Colegiul Tehnic Aurel Vlaicu

ARAD

Proiect

PENTRU EXAMENUL DE CERTIFICARE A COMPETENTELOR PROFESIONALE

SPECIALIZARE: Tehnician electrician electronist auto

PROF. SILASCHI IVAN ELEV: STEPAN SCHIOP FLORIN SORIN

Clasa XII-C

Tema proiectului

MASURAREA REZISTENTELOR ELECTRICE

CUPRINS

ARGUMENT

Cap. 1 Consideratii teoretice

1.1 Masurari

A. Sisteme de unitate de masura

B. Sistem international

1.2 Procesul de masurare

A. Mijloace de masurare

B. Metode de masurare

1.3 Erori de masurare

A. Clasificarea erorilor

B. Erorile aparatelor de masurat electrice

Cap. 2 Masurarea rezistentelor electrice

2.1 Metoda ampermetrului si voltmetrului

A. Montajul aval

B. Montajul amonte

2.2 Metode de comparatie

A. Metoda substitutiei

B. Metoda comparatiei curentilor

C. Metoda comparatiei tensiunilor

D. Metoda reducerii tensiunii la jumatate

E. Metoda de punte

2.3 Ohmetre si Megohmetre

A. Ohmetre serie

B. Ohmetrele derivatie

C. Ohmetre digitale

D. Megohmetre

Cap. 3 N.T.S.M. si P.S.I. in masurari electrice

3.1 Masuri de protectia muncii

3.2 Norme de prevenirea si singerea incendiilor

ARGUMENT

Aparatele pentru masurarea miscarii sarcinilor electice au fost construite numai dupa

3 sferturi de veac de la construirea aparatelor pentru masurarea sarcinilor electrice.

In 1820, Oersted a descoperit actiunea curentului electric asupra unui ac magnetic,

construind astfel si primul ampermetru. Pentru marirea sensibilitatii acestuia a fost

introdus acul magnetic in interior lunei bobbine formate dintr-un mare de spire.

Aceste bobine au fost denumite multiplicatori deoarece deviatia acului se marea

direct proportional cu numarul spirelor.Constructii foarte perfectionate de astfel de aparate

pentru masurarea curentului au fost effectuate de academicienii rusi Lenz si Iacobi. Si in

prezent sunt folosite in tehnica aparate de masurat asemanatoare celor construite de

Oersted si Iacobi.Astefel sunt indicatorii arcurilor inverse din redresorii cu mercur. In

circuitele anodice ale acestor aparate, curentul trebuie sa treaca intr-un singur

sens.Trecerea curentului in sens invers constituie un defect, intreaga instalatie iesind din

functiune.Pentru a se determina pe care anod s-a produs arcul invers, in jurul circuitului

fiecarui anod este dispus un mic ac magnetic. In mod normal, el se afla indreptat intr-o

anumita directie.Cand curentul trece in sens invers, el se desmagentizeaza si isi schimba

pozitia.

Cap. I. Consideratii teoretice

1.1 Masurari

Curentul electric este miscarea ordonata a purtatorilor de sarcina electrica (electroni,ioni).S-a stabilit prin conventie ca sensul curentului electric este de la + la - .In realitate electronii se deplaseaza de la – la +.Intensitatea curentului electric este o marime fizica scalara,fundamentala in SI,numeric egala cu sarcina electrica ce traverseaza sectiunea transversala a unui conductor in unitatea de timp.

I= q

Δt <I>SI=A (Amper)In functie de intensitatea curentului electric si de sensul de deplasare a purtatorilor de sarcina electrica,curentul electric poate fi:

Continuu (c.c) a carui intensitate este constanta,iar purtatotii de sarcina electrica se deplaseaza intr-un singur sens.

Alternativ (c.a) a carui intensitate este variabila,iar purtatotii de sarcina isi schimba sensul dupa un anumit timp.

I(A) I(A)

I Imax

+t(s)

t1 t2 t(s) Imin -

Curent continuu Curent alternativ

Dispozitivul cu ajutorul caruia se masoara intensitatea curentului electric se numeste ampermetru; se monteaza intotdeauna in serie cu consumatorul.

Rezistenta electrica a unui conductor reprezinta marimea fizica scalara numeric egala cu tensiunea aplicata la capetele conductorului si intensitatea curentului electric ce strabate conductorul.

R=U

I Circuitul electric este ansamblul format din generatorul electric,firele de legatura (ghidase de camp) si unul sau mai multi consumatori.Generatorul electric are rolul de a asigura diferenta de potential constanta la capetele circuitului.El are doua borne:una pozitiva care atrage electronii de conductie si una negativa care respinge electronii de conductie.

Potentialul electric este marimea fizica scalara exprimata prin relatia V= Q

4πε rQ= sarcina electrica a sursei de camp; r= distanta de la sursa de camp la punctul in care se calculeaza potetialul. V>0, Q>0; V<0,Q<0 ; <V>SI=V(Volt)

0 1 2

Q r1

r2

Diferenta de potential dintre puncetele 1 si 2 se numeste tensiune electrica (U). <U>Si=V (Volt)

Tensiunea electromotoare (E) reprezinta lucru mecanic efectuat de generator pentru transportul unitatii de sarcina electrica pozitiva prin intreg circuitul.

E=Ltot

q <E>SI=V Tensiunea exterioara (la borne) (U) reprezinta lucrul mecanic efectuat de generator

pentru transportul unitatii de sarcina electrica pozitiva prin exteriorul generatorului.

