Moduł 3 Pomiary eksploatacyjne parametrów maszyn i ..., Publikacje z Elektrotechnika

Pobierz Moduł 3 Pomiary eksploatacyjne parametrów maszyn i ... i więcej Publikacje w PDF z Elektrotechnika tylko na Docsity! 1 Moduł 3 Pomiary eksploatacyjne parametrów maszyn i urządzeń elektrycznych I. Badania eksploatacyjne maszyn i urządzeń elektrycznych 1. Obowiązki osób sprawujących dozór nad eksploatacją elektrycznych urządzeń napędowych (silników) 2. Obowiązki osób obsługujących silniki 3. Obowiązki osób wykonujących usługi przy urządzeniach napędowych 4. Zasady eksploatacji silników II. Pomiary ogólne maszyn elektrycznych 1. Pomiary rezystancji uzwojeń III. Mierniki do pomiaru parametrów maszyn 1. Miernik magnetoelektryczny 2. Miernik elektromagnetyczny 2 I. Badania eksploatacyjne maszyn i urządzeń elektrycznych 1. Obowiązki osób sprawujących dozór nad eksploatacją elektrycznych urządzeń napędowych (silników) Podstawowymi obowiązkami osób dozoru są: 1. prowadzenie eksploatacji silnika zgodnie z zasadami techniki oraz wymaganiami BHP, 2. kierowanie czynnościami osób zajmujących się obsługą, konserwacją i naprawami silników, 3. kontrolowanie stosowania instrukcji eksploatacji, 4. nadzorowanie właściwego przygotowania i organizacji miejsca pracy, 5. kontrolowanie realizacji programów pracy silników. 2. Obowiązki osób obsługujących silniki Podstawowymi obowiązkami osób obsługujących silniki są: 1. uruchamianie i zatrzymywanie urządzeń, 2. kontrola warunków chłodzenia, 3. kontrola temperatury silnika, 4. kontrola drgań i hałasów silnika, 5. kontrola łożysk (stopień nagrzania, natężenia hałasu), 6. obserwacja aparatury kontrolno-pomiarowej, 7. obserwacja pracy szczotek na komutatorze lub pierścieniach ślizgowych, 8. utrzymywanie w czystości silnika i urządzeń pomocniczych, 9. utrzymywanie we właściwym stanie urządzeń zapewniających bezpieczeństwo pożarowe, 10. prowadzenie zapisów (jeżeli silnik posiada dziennik), 11. zgłaszanie zakłóceń, 12. udział w przeprowadzaniu oględzin w czasie postoju silnika. Ponadto osoby obsługujące urządzenia powinny znać: 1. dokumentację techniczno-ruchową urządzenia, 2. instrukcję eksploatacji urządzenia napędowego, 3. budowę i zasadę działania silnika i urządzeń pomocniczych, 4. zasady racjonalnego wykorzystania energii, 5. wymagania BHP oraz bezpieczeństwa pożarowego, 6. zasady postępowania w czasie awarii, pożaru lub innego zagrożenia obsług i otoczenia. 3. Obowiązki osób wykonujących usługi przy urządzeniach napędowych Podstawowymi obowiązkami osób wykonujących usługi przy urządzeniach na- pędowych są: 1. przeprowadzanie oględzin urządzeń napędowych w czasie postoju, 2. przeprowadzanie przeglądów silników, 3. wykonywanie remontów, 4. przeprowadzanie podstawowych pomiarów profilaktycznych, 5. ustawianie silników i podłączanie ich do sieci, 5 Urządzenie powinno być wyłączone w razie biegu jałowego. W instrukcji eksplo- atacji mogą być określone przypadki, kiedy dopuszczany jest bieg jałowy. Do urządzeń I, II i III grupy zaleca się stosowanie ograniczników biegu jałowego. Ruch urządzeń napędowych należy wstrzymać w razie zagrożenia bezpieczeństwa ob- sługi lub otoczenia oraz w razie stwierdzenia uszkodzeń lub zakłóceń uniemożliwiają- cych normalną eksploatację, a szczególnie w przypadku: 1. trwałego przeciążenia urządzeń lub nadmiernego nagrzewania się elementów, 2. pojawienia się dymu, ognia lub zapachu spalonej izolacji, 3. nadmiernych drgań, 4. zewnętrznych uszkodzeń mechanicznych lub objawów świadczących o wewnętrznych uszkodzeniach, 5. nadmiernego poziomu hałasu, 6. uszkodzenia urządzenia napędowego. 