EAOL 1/5 Opintokokonaisuus : Jakso: Harjoitustyö: Passiiviset komponentit Pvm : vaihtosähköpiirissä Opiskelija: Tarkastaja: Arvio: Tavoite: Välineet: Opiskelija oppii ymmärtämään vastuksen, kondensaattorin ja kelan käyttäytymisen vaihtosähköpiirissä. Hän oppii mittaamaan jännitteen ja virran vaihe-eroa eri komponenttien yli, sekä tekemään osoitinpiirroksen mittaustuloksistaan. Funktiogeneraattori, oskilloskooppi, yleismittareita tarpeen mukaan, RLC3.X.-mittausalusta. Työn suoritus: Tämän työn tarkoituksena on mitata passiivisen komponentin käyttäytymistä vaihtosähköpiirissä. Tutkittava komponentti on piirretty impedanssin merkillä alla olevaan kytkentäkaavioon ja merkitty kirjaimella Z mitt. Impedanssin piirrosmerkki on siis sama kuin vastuksella. Jos vaihtosähköpiirissä esiintyy vastuksen merkillä oleva komponentti ilman vastuksen tunnuskirjainta, on yleensä kyseessä impedanssi Z. Tämähän tarkoittaa, että komponentti voi sisältää vastuksen, kondensaattorin ja/tai kelan ominaisuuksia. Tällöin myös vaihtojännitelähteestä otetun vaihtovirran huippuarvon ja nollakohtien ajankohta voi olla eri kuin vaihtojännitteen huippukohtien ja nollakohtien ajankohta.
EAOL 2/5 Kuvan kytkennässä vastusta R vert. käytetään virran mittaamiseen ja nimenomaan virran vaihesiirron mittaamiseen. Vastuksen vaihesiirtohan on nolla, joten vastukseen jäävä jännitehäviö on suoraan ajallisesti verrannollinen vaihtosähköpiiristä otettavaan virtaan. Vertailuvastuksen suuruuden tulee olla niin pieni kuin se on mittausteknisesti mahdollista, ettei se vääristäisi mittaustuloksia. Vertailuvastushan lisää mitattavan piirin resistanssia, ja siten vähentää kapasitanssin tai induktanssin vaikutusta virran vaihesiirtoon. Oskilloskooppia käytettäessä on huomattava, että vaihtojännitelähteen (esim. Funktiogeneraattori) toinen jännitenapa voi olla verkkojohtojen suojamaadoitusjohtimien kautta yhteydessä oskilloskoopin runkoon (BNC-liittimen runko-osa, joka toimii toisena mittausjohtimen liitäntäelektrodina. Tämän oikosulun välttämiseksi vaihtojännitelähde kytketään suojaerotusmuuntajan taakse, jossa ei ole maadoitettavaa pistorasiaa. Lisäksi on hyvä muistaa, että kun oskilloskoopin mittausjohtimet kytketään kuvan mukaisesti, näyttää kanava kaksi jännitteen napaisuuden väärinpäin. Tämä voidaan kompensoida kääntämällä kanavan kaksi jännite INVERTOINTI-toiminnolla. A. VASTUS VAIHTOSÄHKÖPIIRISSÄ 1. Tee kuvan mukainen kytkentä ja mittaa jännitelähteen, vertailuvastuksen ja mitattavan vastuksen yli vaikuttavat jännitteet ja piirin läpi kulkevan virran suuruus yleismittarilla. (220Ω voi olla myös 180Ω) 2. Mittaa piirin virta ja jännite oskilloskoopilla, piirrä kuva oskolloskoopin kuvasta millimetripaperille. Laske virran ja jännitteen suuruus oskilloskooppimittausten perusteella. 3. Paljonko on mittaamasi vaihesiirron suuruus 220Ω:n vastuksella?
EAOL 3/5 4. Laske näennäistehon, pätötehon ja loistehon suuruus mittaustulosten perusteella vastukselle. 5. Piirrä osoitinpiirros 220Ω:n vastukselle mittaustuloksesi perusteella (millimetripaperille) B. KONDENSAATTORI VAIHTOVIRTAPIIRISSÄ 6. Tee kuvan mukainen kytkentä ja mittaa jännitelähteen, vertailuvastuksen ja mitattavan kondensaattorin yli vaikuttavat jännitteet ja piirin läpi kulkevan virran suuruus yleismittarilla. (680nF voi olla myös 1,0µF) 7. Mittaa piirin virta ja jännite oskilloskoopilla, piirrä kuva oskolloskoopin kuvasta millimetripaperille. Laske virran ja jännitteen suuruus oskilloskooppimittausten perusteella ja piirrä näiden perusteella osoitinpiirros. 8. Paljonko on mittaamasi vaihesiirron suuruus 680nF:n kondensaattorilla?
EAOL 4/5 9. Laske näennäistehon, pätötehon ja loistehon suuruus mittaustulosten perusteella kondensaattorille. C. KELA VAIHTOVIRTAPIIRISSÄ 10. Tee kuvan mukainen kytkentä ja mittaa jännitelähteen, vertailuvastuksen ja mitattavan kelan yli vaikuttavat jännitteet ja piirin läpi kulkevan virran suuruus yleismittarilla. 11. Mittaa piirin virta ja jännite oskilloskoopilla, piirrä kuva oskolloskoopin kuvasta millimetripaperille. Laske virran ja jännitteen suuruus oskilloskooppimittausten perusteella ja piirrä näiden perusteella osoitinpiirros. 12. Paljonko on mittaamasi vaihesiirron suuruus kelalla? 13. Mittaa kelan resistanssi.
EAOL 5/5 14.. Laske näennäistehon, pätötehon ja loistehon suuruus mittaustulosten perusteella kelalle. 15 Laske kelan induktanssin suuruus mittaustulosten perusteella. 16. Kertaa vielä kerran koko harjoitustyö. Paina mieleesi, miten eri komponentit käyttäytyvä vaihtosähköpiirissä. Opettaja saattaa kysyä näitä asioita työtä palautettaessa tai tarkastaessaan työtä ja viimeistään kokeessa. Pohdi, miksi jouduit laskemaan induktanssin koon. Miksi opettaja ei antanut sinulle valmiiksi kelan kokoa?