U =Lext

q <U>SI=V Tensiunea interioara (u) reprezinta lucrul mecanic efectuat de generator pentru tranportul

unitatii de sarcina electrica electrica pozitiva prin interiorul generatorului.

u=

Lint

q <u>SI=V

E=U+u bilantul tensiunilor

Tensiunea electromotoare este o caracteristica a generatorului si nu depinde de elementele circuitului exterior.

Tensiunea electromotoare se masoara cu voltmetrul care se monteaza intotdeauna in paralel cu consumatorul.

<R>SI=¿U >SI

¿¿ I >SI ¿

=1V1 A

=1Ω ¿¿(ohm)

1Ω reprezinta rezistenta electrica a unui conductor la capetele caruia se aplica o tensiune de 1 V,conductorul fiind parcurs de un curent electric cu intensitatea de 1 A.

Elementul de circuit caracterizat numai de rezistenta electrica se numeste rezistor.

1.2 Procesul de masurare

Unitatea de masura pentru rezistenta electrica in sistemul S.I. este ohmul,

avand ca simbol Ω:¿U >SI

¿¿ I >SI ¿

=1V1 A

=1Ω ¿¿(ohm)

1 Ω=1V1 A

In circuitele electrice folosite in practica se intalnesc rezistente electrice cu o

gama larga de valori, ceea ce a condus la un mare numar de metode de masurat.

Dintre acestea, cele mai folosite sunt:

Metoda indirecta a ampermetrului si voltmetrului, cu variantele amonte

si aval;

metodele de comparatie, dintre care:

o metoda substitutiei;

o metoda compararii tensiunilor;

o metoda reducerii tensiunii la jumatate;

o metode de punte;

metode cu citire directa, folosind ohmmetre si megohmmetre.

Legea lui Ohm pentru o portiune de circuit I E

+ -

A

V

E=U+uI~UUI

=cons tan t

Enunt:Intensitatea curentului electric ce strabate o portiune de circuit este direct proportionala cu tensiune electrica la capetele portiunii de circuit.

In urma observatiilor experimentale,Ohm a constatat ca raportul

UI ramane

constant.Valoarea acestui raport a denumit-o rezistenta electrica.

Elementul de circuit caracterizat numai de rezistenta electrica se numeste rezistor.

Expresia legii lui Ohm pentru o portiune de circuit: I=U

RI(A)

I=

UR I tgα=

IU

= 1R

⇒R= 1tg α

=ctg α

α U(V)

U

1.3 Erori de masurare

Rezultatul unei masurari, oricat de precise ar fi aparatele de masura si metodele de masurare, nu coincide niciodata cu valoarea adevarata a marimii de masurat. Aceasta se datoreaza unor cauze obiective sau subiective care vor fi discutate in continuare.

Valoarea adevarata (reala) a unei marimi este valoarea exacta a marimii respective, care nu poate fi aflata experimental decat cu aproximatie. Rezultatul unei masurari individuale reprezinta valoarea masurata. Abaterea valorii masurate fata de valoarea adevarata a masurandului (marimii care se masoara) constituie eroarea de masurare.Dupa modul de calcul erorile pot fi : absolute, relative si raportate.

Eroarea absoluta este diferenta dintre valoarea masurata si valoarea adevarata a marimii masurate :

X = X - Xe

Eroarea absoluta are aceleasi dimensiuni fizice ca si marimea masurata si se exprima in aceleasi unitati de masura.

Eroarea absoluta cu semn schimbat se numeste corectie.

b) Eroarea relativa este raportul dintre eroarea absoluta si valoarea marimii masurate:

Eroarea instrumentală este diferenţa între indicaţia în momentul măsurării şi indicaţia exactă (de referinţă) a aparatului (instrumentului) de măsurat.

Eroarea raportată tolerată este o mărime specifică fiecărui aparat de măsurat şi, în funcţie de ea, se stabileşte clasa de precizie.

Clasa de precizie a unui aparat de măsurat electric este un număr egal cu eroarea raportată tolerată (maxim admisă) exprimată în procente. Clasa de precizie este indicată pe cadranul fiecărui aparat de măsurat.

Pentru aparatele de măsurat electrice fabricate în România, se folosesc următoarele clase de precizie : 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1; 1,5; 2,5; 5.

Cap. II. Masurarea rezistentelor electrice

2.1 Metoda ampermetrului si voltmetrului

Metoda ampermetrului si voltmetrului este o metoda indirecta prin care se

masoara tensiuena la bornele rezistentei cu voltmetrul si intensitatea curentului ce

trece prin rezistenta, cu ampermetrul; valoarea rezistentei de masurat se obtine

aplicand legea lui Ohm:

R=UI

Deoarece se folosesc doua aparate de masurat se pune problema pozitionarii

lor reciproce. Este posibil sa se realizeze doua variante (fig. 1.), care difera intre

ele prin pozitia voltmetrului fata de ampermetru.

Fig.1.

Imprumutand termenii din navigatiea fluviala, se spune ca in fig.1. a)

voltmetrul este in amonte fata de ampermetru, iar fig.1. b) voltmetrul este in aval

fata de ampermetru. Oricare varianta se alege, se constata ca se introduc erori

sistematice de metoda. Important este sa se stie in ce conditii aceste erori sunt

minim. Pentru aceasta se vor analiza cele doua variante pe rand.

Montajul amonte (fig.1.a). Cu montajul din fig.1., trebuie sa se

masoare valoarea rezistentei Rx:

R x=U x

I x

Ampermetrul masoara I=Imax.

Voltmetrul masoara U=Ua + Ux unde Ux=I∙rx∙ra fiind rezistenta ampermetrului.

