obwodu I Reszta obwodu A I

6 Amperomierz – rezystancja wewnętrzna
Mierniki i pomiary Amperomierz – rezystancja wewnętrzna Idealny amperomierz ma rezystancję równą zeru – jego włączenie nie zakłóca przepływu prądu. Rzeczywisty amperomierz charakteryzuje się pewną rezystancją wewnętrzną, która powinna być jak najmniejsza. Reszta obwodu I Reszta obwodu A I

7 Pomiar amperomierzem wskazówkowym
Mierniki i pomiary Pomiar amperomierzem wskazówkowym Obowiązuje wzór: gdzie: W – wychylenie Wmax – maksymalne wychylenie na skali, Zakres – zakres pomiarowy. 1 2 3 4 5 6 12 A

8 Woltomierz Do pomiaru napięcia służy woltomierz.
Mierniki i pomiary Woltomierz Do pomiaru napięcia służy woltomierz. Woltomierz ma dwa zaciski oraz zwykle przełącznik wyboru zakresu pomiarowego. Do pomiaru małych prądów służy miliawoltomierz oraz mikrowoltomierz. Do bardzo dokładnych pomiarów napięcia służy galwanometr. V Woltomierz laboratoryjny stołowy Woltomierz przemysłowy tablicowy

9 Woltomierz – pomiar napięcia
Mierniki i pomiary Woltomierz – pomiar napięcia Woltomierz włącza się równolegle do elementu, na zaciskach którego chcemy zmierzyć napięcie. Woltomierz napięcia stałego ma zaciski oznaczone „+” i „−” i należy pamiętać, aby podłączyć go tak, aby potencjał zacisku „+” był wyższy od potencjału zacisku „−”. Wniosek: pomiar napięcia nie wymaga przerywania obwodu. Reszta obwodu U V U Reszta obwodu

10 Woltomierz – rezystancja wewnętrzna
Mierniki i pomiary Woltomierz – rezystancja wewnętrzna Idealny woltomierz ma rezystancję równą nieskończoności – jego włączenie nie zakłóca przepływu prądu. Rzeczywisty woltomierz charakteryzuje się pewną rezystancją wewnętrzną, która powinna być jak największa. Odczyt wskazań woltomierza dokonuje się wg takiej samej zasady, jak w przypadku amperomierza. Reszta obwodu U V U Reszta obwodu

11 Mierniki i pomiary Woltomierz cyfrowy Wadą zwykłych woltomierzy analogowych jest ich niezbyt duża rezystancja (rzędu kilku do kilkunastu kΩ), co sprawia, że w dokładniejszych pomiarach nie można ich traktować jak idealnych. Woltomierze elektroniczne (zwane cyfrowymi) mają bardzo dużą rezystancję wewnętrzną (rzędu MΩ) i w większości przypadków mogą być traktowane jak woltomierze idealne.

12 Omomierz – pomiar rezystancji
Mierniki i pomiary Omomierz – pomiar rezystancji Do pomiaru rezystancji służy omomierz. Omomierz ma dwa zaciski oraz zwykle przełącznik wyboru zakresu pomiarowego. Omomierz wymaga zasilania (zwykle bateryjne). Dokładniejsze pomiary rezystancji wykonuje się m.in. mostkiem Wheatstone’a lub Kelvina. Ω

13 Mierniki i pomiary Multimetr Przedstawione wyżej mierniki analogowe należą już do rzadkości. Wszystkie ich funkcje łączą w sobie mierniki zwane multimetrami. Starsze multimetry są analogowe, nowsze – cyfrowe. Cyfrowe multimetry oferują dodatkowe funkcje, np. sprawdzanie diody, tranzystora, kolejności faz w układach trójfazowych itp. Multimetr analogowy Multimetr cyfrowy