4.3. Programy pracy W programach pracy urządzeń napędowych I i II grupy należy uwzględniać ra- cjonalne użytkowanie energii elektrycznej. Programy te powinny być opracowane w terminach określonych w instrukcjach eksploatacji i uwzględniać w szczególności: 1. ekonomicznie i technicznie uzasadniony czas ruchu urządzeń, 2. optymalne wykorzystanie możliwości regulacji prędkości obrotowej. Stan techniczny urządzeń, ich zdolności do pracy i warunki eksploatacji wyko- rzystane do programu pracy powinny być kontrolowane i oceniane na podstawie wyni- ków okresowo prowadzonych oględzin i przeglądów. 4.4. Oględziny urządzeń napędowych Terminy i sposób przeprowadzania oględzin należy ustalić w instrukcji eksploa- tacji, z uwzględnieniem zaleceń wytwórcy, przepisów dozoru technicznego dla urzą- dzeń dźwignicowych i warunków pracy urządzeń. Oględziny w czasie ruchu powinny obejmować: 1. wskazania aparatury kontrolno-pomiarowej, ze szczególnym zwróceniem uwagi na obciążenie i wartość współczynnika mocy, 2. warunki chłodzenia elementów energoelektronicznych, 3. ustawienie zabezpieczeń, 4. stopień nagrzewania obudowy i łożysk, 5. stan osłon części wirujących, 6. stan przewodów ochronnych i ich podłączenia, 7. poziom drgań, 8. działanie układów chłodzenia. Oględziny w czasie ruchu urządzeń I grupy należy przeprowadzać nie rzadziej niż raz na zmianę. Przy prowadzeniu oględzin w czasie postoju należy usunąć niepra- widłowości stwierdzone w czasie ruchu oraz wykonać odpowiednie czynności konser- wacyjne, ze szczególnym zwróceniem uwagi na stan: 1. czystości urządzeń, 2. układu zasilającego, 3. urządzeń rozruchowych i regulacyjnych, 4. urządzeń zabezpieczających, 6 5. układów sterowania i sygnalizacji oraz urządzeń pomiarowych, 6. urządzeń energoelektronicznych, 7. pierścieni ślizgowych i komutatorów, 8. szczotek i szczotkotrzymaczy, 9. połączeń elementów urządzenia. Wyniki oględzin przeprowadzonych w czasie postoju urządzeń I i II grupy należy odnotować w dokumentacji eksploatacyjnej. 4.5. Przeglądy urządzeń napędowych Przeglądy urządzeń należy prowadzić w czasie ich planowego postoju, w terminach ustalonych w dokumentacji fabrycznej oraz przepisach dozoru technicz- nego dla urządzeń dźwignicowych, lecz nie rzadziej niż co 2 lata. Terminy te nie dotyczą urządzeń III i IV grupy wbudowanych na stałe w urządzenia technologiczne. Przeglądy tych urządzeń należy przeprowadzać:  III grupa – w terminach przewidzianych dla przeglądów i remontów urządzeń technologicznych, lecz nie rzadziej niż co 3 lata,  IV grupa – w terminach przewidzianych dla przeglądów i remontów urzą- dzeń technologicznych. Przeglądy powinny obejmować: 1. oględziny w czasie postoju urządzenia, 2. pomiary, 3. sprawdzenie styków w łącznikach, 4. sprawdzenie prawidłowości działania aparatury kontrolno-pomiarowej, 5. kontrolę prawidłowości nastawień zabezpieczeń i działania urządzeń pomocni- czych, 6. sprawdzenie stanu urządzeń energoelektronicznych, 7. sprawdzenie stanu łożysk, 8. czynności konserwacyjne w zakresie zgodnym z dokumentacją fabryczną, 9. wymianę zużytych części i usunięcie zauważonych uszkodzeń. Wyniki przeglądów I, II, III grupy należy odnotować w dokumentacji eksploata- cyjnej. 