Cu datele obtinute, aplicand legea lui Ohm, se calculeaza:

R=UI=

U a+U x

I=ra+Rx

Se observa ca, in aceasta varianta, se introduce eroare sistematica de metoda

ε=R−Rx=r a

Eroarea relativa, care indica precizia masurarii, va fi:

ε r=ε x

R=

r a

Rx

Pentru a obtine o precizie cat mai mare, este necesar ca eroarea relativa sa fie

cat mai mica, deci

ra ≪Rx

! Concluzie. Varianta amonte se va folosi numai pentru masurarea

rezistentelor mari, mult mai mari decat rezistenta ampermetrului.

Montajul aval (fig.1. b.). Cu montajul din fig.1. trebuie sa se masoare

valoarea rezistentei Rx.

Ampermetrul masoara Ix=I + Iv, unde Iv este curentul prin voltmetru (I v=Urv

), rv

fiind rezistenta voltmetrului.

Voltmetrul masoara U=Ux

Cu datele obtinute, aplicand legea lui Ohm, se calculeaza:

R=UI= U

I v+ I x

=

UI x

1+ II x

=Rx

1+I v

I x

∙UU

=Rx

1+Rx

rv

Si in acest caz se introduce o eroare sistematica de metoda.

ε=R−Rx=Rx

1+Rx

rv

−Rx=Rx ( 1

1+Rx

r v

−1)Eroarea relativa va fi:

ε r=ε

Rx

= 1

1+Rx

rv

−1

Pentru a obtine o precizie cat mai mare, eroarea relativa trebuie sa fie mai

mica, deci rv≥Rx.! Concluzie. Varianta aval se va folosi numai pentru masurarea rezistentelor

mici, mult mai mici decat rezistenta voltmetrului.

Metoda ampermetrului si voltmetrului are avantajul ca permite masurarea

rezistentelor sub curentul lor nominal, care se poate regla cu rezistenta variabila Rh.

2.2 Metode de comparatie

Consta in compararea intre ele a doua rezistente: rezistenta de masurat Rx si

cea etalon Re, substituindu-se una pe alta in circuitul de masurat (fig.3.). Se

introduce intai rezistenta de masurat in circuit, apoi cea etalon, manevra facandu-se

cu ajutorul comutatorului voltmetric K1. Se masoara curentul I cu rezistenta Rx in

circuit si apoi la introducerea rezistentei Re se urmareste obtinerea aceluiasi curent

regland rezistenta etalon Re. In acest caz rezulta Rx = Re.

Aceasta metoda este precisa, ea nedepinzand de clasa de precizie a aparatului

indicator utilizat, ci numai de precizia rezistentei etalon Re si de cat de constanta

este t.e.m. E a sursei de alimentare (in timpul efectuarii comparatiei).

Fig. 2

Aceasta metoda se bazeaza pe principiul compararii rezistentei necunoscute de masurat Rx,cu o rezistenta cunoscuta R0,de acelasi ordin de marime si parcursa de acelasi curent (fig 2).

Folosind comutatorul K2,se masoara succesiv tensiunea Ux la bornele rezistentei Rx si U0 la bornele rezistentei R0.Deoarece rezistentele Rx si R0 sunt conectate in serie,vor fi parcurse de acelasi curent I si se poate scrie ca:

Fig.3

Schema de principiu pentru masurarea rezistentelor prin metoda comparatiei

de unde rezulta:

Eroarea sistematica a metodei se determina cu expresia:

si este nula daca Rx = R0.

Masurarea rezistentelor prin metoda comparatiei este indicata pentru determinarea rezistentelor mici.

In metoda compararii tensiunilor, rezistenta de masurat Rx se compara cu o

rezistenta fixa R0. Se foloseste montajul din figura 4.

Fig. 4

E – este o sursa de curent continuu de rezistenta interna neglijabila;

R0 – rezistenta fizica de valoare cunoscuta;

K1 – intrerupator;

K2 – comutator cu doua pozitii;

V – voltmetru cu rezistenta de intrare mare;

Rh – rezistenta variabila pentru reglarea intensitatii curentului.

Impartind aceste relatii intre ele, se obtine

U 1

U 2

=Rx

R0

si rezulta Rx=U 1

U 2

R0

! Concluzii. Metoda se foloseste pentru a masura rezistente mici in

comparatie cu rezistenta voltmetrului. In acest caz, cele doua rezistente R0 si Rx, se

pot considera in serie si deci sunt strabatute de acelasi curent.

Metoda reducerii tensiunii la jumatate este o metoda simpla si rapida, mult

utilizata in practica. Se foloseste montajul din figura 5., in care:

E este o sursa de curent continuu de rezistenta interna neglijabila;

R0 – rezistenta variabila etalonata;

V – voltmetru cu rezistenta de intrare mare fata de Rx;

K – intrerupator.

Fig. 5

Modul de lucru:

- Se inchide intrerupatorul K si se masoara tensiunea U1 la bornele

rezistentei Rx. In acest caz, U1 = E;

- Se deschide intrerupatorul K, introducandu-se in circuit si rezistenta R0. Se

masoara din nou tensiunea pe rezistenta Rx. De aceasta data, curentul prin

circuit va fi:

I= ERx+Ro

,

Iar tensiunea Ux la bornele rezistentei Rx va fi:

U 2=I Rx=ER

R x+R0

Facand raportul intre cele doua tensiuni, se obtine:

U 1

U 2

=Rx+ R0

R

Daca se variaza R0 pana cand U 2=U 1

2 :

Rx+R0

Rx

=2 ; Rx+R0=2 Rx si rezulta Rx=R0

Deci cand tensiunea scade la jumatate, rezistenta de masurat este egala cu

rezistenta variabila R0.

