נספח הכרת מכשירי מדידה חלק א

מתוך מעבדת מבוא בחשמל
גרסה מתאריך 08:32, 26 באוקטובר 2018 מאת Roipi (שיחה | תרומות)

קפיצה אל: ניווט, חיפוש

1 שנאי עצמי (וואריאק) ושנאי בידוד

איור 1: שנאי עצמי (וואריאק)
איור 2: שנאי בידוד, בעל יחס השנאה של 1:1

וואריאק חד-פאזי: הוואריאק הינו שנאי עצמי ניתן לשינוי. באופן פשטני ניתן להתייחס אליו כאל מחלק מתח השראתי, כפי שרואים באיור 1.

בחיבור תקני, הדק מס' 1 מחובר למוליך הפאזה של ההזנה החשמלית והדק 2 למוליך האפס (ניוטרל). טעות אנוש עלולה לגרום להפוך חיבורים 1 ו-2 ובמצב זה, המעגל המוזן מהוואריאק נמצא במתח של 220V. לכן יש להימנע ממגע במעגל הניזון מוואריאק, אפילו אם מתח V0 הינו אפס. כדי למנוע את סכנת ההתחשמלות נוהגים לפעמים לחבר את הוואריאק דרך שנאי בידוד, כפי שרואים באיור 2.

מטרת שנאי הבידוד הינה לבודד את היציאה מהכניסה, כלומר להציף את המעגל. לדוגמא: באיור 2 רואים מחולל אותות מוארק מחובר בכניסת השנאי, ואילו ביציאת השנאי נקבל את אותו מתח AC כבכניסה (יחס ההשנאה הינו 1:1), אולם לא יהיה כל קשר גלווני בין המוצא והכניסה.


רוב מכשירי המדידה במעבדה מוארקים לאדמה ויתכן מצב שבו בטעות יקוצר רכיב או ענף במעגל, אולם אם "נציף" את המעגל הרי שאפשרות של קיצור מעגל בטעות היא נדירה יותר.


לשים לב! בעבודה עם שנאי בידוד המבודד את כניסת ה-220V מהמעגל אין הגנה מפני התחשמלות ע"י מפסק הפחת.


במעבדה קיימים שני סוגי שנאים. שני השנאים יכולים לתפקד כשנאי בידוד:

  1. שני אחד הוא בעל יחס השנאה של 1:1 ותגובת תדירות טובה בתחום רחב של תדרים וישמש לבידוד מעגלי מדידה מהמחולל או ממכשיר מדידה ולכן יכונה - שנאי בידוד.
  2. השנאי השני מותאם לעבודה בתדר 50Hz ומסוגל להעביר הספקים גבוהים יותר מהשנאי הראשון. שנאי זה יכונה שנאי הספק וישמש לבידוד מקור הזנה (50Hz מתח נמוך) ממעגלי המדידה.


2 ספק כח למתח ישר

איור 3: מעגל סכמתי של ספק כוח למתח ישר

תפקידו של ספק הכוח להמיר את המתח המתקבל מהרשת (220V/50Hz) למתח ישר (DC) מיוצב ובעוצמה נמוכה (כמה עשרות וולט).

באיור 3 מתואר מעגל סכמתי של ספק כוח.

ספק כוח אחד יכול להכיל בתוכו כמה ספקי כוח נפרדים (במעבדה קיימים 3 ספקים שונים בתוך כל מכשיר בודד) המסוגלים לספק מתח DC בעוצמה של כמה עשרות וולטים (עד 25V במעבדה), עם יכולת הספקת זרם של כמה אמפר (עד 2A במעבדה).

ניתן להכפיל את המתח ע"י אחת משתי הפעולות הבאות:

  1. במידה ושני הספקים צפים, כפי שקיים בסוללות למשל, ניתן פשוט לשרשר אותם (לחבר פלוס של ספק אחד למינוס של הספק השני) ובכך להגדיל את המתח.
  2. במידה ושני הספקים מקוצרים במינוס שלהם, ניתן להפעיל אותם כך שיפיקו עוצמת מתח זהה אך בקוטביות הפוכה, אין צורך לשרשר אותם הפעם כיוון שהם כבר מקוצרים במינוס, ולכן צריך להתחבר בין שני הפלוסים שלהם ומקבלים הפרש פוטנציאלים מוכפל (למשל בין מינוס 25 לפלוס 25 יניב 50V).

הערות:

  • במעבדה אין צורך לשרשר פיזית את הספקים - ניתן להשתמש בתפריט של המכשיר.
  • במכשיר קיימת אפשרות קביעת הגבלת זרם, כדי למנוע מקרה של שריפת רכיבים.


3 רמ"ס (DMM) - רב-מודד ספרתי (Digital Multimeter)

המכשיר נועד למדידת מתח (ישר וחילופין), מדידת זרם (ישר וחילופין) ומדידת התנגדות, תדר וקיבול.

מדידת מתח, מתבצעת על ידי חיבור ההדקים V/Ω ו-Common (הדק "ייחוס") במכשיר. פעולת החיבור זהה במדידת מתח חילופין או מתח-ישר אך יש להקפיד ולהפעיל את הרמ"ס לסוג המתח על ידי לחיצת DCV עבור מתח ישר או ACV עבור מתח חילופין. יש לבחור את תחום המדידה על ידי הלחצן המתאים.

התנגדות הכניסה של מד-המתח במכשיר היא 10MΩ

במצב מדידה DCV הרמ"ס מודד מתח ממוצע (Average), כלומר נקבל 0V אם ננסה למדוד גל סינוסי כפי הקיים ברשת החשמל.

במצב מדידה ACV הרמ"ס מודד מתח RMS, כלומר אם יש גל סינוס עם היסט DC (אשר מהווה את הממוצע של הגל) - המכשיר מתעלם ממנו ומתחשב רק בגל הסינוס.

מדידת זרם דורשת פתיחת המעגל החשמלי וחיבורו מחדש דרך מד הזרם.

מדידת זרם מתבצעת על ידי חיבור בטור של הנקודות Common ו-mA (או 10A). הסימון של mA מציין את ההדרך למדידת זרם של עד 1-2A והסימון של 10A למדידת זרמים גבוהים.

פעולת החיבור זהה במדידת זרם חילופין או זרם ישר אך יש להקפיד ולהפעיל את הרמ"ס לסוג הזרם על ידי לחיצת DCA עבור זרם ישר או ACA עבור זרם חילופין. יש לבחור את תחום המדידה על ידי הלחצן המתאים.

במצב מדידה DCA הרמ"ס מודד את הזרם הממוצע (Average).

במצב מדידה ACA הרמ"ס מודד זרם RMS.

מדידת התנגדות מתבצעת על ידי חיבור הנקודות V/Ω ו-Common במכשיר אל נגד הנמדד ולחיצה על המקש המסומן Ω. חשוב לזכור כי המדידה בפועל היא מדידת המתח השורר על הנגד עקב אילוץ זרם בעוצמה קבועה דרך הנגד הנמדד. על מסך המכשיר מוצגת תוצאת החישוב המתקבלת באופן אוטומטי. יש לנתק את הנגד מהמעגל לפני מדידת התנגדות.

לצורך הכרת אופן הפעולה והשימוש במכשיר, יש להיעזר במדריך למשתמש (User's Guide) של הרמ"ס.