4.6. Pomiary eksploatacyjne urządzeń napędowych Wyniki pomiarów wykonywanych w czasie eksploatacji urządzeń należy uznać za zadowalające, jeżeli: 1. wartości rezystancji uzwojeń silników oraz współpracujących z nimi maszyn elektrycznych są zgodne z danymi wytwórcy lub wynikami poprzednich pomia- rów eksploatacyjnych, przy czym pomiar rezystancji uzwojeń silników nie jest wymagany dla urządzeń napędowych II, III i IV grupy, 2. dla silników I grupy oraz współpracujących z nimi maszyn elektrycznych:  rezystancja izolacji uzwojenia przy temperaturze 20C i wyższej, zmierzo- na po 60 sekundach od chwili rozpoczęcia pomiaru, jest nie mniejsza niż 1 MΩ na 1 kV napięcia znamionowego uzwojenia,  stosunek rezystancji izolacji uzwojenia silników o napięciu powyżej 1 kV zmierzonej po 60 sekundach od chwili rozpoczęcia pomiaru do rezystan- 7 cji zmierzonej po 15 sekundach jest nie mniejszy od 1,3 niezależnie od temperatury uzwojenia,  rezystancja izolacji uzwojenia wirnika silnika synchronicznego przy tem- peraturze 20C jest nie mniejsza niż 0,5 MΩ, 3. rezystancja izolacji uzwojeń silników II, III i IV grupy oraz współpracujących z nimi maszyn elektrycznych, zmierzona przy temperaturze uzwojeń 20C i wyż- szej, jest nie mniejsza niż 1 kΩ na 1 V napięcia znamionowego uzwojenia, 4. rezystancja izolacji innych elementów urządzeń jest zgodna z danymi wytwórcy, a przy ich braku nie mniejsza niż 1 MΩ na 1 kV napięcia znamionowego, 5. ochrona przeciwporażeniowa spełnia wymagania przepisów. 4.7. Remonty i składowanie Przy magazynowaniu i składowaniu należy przestrzegać zaleceń wytwórcy. Dla urządzeń stanowiących rezerwę (magazynową) należy w instrukcji eksploatacji podać terminy przeprowadzania kontroli warunków składowania i pomiarów rezystancji izo- lacji uzwojeń i urządzeń pomocniczych. Remonty urządzeń napędowych należy prze- prowadzać na podstawie instrukcji eksploatacji w zakresie wynikającym z wyników przeglądu oraz terminach skoordynowanych z terminami remontów urządzeń techno- logicznych. 10 Mierząc rezystancję uzwojeń twornika w maszynie zmontowanej, należy zwrócić uwagę na prawidłowe przyłączenie woltomierza. Końcówki przewodów od woltomierza powinny być przyłożone bezpośrednio do działek komutatora, leżących pod różnobie- gunowymi szczotkami maszyny, przy czym wszystkie szczotki powinny przylegać do komutatora. Nie należy przyłączać woltomierza do szczotek. Pomiar wykonuje się dla trzech różnych położeń twornika i oblicza wartość średnią. Rezystancję uzwojenia bocz- nikowego mierzy się, w zależności od jej szacunkowej wartości, w układzie dokładnego pomiaru napięcia (rys. 1a) lub dokładnego pomiaru prądu (rys. 1b). Często do dalszych obliczeń potrzebna jest wartość rezystancji uzwojeń w temperaturze pracy. Ponieważ pomiar rzeczywisty temperatury pracy uzwojeń jest dość kłopotliwy, zgodnie z normą „jeżeli temperatura końcowa uzwojeń maszyny nie została określona w wyniku pomia- ru, rezystancję zmierzoną w stanie zimnym przelicza się na pewną umowną temperatu- rę odniesienia”. Temperatura ta wynosi:  347K (75°C) – dla klas izolacji uzwojeń A, B, E,  387K (115°C) – dla klas izolacji uzwojeń F i H. Jeśli uzwojenia wykonane są z miedzi, rezystancję przelicza się zgodnie ze wzo- rem: 38 38 1 2 1    T T RR T a jeśli są aluminiowe, wzorem: 28 28 1 2 1    T T RR T przy czym: T1 – temperatura stanu zimnego (w K), T2 – temperatura odniesienia (w K), RT1 – rezystancja uzwojenia w temperaturze stanu zimnego (w ), R* – rezystancja uzwojenia w temperaturze odniesienia (w ). 