Una din cele mai raspândite metode de laborator de masurare a rezistentelor este puntea de curent continuu, aceasta datorita faptului ca prin ea se pot masura rezistente cu valori de la 10 -6 la 1010 cu precizii de la 1% la 2% în cazul puntilor simple, portabile, pâna la 0,001% în cazul unor punti de laborator speciale.

Puntile de curent continuu pot fi clasificate astfel:

- punti pentru masurarea rezistentelor de valori medii (puntea Wheatstone);

- punti pentru masurarea rezistentelor de valori mici (punti Thomso 525c218f n);

- punti pentru masurarea rezistentelor de valori mari (variante ale puntii Wheatstone).

1) Punti Wheatstone echilibrate

Puntea Wheatstone se compune din patru brate rezistive, o diagonala de alimentare în care se conecteaza sursa si o diagonala detectoare în care se conecteaza aparatul de masurat .

Variind rezistentele puntii, se poate obtine ca prin aparatul indicator curentul sa fie zero, adica puntea sa fie "echilibrata", ceea ce înseamna ca tensiunile la bornele rezistentelor R 1 si R2 , respectiv R4 si R3 sunt egale doua câte doua: R1I1=R2I2 si R4I1=R3I2, de unde rezulta:

Relatia aceasta constituie conditia de echilibru a puntii Wheatstone si permite determinarea uneia dintre rezistente, de exemplu R4=Rx, când sunt cunoscute celelalte trei.

Aceasta relatie este independenta de tensiunea electromotoare E si de rezistenta interna a surseiRi, de sensibilitatea si de rezistenta interna a indicatorului de nul (RIN).

Fig 6.

Sensibilitatea puntii este afectata de toti factorii mentionati. Exista multe moduri de a exprima sensibilitatea puntii Wheatstone si a cauta maximul ei, în functie de marimile considerate ca limitative : tensiuni, curenti, puteri. O expresie generala a tensiunii de dezechilibru, în apropierea echilibrului este urmatoarea:

unde: ΔUAB este tensiunea de dezechilibru la bornele indicatorului de nul; E - tensiunea de alimentare a puntii; DR4 - abaterea rezistentei R4 de la valoarea de echilibru; Ri - rezistenta interna a sursei; RIN - rezistenta interna a indicatorului de nul;

Daca Ri→0 si RIN→∞ , ceea ce corespunde destul de bine situatiei în cazul puntilor cu indicator electronic, sensibilitatea este maxima daca bratele puntii

sunt egale: R1=R3. În acest caz ΔUAB/E=0,25ΔR4/.R4, adica raportul dintre variatia tensiunii de iesire a puntii si tensiunea de alimentare este ¼ din variatia relativa a rezistentei de masurat. În toate celelalte cazuri valoarea acestui raport este mai mica.

Daca Ri=0 , dar RIN ≠∞ , se obtine sensibilitate maxima (putere maxima în indicatorul de nul) daca RIN=R1=R2 (conditie de adaptare). Daca puntea are brate inegale (R1≠R3), atunci pentru sensibilitatea maxima RIN trebuie sa fie egal cu rezistenta echivalenta a puntii între punctele de conectare a indicatorului de nul:

Schema practica a majoritatii puntilor Wheatstone utilizate în prezent este cea din figura 9,b. Conditia de echilibru este:

R1 si R2 fiind cunoscute sub denumirea de rezistente de raport si sunt rezistente variabile în decade (1+10+100+1000) care permit fixarea unui raport egal cu 10-3 la 103. Rezistenta R3 , zisa de comparatie, este tot variabila în decade, cu valori cuprinse între 10-1 si 105 .

Practic, echilibrul puntii Wheatstone se obtine fixând un raport constant între rezistentele R1 si R2 si variind rezistenta de comparative R3 , fie invers. Domeniul de masurare este limitat inferior la 1 , pentru ca sub aceasta valoare erorile de masurare cresc foarte mult datorita influentei rezistentelor conductoarelor de legatura si a rezistentelor de contact de la bornele de legare la punte a rezistorului de

masurat. La valori ale rezistentei de masurare mai mari decât 1M eroarea creste peste limita admisa, pentru ca scade sensibilitatea din cauza reducerii curentilor I1 si I2 din laturile puntii.

2) Punti pentru masurarea rezistentelor electrice mici

În cazul masurarii rezistentelor cu valori mici (1 la 10-6 ), rezistentele de contact si cele ale conexiunilor fiind de acelasi ordin de marime ca si rezistenta de masurat, introduc erori importante la masurarea rezistentei cu puntea Wheatstone.

Rezistentele conexiunilor pot fi îndepartate aproape complet conectând rezistenta de masurat la bornele sursei si indicatorului de nul, în schimb pentru a elimina influenta rezistentelor de contact trebuie separata functia de "alimentare" de cea de "masurare", disociind bornele respective. Se ajunge astfel la rezistenta cu patru borne, reprezentata în figurile 10, a si b.

Curentul dintre "bornele de curent" (AB) produce între "bornele de tensiune" (MM ') o cadere de tensiune ce poate fi utilizata într-un circuit de masurat. Prizele de tensiuni sunt construite din doua cutite paralele (fig. 10,b), care lasa în afara bornele de current (AB).

Potentialul cules la bornele (MM ') reprezinta strict caderea de tensiune de la bornele rezistentei de masurat si nu înglobeaza si caderile de tensiune pe rezistentele de contact (AB) ale curentului de alimentare. Prin acest procedeu se pot realize rezistente definite cu o eroare de o milionime.