14 Mierniki i pomiary Multimetry cyfrowe

15 Watomierz Do pomiaru mocy służy watomierz.
Mierniki i pomiary Watomierz Do pomiaru mocy służy watomierz. Watomierz ma cztery zaciski (dwa prądowe, dwa napięciowe) oraz zwykle dwa przełączniki wyboru zakresu pomiarowego (dla prądu i napięcia). Początek uzwojeń cewki prądowej i napięciowej zaznaczone są symbolem  W * Watomierz laboratoryjny stołowy

16 Watomierz – pomiar mocy
Mierniki i pomiary Watomierz – pomiar mocy Cewkę prądową watomierza włącza się tak jak amperomierz (w szereg). Cewkę napięciową watomierza włącza się tak jak woltomierz (równolegle). Początki uzwojeń obydwu cewek należy zewrzeć (w typowych przypadkach). Zakres watomierza ustala się jako iloczyn zakresu prądu i napięcia. Reszta obwodu Reszta obwodu W *

17 Licznik energii Do pomiaru zużycia energii służy licznik energii.
Mierniki i pomiary Licznik energii Do pomiaru zużycia energii służy licznik energii. Dawniejsze konstrukcje są mechaniczne i wykorzystują zjawisko indukowania się pola elektrycznego wskutek czasowych zmian pola magnetycznego (w przypadku prądu zmiennego). Nowsze konstrukcje są cyfrowe i działają dzięki programowi mnożącemu prąd przez napięcie. Licznik energii (prąd zmienny)

18 Elektroniczny watomierz i licznik energii
Mierniki i pomiary Elektroniczny watomierz i licznik energii

19 Tester Tester to urządzenie wskazujące obecność lub brak danej cechy.
Mierniki i pomiary Tester Tester to urządzenie wskazujące obecność lub brak danej cechy. Tester napięcia fazowego 220 V (zwany próbnikiem) składa się z lampki neonowej i działa na zasadzie przewodzenia minimalnego prądu, który powoduje świecenie lampki. Obecnie dostępne są także testery cyfrowe i oferują dodatkowo wykrywanie napięcia stałego, sprawdzanie ciągłości przewodów, wykrywanie przewodów pod tynkiem itp. Tester analogowy (próbnik) Tester cyfrowy

20 Skutki działania prądu
4 Skutki działania prądu Skutki działania prądu Skutki działania prądu można podzielić na: Termiczne (cieplne), Chemiczne, Magnetyczne, Dynamiczne, Indukcyjne, Fizjologiczne.

21 Termiczne działania prądu
Skutki działania prądu Termiczne działania prądu Ilość ciepła wydzielonego w przewodniku podczas przepływu prądu elektrycznego wynosi (prawo Joule’a-Lenza) Przykłady zastosowania: Elektryczne urządzenia grzejne (piecyki, grzałki, żelazka, suszarki), Bezpieczniki topikowe, Lutowanie i spawanie. Zjawiska niepożądane: nagrzewanie: przewodów zasilających, urządzeń elektrycznych, układów elektronicznych, żarówek, styków.

22 Chemiczne działania prądu
Skutki działania prądu Chemiczne działania prądu Przepływ prądu przez roztwory wodne kwasów, zasad i soli (elektrolity) wywołuje w nich zmiany chemiczne. Przykłady zastosowania to głównie elektroliza, którą wykorzystuje się do: uzyskiwania niektórych pierwiastków (prawo Faradaya), galwanizacji. Działania niepożądane: korodowanie metali.

23 Fizjologiczne działania prądu
Skutki działania prądu Fizjologiczne działania prądu Działania fizjologiczne prądu polegają na oddziaływaniu energii elektrycznej na organizmy żywe, w tym człowieka. Przykłady zastosowania: Fizjoterapia, Stymulowanie wzrostu roślin, Działania niepożądane: Wszelkie szkodliwe oddziaływania, łącznie porażeniem elektrycznym, utratą zdrowia lub życia.