1.3. Spadek napięcia na szczotkach Rezystancja szczotek oraz rezystancja przejścia między szczotką a komutatorem jest nieliniowa. Zależy ona od wartości natężenia przepływającego prądu, prędkości ob- rotowej komutatora, biegunowości szczotki, siły nacisku, rodzaju materiału szczotki i komutatora. Charakterystyczne wielkości dla różnych typów szczotek są podawane w katalogach wytwórców. W praktyce nie określa się rezystancji przejścia, lecz spadek napięcia esz na tej re- zystancji. Szacunkowo przyjmuje się, że spadek ten dla pary szczotek zmienia się według krzywej 1 (rys. 3). W praktyce spadek napięcia na rezystancji przejścia szacujemy na podstawie uproszczonego wykresu (krzywa 2). 11 Rys. 3. Spadek napięcia na szczotkach e I0 0,25I n U 1 2 Źródło. Opracowanie własne na podstawie L. Kacejko, Pracownia elektryczna i elektroniczna, WSiP, Warszawa 2010 1.4. Pomiary prędkości obrotowej Prędkość obrotową najczęściej się mierzy:  obrotomierzem (tachometrem) odśrodkowym,  prądnicą tachometryczną,  tachometrem stroboskopowym,  tachometrem cyfrowym. Obrotomierz odśrodkowy działa na podobnej zasadzie jak powszechnie znany odśrodkowy regulator prędkości obrotowej. Tachometr sprzęga się z wałem badanej maszyny za pomocą sprzęgiełka. Łatwo zmieniane przekładnie zębate, w które jest zao- patrzony tachometr, pozwalają na uzyskanie bardzo dużego zakresu pomiarowego. Przyrząd ten służy do pomiaru prędkości obrotowej w stanie ustalonym. Prądnica tachometryczna jest to zwykle jednofazowa prądnica synchroniczna z wirującymi magnesami trwałymi. Strumień magnetyczny ma zatem wartość stałą. Wartość indukowanej siły elektromotorycznej w uzwojeniu twornika prądnicy jest więc proporcjonalna tylko do prędkości obrotowej: nCncE   Mierząc napięcie na zaciskach prądnicy, jednocześnie mierzy się prędkość obro- tową sprzęgniętej z nią maszyny. Zwykle woltomierz stanowi komplet z prądnicą i jest wywzorcowany w obrotach na minutę. Metodę tę można stosować do pomiarów pręd- kości obrotowej zarówno w stanie ustalonym, jak i nieustalonym. Wymienione metody pomiaru prędkości obrotowej mają te wadę, że podczas pomiaru badana maszyna jest obciążona dodatkowym momentem hamującym (tacho- metrem). Jeśli badane są mikromaszyny lub maszyny o ułamkowej mocy, to moment ten jest dla nich za dużym obciążeniem i tym samym uniemożliwia pomiary. Wady tej nie ma metoda pomiaru prędkości obrotowej za pomocą tachometru stroboskopowego. Tachometr stroboskopowy jest przyrządem, którego głównym elementem jest lampa błyskowa o regulowanej liczbie błysków w jednostce czasu. Regulacja ta odbywa się płynnie przez przestrajanie elektronicznego generatora impulsów zapłonowych. Oświetlając stroboskopem wirujący wał maszyny, na którym uprzednio narysowano promieniową kreskę, tak regulujemy częstość błysków lampy, aż uzyskamy pozornie 12 nieruchomy obraz narysowanej kreski. Oznacza to, że częstość błysków lampy strobo- skopowej, mierzona