Conectând o astfel de rezistenta într-o punte de tip Wheatstone, pentru a o masura, si comparând-o cu o rezistenta de acelasi tip, pentru a lucra la sensibilitatea maxima, se obtine puntea din figura 11 care, redesenata ca în figura 12 capata forma clasica a puntii duble Thomson (Kelvin). Specific acestei punti este conductorul de legatura dintre rezistoarele Rx si Re a carui rezistenta r trebuie sa fie cât mai mica (r<<Re).

Expresia rezistentei de masurat este asemanatoare cu cea obtinuta în cazul puntii Wheatstone:

3) Punti pentru masurarea rezistentelor electrice mari

La masurarea rezistentelor electrice de valori mari (peste 10 M ) cu ajutorul puntii Wheatstone s-au constatat urmatoarele dificultati: necesitatea unor indicatoare de nul de rezistenta mare (tip "electrometru"); cresterea excesiva a valorilor rezistentelor din bratele puntii; influenta marita a rezistentelor de izolatie. Ca indicatoare de nul se pot folosi amplificatoare de curent continuu cu tranzistoare cu efect de câmp, care asigura o sensibilitate suficienta. Pentru masurarea rezistentelor de valori peste 109 ÷ 1010 se utilizeaza electrometrele speciale, cele mai raspândite fiind cu tranzistoare cu efect de câmp speciale, cu

modulator cu diode varicap sau cu condensator vibrant.

În ceea ce priveste valorile rezistentelor din bratele puntii exista doua posibilitati:

a) alegerea unor rezistente de valori comparabile cu Rx . Astfel, se mentine o sensibilitate ridicata a puntii, dar îngreuneaza obtinerea unei precizii bune, datorita instabilitatii rezistoarelor de valori mari;

b) alegerea de rezistente de valori nu prea mari, dar puternic inegale. Aceasta asigura o stabilitate buna, dar conduce la scaderea sensibilitatii.

În figura 14 este prezentata o schema de punte ce utilizeaza rezistente de valori acceptabile.

Daca se transfigureaza triunghiul din figura 14,a, format din Re, R1, R3 , în stea, puntea devine o puntesimpla la care relatia de echilibru este:

din care rezulta:

Rezistenta variabila Re este plasata în bratul opus lui Rx , adica prin scaderea lui Re catre zero se ajunge la Rx→∞ .

La masurarea rezistentelor mari (peste 109 ) trebuie sa se tina cont de urmatoarele:

- valoarea rezistentelor depinde de tensiune, de aceea masurarea trebuie sa se faca la tensiuni specificate (uneori ajungând la 500-1000 V);

- datorita curentilor de pola rizare echilibrul puntii devine stabil dupa un timp de la aplicarea tensiunii (poate ajunge la ordinul minutelor);

- este necesara repetarea masurarii cu polaritatea inversata, pentru eliminarea erorilor datorate unor efecte de neliniaritate sau decalaje de tensiune.

4) Punti neechilibrate

Atât puntile Wheatstone cât si puntile Thomson pot fi utilizate si în regim de punte neechilibrata, în scopul masurarii unor variatii mici ΔRx ale rezistentei Rx0 fata de o valoare de echilibru Rx0. În general, puntile neechilibrate se utilizeaza la masurarea electrica a unei marimi neelectrice. Traductorul rezistiv, de valoare nominala Rx0, este conectat pe latura a 4-a a puntii, în celelalte brate ale puntii existând rezistente de precizie, unele dintre ele fiind reglabile. Initial, puntea

este adusa la echilibru pentru valoarea nominala a rezistentei traductorului rezistiv Rx0. Schema de principiu a unei punti care lucreaza în regim neechilibrat este aratata în figura 15.

Fig. 7

Datorita variatiei marimii neelectrice de intrare, marimea de iesire a traductorului variaza cu ± ΔRx0 fata de valoarea initiala, puntea se dezechilibreaza, la iesirea ei rezultând o tensiune de dezechilibru ± ΔU. Aceasta tensiune este masurata (dupa o prealabila amplificare) cu un aparat indicator de zero etalonat direct în unitati ale marimii neelectrice de studiat. Pentru o functionare corecta, tensiunea de alimentare E a puntii trebuie sa fie constanta în timp.

Pentru liniarizarea puntii si marirea sensibilitatii se pot adopta solutii de punti neechilibrate cu rezistente variabile într-o latura, în doua sau patru laturi.

2.3 Ohmetre si Megohmmetre

Ohmmetre

Principiul de funcţionare a acestor aparate se bazează pe aplicarea legii lui Ohm - dacă

tensiunea sursei de alimentare a circuitului este constanta, valoarea curentului din acest circuit

variază invers proporţional cu rezistenta de măsurat - într-un circuit format dintr-un aparat

indicator de măsurat curentul, o sursa de curent continuu si rezistorul pasiv a cărui rezistenta se

măsoară. Aparatul este gradat direct în ohmi.

Ohmmetrele sunt compuse dintr-un miliampermetru magnetoelectric, rezistoare

adiţionale variabile si o baterie de curent continuu.

La aceste aparate apare în timp, scăderea tensiunii la bornele sursei de alimentare,

deoarece odată cu îmbătrânirea sursei creste rezistenta ei interna.