24 Porażenie elektryczne
Skutki działania prądu Porażenie elektryczne Porażeniem elektrycznym nazywamy szkodliwe działania prądu elektrycznego występujące wskutek jego przepływu przez organizm. Porażenie może nastąpić wskutek: dotknięcia urządzenia znajdującego się pod napięciem, uderzenia pioruna. Efekty porażenia mogą być: cieplne (poparzenia skóry, uszkodzenie mięśni, kości, wrzenie płynów ustrojowych), chemiczne (zmiany płynów elektrolitycznych), biologiczne (zaburzenia czynności serca, mięśni).

25 Natężenie prądu a stopień rażenia
Skutki działania prądu Natężenie prądu a stopień rażenia Najbardziej niebezpieczny jest prąd zmienny o częstotliwości od 20 do 100 Hz: częstotliwość ta wywołuje skurcze mięśni, może zaburzyć czynność serca, bezpieczna granica prądu wynosi około 10 mA – powyżej tej granicy człowiek nie jest w stanie uwolnić się spod napięcia wskutek skurczu mięśni. Prądy przemienne o innych częstotliwościach oraz prądy stałe są mniej szkodliwe – granica wynosi około 25 mA.

26 Napięcie a stopień rażenia
Skutki działania prądu Napięcie a stopień rażenia Za napięcie bezpieczne uznaje się do 30 V dla napięcia przemiennego oraz do 60 V dla napięcia stałego. Napięcie jest niebezpieczne, jeżeli wynosi ponad 50 V dla napięcia stałego i ponad 100 V dla napięcia przemiennego.

27 Oporność a stopień rażenia
Skutki działania prądu Oporność a stopień rażenia Im większy opór, tym mniejszy prąd i mniejszy stopień rażenia. Opór ciała człowieka jest zmienny, zależny od wielu czynników. Jeżeli skóra jest sucha i nieuszkodzona, to opór wynosi od 10 do 100 kΩ a nawet 1 MΩ. Jeżeli skóra jest wilgotna lub uszkodzona, to opór może spaść do 1,5 kΩ. Kobiety i dzieci mają cieńszą skórę i są bardziej wrażliwe na rażenia niż mężczyźni. Zwierzęta są bardziej wrażliwe na rażenia niż ludzie.

28 Inne czynniki Czas rażenia: im dłuższy, tym gorzej.
Skutki działania prądu Inne czynniki Czas rażenia: im dłuższy, tym gorzej. Stan fizyczny człowieka: pocenie się, choroby serca, obecność alkoholu we krwi, osłabienie stanowią czynnik pogarszający stopień rażenia. Warunki zewnętrzne: wilgotność, temperatura, rodzaj odzieży, podłoża mają istotny wpływ na stopień rażenia. Szybka pomoc: im szybciej tym lepiej.

29 Wskazówki ratowania porażonego
Skutki działania prądu Wskazówki ratowania porażonego Jak najszybciej przystąpić do ratowania. Jak najszybciej odłączyć porażonego spod działania prądu, np. wyłącznikiem, bezpiecznikiem (NIE WOLNO dotykać rażonego gołymi rękami!), Trzeba się odizolować od podłoża (np. stanąć na suchej desce, gumie, oponie). Używać rękawic gumowych lub grubych suchych ręczników, odzieży itp.

30 Wskazówki niesienia pierwszej pomocy
Skutki działania prądu Wskazówki niesienia pierwszej pomocy W razie utraty przytomności przez rażonego przystąpić do sztucznego oddychania. W razie zatrzymania czynności serca zastosować dodatkowo masaż serca. Czynności te należy utrzymać aż do przybycia pogotowia lub odzyskania przytomności przez rażonego. Po odzyskaniu przytomności przez rażonego należy go okryć, podać coś ciepłego do picia, ewentualnie środki przeciwbólowe, ułożyć go wygodnie na boku. W razie oparzenia opatrzyć rany. Porażony musi być poddany badaniu lekarskiemu BEZWZGLĘDNIE na stopień rażenia.