np. w liczbie błysków na sekundę, jest równa prędkości obrotowej wału w obrotach na sekundę. Wartość tę można odczytać bezpośrednio ze skali przy- rządu. Gdy zamiast jednej nieruchomej kreski na wale maszyny zaobserwuje się ich 2, 3, 4 itd., oznacza to, że częstość błysków lampy stroboskopowej jest większa odpowiednio 2, 3, 4 razy. Wadą tej metody jest to, że nadaje się ona do pomiarów prędkości obrotowej tylko w stanie ustalonym. Dokładność jej pomiaru wynosi około 3% i zależy od klasy dokładności generatora impulsów zapłonowych. Bardzo dużą dokładność pomiaru prędkości obrotowej gwarantuje tachometr cy- frowy. Zasada jego działania polega na zliczeniu liczby impulsów elektrycznych przypa- dających na jednostkę czasu. Liczba impulsów musi być proporcjonalna do liczby obro- tów. W tym celu na wale badanej maszyny umieszcza się specjalną tarczę z otworkami rozmieszczonymi symetrycznie na okręgu. Z jednej strony tarczy znajduje się źródło światła, a z drugiej przetwornik fotoelektryczny. Tarcza, wirując, powoduje okresowe oświetlenie przetwornika, który impulsy świetlne zamienia na impulsy elektryczne. Na- stępnie, po odpowiednim uformowaniu, impulsy elektryczne są podawane na licznik tachometru. Wynik pomiaru odczytuje się bezpośrednio z ekranu tachometru. Dokład- ność tego typu tachometru jest bardzo duża, wynosi ona 0,1%. Pomiar poślizgu Definicję poślizgu przedstawia wzór: 1 1 n nn s   w którym: n1 – prędkość obrotowa wirującego pola magnetycznego, n – prędkość obrotowa wirnika. W zależności od wartości obciążenia poślizg maszyn indukcyjnych w ustalonych stanach pracy zmienia się w przedziale wartości od 0,005 do 0,1. Zatem wartości n1 i n są często bardzo sobie bliskie. W takich wypadkach nie można wyznaczać różnicy n1 – n przez oddzielny pomiar tych wielkości, gdyż nawet niewielkie błędy w pomiarze n1 i n (rzędu jednego procentu) będą powodować błędy wartości poślizgu sięgające kilkuset procent. Określenie poślizgu silnika według wzoru musi więc polegać na bezpośrednim wyznaczeniu różnicy n1 – n. Wyjątkiem jest pomiar prędkości obrotowej tachometrem cyfrowym, którego duża dokładność eliminuje możliwość powstania dużego błędu wy- znaczanego poślizgu. Pomiar częstotliwości prądu wirnika Częstotliwości prądu stojana f1 i wirnika f2 w maszynach asynchronicznych są związane zależnością: 1 2 f f s  Dla znanej zazwyczaj częstotliwości f1 wyznaczenie częstotliwości f2 jest jedno- znaczne z określeniem poślizgu s. 15 Należy jednak pamiętać, że straty w maszynie hamulcowej, a więc i jej sprawność, są funkcją wielu zmiennych, takich jak: napięcie, prąd, prędkość obrotowa, temperatura. Aby można było korzystać z wykresu  = f(Pel), musi być on wyznaczony dla takich sa- mych wartości parametrów, jakie występują dla danego pomiaru. W tym celu posługu- jemy się nie jedną, lecz całą rodziną charakterystyk, wyznaczonych najczęściej dla róż- nych wartości prędkości obrotowych przy stałym napięciu na zaciskach prądnicy. Nale- ży wtedy pamiętać o utrzymaniu w czasie pomiarów stałej wartości napięcia. 