Pentru a menţine precizia de măsurare în aceleaşi limite, se procedează la compensarea acestei

creşteri a rezistentei prin modificarea valorii rezistentei adiţionale variabile Ra , astfel încât suma

rezistentei acesteia si a bateriei sa rămână constantă. În afara de aceasta funcţie, rezistoarele

adiţionale, montate în serie sau în paralel cu aparatul indicator, pe care le au în dotare

ohmmetrele, sunt necesare pentru extinderea domeniului lor de măsurare.

După modul de conectare a rezistentei de măsurat Rx fata de aparatul indicator exista

ohmmetre cu montaj serie si cu montaj paralel.

Ohmmetrul serie

Rezistenţa Rx ce trebuie măsurată se conectează în serie cu aparatul indicator.

Fig.8

Figura 8. Circuitul electric echivalent al unui ohmmetru serie

Deoarece rezistenţa de măsurat este legată în serie cu ampermetrul, când Rx este egală cu zero

(bornele ohmmetrului scurtcircuitate) acul indicator al aparatului se va deplasa până la gradaţia

maxima a scării, iar daca Rx are valoarea maximă (Rx = infinit), adică aparatul nu este conectat în

circuit, acul indicator al aparatului nu se va deplasa, pentru ca nu exista curent în aparat. Rezulta

deci ca deviaţia aparatului este cu atât mai mica cu cât rezistenta de măsurat este mai mare.

Scara acestui aparat este neuniformă, diviziunile ei fiind mai dese în zona valorilor mari ale

rezistentelor (deci la începutul scării).

Fig. 9

Figura 9. Scala gradată a ohmmetrului serie

Expresia curentul măsurat de ampermetrul magnetoelectric este

I= ER x+Ra+r A+r E

unde E este tensiunea bateriei, rE rezistenţa internă a bateriei, rA este rezistenţa internă a

ampermetrului, Ra rezistenţa adiţională şi Rx este rezistenţa de măsurat.

Ohmmetrul serie este utilizat pentru măsurarea rezistentelor mari, cu valori peste 105 Ω.

Fig. 10

Ohmmetru: a)-serie; b)-derivatie

Functionarea ohmmetrului derivatie: dupa inchiderea comutatorului k, legand rezistenta de masurat Rx intre bornele A B, curentul debitat de sursa E se distribuie prin ampermetru si prin Rx, cu valori invers proportionale cu rezistentele R0 si Rx.

Pentru Rx=0 (bornele AB scurtcircuitate):

I=Imin=0

Pentru Rx=∞ (bornele AB in gol):

I=Imax=

Deci, pentru valori ale lui Rx cuprinse intre 0 si ∞, intensitatea curentului prin circuit variaza intre 0 si Imax, scara gradata ne mai fiind inversa, dar ramanand foarte neuniforma.

Ohmmetre digitale

În general, se utilizează doua principii de realizare a ohmmetrelor digitale: prin măsurarea căderii

de tensiune pe rezistorul Rx, sau prin conectarea rezistorului Rx în bucla de reacţie a unui

amplificator operaţional

Fig. 11

Circuitul electric al unui ohmmetru digital cu măsurarea căderii de tensiune pe rezistorul Rx

Schema din figura utilizează o sursa de curent constant, care debitează pe rezistorul de

măsurat Rx. Căderea de tensiune pe Rx este amplificata de amplificatorul operaţional A, a cărui

tensiune de ieşire este măsurată de un voltmetru digital. Gamele de măsurare sunt obţinute prin

comutarea rezistoarelor Rref de reacţie ale amplificatorului A (care modifica amplificarea în

tensiune a acestuia în rapoartele 1/1, 1/10 si 1/100) si prin schimbarea curentului generat de

sursă.

Fig. 12

Circuitul electric al unui ohmmetru digital cu conectarea rezistorului Rx în bucla de reacţie a amplificatorului

Pentru schema din figura, intrarea în amplificator are o rezistenta foarte mare se consideră Ia = 0

şi implicit Ir = Iref din care rezultă că:

Uout

Rx

=U ref

Rref

Uout=U ref

Rref

R x

Uout=kRx

Deci, tensiunea Uout , măsurată cu un voltmetru digital, este astfel proporţională cu Rx .

Megohmmetrele sunt aparate cu citire directa destinate masurarii rezistentelor foarte mari. Ele

functioneaza pe acelasi principiu ca ohmmetrele, cu deosebirea ca sunt alimentate de tensiuni

mult mai mari, de ordinul sutelor sau miilor de volti.

La masurarea rezistentelor mari si foarte mari se impun cateva cerinte importante:

- Masurarea trebuie facuta la o tensiune ridicata (eventual la mai multe valori), deoarece

valoarea rezistentei Rx depinde, in multe cazuri, de tensiuena aplicata. In plus, este util

ca aparatul sa permita masurarea la mai multe valori ale tensiunii;

- Posibilitatea masurarii atat in conexiune tripolara (borne izolate de masa), cat si in

conexiune dipolara (o borna la masa). Primul caz este necesar pentru ca rezistentele

parazite intre borne si masa sa aiba influenta neglijabila asupra rezultatului masurarii.

Megohmmetrele se realizeaza cu ajutorul unui voltmetru cu rezistenta interna foarte mare

care masoara tensiunea la bornele unei rezistente etalon (Re) conectata in serie cu rezistenta

necunoscuta Rx .

Fig.13

Se impune o tensiune stabila si suficient de inalta aplicata obiectului de masurat si

rezistenta de izolatie mare a punctelor critice din circuit. De regula Re≪Rx. De cele mai multe

ori se foloseste un voltmetru cu tranzistoare cu efect de camp.

Tensiunea de alimentare E, de obicei intre 10 V si 1000 V, se obtine prin intermediul unui

stabilizator de tip serie. Rezistenta de izolatie trebuie sa fie mare in comparatie cu Re.

In figura 13. (b,c si d) sunt reprezentate cateva variante ale schemei de baza din figura

13.a. Schema din figura 13.b., prezinta o varianta de amplificator cu reactie negativa puternica,

pentru marirea rezistentei de intrare si cresterea stabilitatii. In schemele din figurile 13.c si d.

Principiul este putin modificat: rezistoarele de referinta, Re, sunt folosite pentru reactia negativa a

amplificatorului.

Scara aparatelor realizate dupa schemele din figurile 13. este puternic neliniara, ceea ce

este un dezavantaj al meotdei. In schimb, ea permite construirea de aparate simple, cu posibilitati

de masurare pana la curenti prin Rx de ordinul 10-11...10-12 A (de exemplu, 1014 la 1015, masurat

la 1000 V) in cazul amplificatoarelor cu tranzistor cu efect de camp. Gamele de masurare se

schimba prin comutarea rezistoarelor Re si a tensiunilor de alimentare. Pentru ca rezultatul

masurarii sa nu depinda de tensiune, odata cu schimbarea tensiunii se modifica in mod

corespunzator si sensibilitatea instrumentului indicator.

Cap. III. N.T.S.M si P.S.I. in masurari electrice

3.1 Masuri de protectia muncii

Protecţia muncii este un sistem de măsuri şi mijloace social-economice, organizatorice,

tehnice, profilactic-curative, care acţionează în baza actelor legislative şi normative şi care

asigură securitatea angajatului, păstrarea sănătăţii şi a capacităţii de muncă a acestuia în

procesul de muncă.

Securitatea muncii în activitatea de producţie se asigură pe următoarele căi:

- instruirea în materie de protecţia muncii a tuturor angajaţilor şi a altor persoane la toate

nivelurile de educaţie şi pregătire profesională;

- instructarea prealabilă şi periodică a tuturor angajaţilor;

- pregătirea specială angajaţilor care deservesc maşini, mecanisme şi utilaje faţă de care sînt

înaintate cerinţe sporite de securitate;

- verificarea periodică a cunoştinţelor personalului tehnic ingineresc a materiei în protecţia

muncii(nu mai rar decît o dată în trei luni).

Direcţii principale ale politicii de stat în domeniul protecţiei muncii:

- asigurarea priorităţii ale politicii de stat în domeniul protecţiei muncii

- emiterea şi aplicarea actelor normative privind protecţia muncii;

- coordonarea activităţilor în domeniul protecţiei muncii şi al mediului;

- supravegherea şi controlul de stat asupra respectării actelor normative în domeniul

protecţiei muncii;

- cercetarea şi evidenţa accidentelor de muncă şi a bolilor profesionale;

- apărarea intereselor legitime ale salariaţilor care au avut de suferit în urma accidentelor de

muncă şi a bolilor profesionale;

- stabilirea compensaţiilor pentru munca în condiţii grele, vătămătoare sau periculoase ce nu

pot fi înlăturate în condiţiile nivelului tehnic actual;

- participarea autorităţilor publice la realizarea măsurilor de protecţie şi al organizării

muncii;

- pregătirea şi reciclarea specialiştilor în domeniul protecţiei muncii;

- organizarea evidenţei statistice de stat privind condiţiile de muncă, accidentele de muncă,

bolile profesionale şi consecinţele materiale ale acestora;

- colaborarea internaţională în domeniul protecţiei muncii;

- contribuirea la crearea condiţiilor nepericuloase de muncă, la elaborarea şi utilizarea

tehnicii şi tehnologiilor nepericuloase, la producerea mijloacelor de protecţie individuală şi

colectivă a salariaţilor;

- reglementarea asigurării salariaţilor cu echipament de protecţie individuală şi colectivă cu

încăperi şi instalaţii sanitar-social, cu mijloace curativ profilactice din contul angajatului.

Instructajul introductiv îl petrece inginerul de protecţie a muncii şi tehnica securităţii în

cabinetul de protecţie a muncii, iar cu muncitorii inginero - tehnici, cu specialiştii tineri şi cu

elevii instituţiilor de învăţămînt – inginerul şef al întreprinderii.

Instructajul introductiv se înregistrează în Registrul de înregistrare a instructajului

introductiv de protecţie a muncii, sanitarie de producere, securitate antiincendiară şi acordarea

primului ajutor care se păstrează la inginerul de protecţia a muncii şi tehnica securităţii.

Instructajul primar se petrece nemijlocit la locul de lucru înainte de admitere la lucru cu

toţi muncitorii intraţi la întreprindere, după petrecerera instructajului introductiv deasemnea cu

muncitorii transferaţi la alt lucru.

La instructajul primar muncitorului îi sunt arătate toate locurile periculoase la utilaj şi la

locul de lucru, metodele de organizare corectă şi asigurea locului de lucru, deasemenea i se dau

indicaţii de interzicere de a folosi metode periculoase în lucrul sau alte acţiuni, care pot duce la

traumatism sau îmbolnăvire. Instructajul secundar cu scopul controlării şi perfecţionării nivelului

de protecţie a muncii se petrece nemijlocit la locul de lucru cu toţi muncitorii indiferent de

calificarea lor, specialitatea şi stagiul de lucru.

- Instructajele primar şi secundar se înregistrează în Registrul de înregistrare a

instructajelor primar şi secundar de protecţie a muncii, tehnica securităţii şi securitatea

anincendiară, care se păstrează la conducătorul lucrărilor, în subordonarea căruia se găsesc

muncitorii.