1.7. Bezpośrednie metody pomiaru momentu Jak wspomniano wcześniej, do pomiaru momentu obrotowego używa się hamul- ców pomiarowych. Hamulec składa się z dwóch części. Pierwsza służy do obciążenia wału badanej maszyny wymaganym momentem, a druga do pomiaru tego momentu. Do najczęściej spotykanych rodzajów hamulców pomiarowych należą:  cierne,  elektromaszynowe,  indukcyjne. Rys. 5. Hamulec cierny klockowy Źródło. Opracowanie własne na podstawie L. Kacejko, Pracownia elektryczna i elektroniczna, WSiP, Warszawa 2010 Hamulce cierne. Przykład hamulca ciernego przedstawiono na rys. 5. Na wał ba- danego silnika jest nałożona tarcza, po której ślizgają się dociskane klocki hamulcowe. Siłę docisku można dowolnie regulować. Jeżeli badany silnik zostanie wprawiony w ruch, to na skutek tarcia między tarczą a klockami na klocki będzie działał moment obrotowy zgodny z kierunkiem obrotów. Moment ten jest równoważony przez naciąg sprężyny dynamometru zaczepionego na ramieniu l sztywno sprzęgniętym z klockami ciernymi hamulca. Znając siłę F odczytaną z dynamometru i długość ramienia l, można obliczyć wartość poszukiwanego momentu, którym jest obciążony silnik: lFM  Zmiana wartości momentu, którym jest obciążony silnik, następuje przez zmianę siły docisku klocków hamulcowych. Ponieważ podczas pomiaru cała energia oddawana przez silnik jest zamieniona na ciepło, klocki i tarcza rozgrzewają się. Długotrwałe ob- ciążenie wymaga odprowadzenia od układu dużych ilości ciepła, dlatego tarcza hamul- 16 cowa często jest wydrążona i wypełniona wodą, którą się uzupełnia w miarę odparo- wywania. Podaną zasadę hamowania i pomiaru momentu stosuje się najczęściej do badań mikromaszyn i maszyn mocy ułamkowej. Funkcję klocków hamulcowych spełnia wtedy skórzany pasek (rys. 6). Rys. 6. Hamulec cierny pasowy Źródło. Opracowanie własne na podstawie L. Kacejko, Pracownia elektryczna i elektroniczna, WSiP, Warszawa 2010 Moment obciążenia silnika określa się ze wzoru: rFM  w którym: F – różnica wskazań dynamometrów, r – promień tarczy hamulcowej. Wadą hamulców ciernych, utrudniającą wykonanie pomiarów, jest nagrzewanie trących się elementów, co prowadzi do zmiany współczynnika tarcia, a w związku z tym i do zmiany momentu. Hamulec elektromaszynowy jest maszyną elektryczną, której stojan nie stoi na łapach, jak w normalnej maszynie (rys. 7), lecz jest dodatkowo ułożyskowany i może swobodnie obracać się. Na ramieniu l, zamocowanym na sztywno do stojana, jest zamo- cowany dynamometr. 17 Rys. 7. Hamulec elektromaszynowy Źródło. Opracowanie własne na podstawie L. Kacejko, Pracownia elektryczna i elektroniczna, WSiP, Warszawa 2010 Wspólną cechą hamulców elektromaszynowych jest to, że energia mechaniczna dostarczana przez silnik nie jest tracona wewnątrz hamulca (z wyjątkiem strat mocy), lecz po zamianie na energię elektryczną może być oddawana do sieci lub tracona na opornikach obciążających. Po obciążeniu maszyny hamulcowej między jej stojanem i wirnikiem powstaje moment będący wynikiem oddziaływania twornika i strat mocy wewnątrz maszyny. Moment ten jest miarą momentu wytwarzanego przez silnik. Mierzy się go podobnie jak w hamulcach ciernych, równoważąc siłę działającą na stojan nacią- giem sprężyny dynamometru. Jako maszyny hamulcowe są zwykle stosowane prądnice bocznikowe prądu sta- łego, maszyny asynchroniczne oraz maszyny komutatorowe prądu przemiennego. Rys. 8. Samowzbudna prądnica bocznikowa jako hamulec elektromaszynowy Źródło. Opracowanie własne na podstawie L. Kacejko, Pracownia elektryczna i elektroniczna, WSiP, Warszawa 2010 Na rysunku 