3.2 Norme de prevenirea si stingerea incendiilor

Prevenirea incendiilor - totalitatea acţiunilor de împiedicare a iniţierii şi

propagării incendiilor, de asigurare a condiţiilor pentru salvarea persoanelor, bunurilorşi de

asigurare a securităţii echipelor de intervenţie

La folosirea instalaţiilor electrice de forţă şi iluminat se va asigura o bună funcţionare a

utilajelor şi a aparatelor respective, prin revizii înainte de intrarea în funcţiune şi prin

înlăturarea imediată a defecţiunilor constatate.

Tablourile electrice, releele, contactoarele etc., vor fi prevăzute cu carcase de protecţie, iar la

tablouri se vor întrebuinţa numai siguranţe calibrate, conform proiectelor. Se interzice

înlocuirea fuzibilelor arse cu fir de liţă, staniol sau alte materiale.

Clemele siguranţelor lamelare nu se fixează pe lemn, carton sau alte materiale combustibile.

Se interzice supraîncărcarea circuitelor prin racordarea mai multor consumatori decât cei

prevazuţi pentru instalaţia respectivă.

Instalaţiile pentru iluminatul de siguranţă, evacuare, continuarea lucrului, gardă, vor fi

menţinute în permanenţă în stare de funcţionare.

Bateriile de acumulatoare şi celelalte surse de energie de rezervă pentru alimentarea

iluminatului de siguranţă vor fi verificate periodic şi bine întreţinute.

. Reostatele de pornire sau de reglare a turaţiei diferitelor maşini electrice vor fi protejate cu

carcase metalice prevăzute cu orificii de răcire. Acestea vor fi curăţate de praf şi scame cel

puţin o dată pe saptămână.

Se interzice acoperirea lor cu materiale combustibile (hârtie, cârpe, lemn etc.) sau curăţirea

lor cu lichide inflamabile (benzină, petrol etc.).

Aparatele electrice portative se vor folosi numai cu fişe şi conductoare izolate.

La terminarea lucrului, întregul utilaj electric se scoate de sub tensiune.

În încăperi va rămâne sub tensiune numai instalaţia de iluminat de siguranţă.

Revizia, repararea sau înlocuirea diverselor elemente ale instalaţiilor electrice de iluminat,

forţă sau curenţi slabi, în medii explozive, se vor face numai după scoaterea lor de sub

tensiune. Se interzice:

a. folosirea în stare defectă a instalaţiilor electrice şi a receptoarelor de energie electrică de

orice fel, precum şi a celor deteriorate sau improvizate;

b. încărcarea instalaţiilor electrice (conducte, cabluri, transformatoare, întrerupătoare,

comutatoare, prize etc.) peste sarcina admisă;

c. suspendarea corpurilor de iluminat direct de conductoarele de alimentare;

d. agăţarea sau introducerea pe şi în interiorul panourilor, nişelor, tablourilor electrice etc., a

obiectelor de orice fel, precum şi adăpostirea de obiecte sau materiale în posturile de

transformare sau de distribuţie;

e. folosirea instalaţiilor electrice neprotejate în medii de vapori explozivi şi cu degajări de

praf combustibil;

f. executarea lucrărilor de întreţinere şi reparaţii a instalaţiilor electrice de către personal

necalificat sau neautorizat;

g. utilizarea lămpilor mobile portative fără globuri şi grătare de protecţie sau alimentate prin

cordoane improvizate sau dezizolate;

h. folosirea la corpurile de iluminat a filtrelor de lumină (abajoare) improvizate din carton,

hârtie sau alte materiale combustibile;

i. întrebuinţarea radiatoarelor şi a reşourilor electrice în alte locuri decât cele stabilite şi în

condiţii care prezintă pericol de incendiu, precum şi lăsarea sub tensiune a acestora după

terminarea programului de lucru. Cele care se folosesc în condiţiile admise vor fi scoase de

sub tensiune şi vor fi depuse la terminarea programului în locurile stabilite în acest scop;

j. folosirea legăturilor provizorii prin introducerea conductoarelor electrice fără fişe, direct în

priză;

k. utilizarea receptoarelor de energie electrică (fiare de călcat, radiatoare, reşouri, ciocane de

lipit etc.), fără luarea măsurilor de izolare faţă de elementele combustibile din încăperi;

l. aşezarea pe motoare electrice a materialelor combustibile (cârpe, hârtie, lemne etc.)

precum şi necurăţarea acestora de depunerile de praf, scame şi alte materiale combustibile;

m. lăsarea neizolate a capetelor conductoarelor electrice, în cazul demontării parţiale a unei

instalaţii;

n. lăsarea sub tensiune a maşinilor, aparatelor, utilajelor şi echipamentelor electrice, după terminarea folosirii,

sau programului de lucru la acestea;

o. neîntreruperea instalaţiei electrice de iluminat din spaţiile de depozitare după terminarea programului de

lucru;

Bibliografie

Masurarea rezistentei electrice manual pentru clasa a XII-a

Nicolau, E.; Beliş, M.: Măsurări Electrice şi Electronice, Editura Didactică şi Pedagogică, Bucureşti, 1979.

Bodea, M. ş.a.: Aparate Electronice pentru Măsurare şi Control, Editura Didactică şi

Pedagogică, Bucureşti

Munteanu, R., Târnovan, I.: Sisteme de măsurare inteligente, Universitatea tehnică din Cluj-Napoca, 1992

Pop, E. ş.a.: Tehnici Moderne de Măsurare, Editura "Facla", Timişoara, 1989.