8 przedstawiono schemat elektryczny hamulca, w którym zastoso- 20 M n R 01R 03 R 02 0 b Źródło. Opracowanie własne na podstawie L. Kacejko, Pracownia elektryczna i elektroniczna, WSiP, Warszawa 2010 Hamulec indukcyjny składa się z tarczy miedzianej lub aluminiowej, którą sprzę- ga się z wałem badanego silnika. Tarcza ta wiruje w polu magnetycznym elektromagne- sów zasilanych prądem stałym, których wartość strumienia można regulować przez zmianę prądu wzbudzenia. W tarczy indukują się prądy wirowe, powodując powstanie strat energii. Prądy te oddziałując na strumień elektromagnesów, powodują powstanie momentu obrotowego między tarczą a elektromagnesem. Moment ten jest równoważo- ny dynamometrem. Hamulce indukcyjne są stosowane dla niewielkich wartości momentu. Ich wadą jest niewielki moment hamujący, gdy prędkość obrotowa jest mała, dlatego używa się je najczęściej do badań wysokoobrotowych silników mocy ułamkowej. 21 III. Mierniki do pomiaru parametrów maszyn 1. Miernik magnetoelektryczny W mierniku magnetoelektrycznym działają siły na przewody cewki nawiniętej na prostokątnej ramce umieszczonej w polu magnetycznym magnesu stałego. Tworzą one parę sił skręcającą ramkę. Obrotowi przeciwdziała moment zwracający rosnący wraz z kątem obrotu. Równowaga ustala się przy zrównaniu obu momentów. Rys. 11. Schemat galwanometru lusterkowego Źródło. Praktyczna elektrotechnika, Praca zbiorowa, Rea, Warszawa 2012 Na rys. 11 pokazany jest schemat galwanometru lusterkowego. Ramka z cewką C zawieszona jest na cienkich sprężystych taśmach dających moment zwracający, a stanowiących zarazem doprowadzenie prądu do cewki (zaciski A i B). Do górnej taśmy przymocowane jest lusterko L. Wiązka światła po odbiciu od niego pada na skalę, na której można odczytać kąt obrotu ramki. W amperomierzach ramka z cewką umieszczona jest na osi obracającej się w ostrzowych łożyskach. Moment zwracający oraz doprowadzenie prądu stanowią dwie sprężynki spiralne połączone z końcami uzwojenia cewki. Z ramką połączona jest wskazówka. Dla zwiększenia pola magnetycznego, w którym poruszają się boczne przewody cewki, wewnątrz ramki umieszczony jest żelazny walec. Należy pokazać mo- del galwanometru (włączyć prąd i pokazać ruch plamki świetlnej na ekranie), ramkę ze sprężynkami i wskazówką wyjęte z miernika oraz układ magnesu i cewki miernika de- monstracyjnego – zbliżenia na ekranie monitora. Mierniki te stosuje się tylko do pomiaru prądu stałego. Prąd zmienny można mie- rzyć po dołączeniu prostownika i odpowiednim wyskalowaniu. 2. Miernik elektromagnetyczny Zasada działania polega na wciąganiu rdzenia ferromagnetycznego do wnętrza cewki, przez którą przepływa mierzony prąd. Szkic modelu pokazuje rys. 11a. 22 Rys. 11. Schemat miernika elektromagnetycznego Źródło. Praktyczna elektrotechnika, Praca zbiorowa, Rea, Warszawa 2012 Inny typ miernika elektromagnetycznego wykorzystuje odpychanie się dwóch blaszek ferromagnetycznych umieszczonych w cewce, przez którą płynie mierzony prąd (rys. 11b). Jedna z blaszek (1) jest nieruchoma, a druga (2) przymocowana do osi. Sprę- żynka spiralna Sp zapewnia moment zwracający. Układ z rys. 11b jest w mierniku de- monstracyjnym; pokazać go w zbliżeniu na ekranie monitora, a włączając prąd uwi- docznić ruch blaszki ruchomej (2). Miernik ten, po wyskalowaniu prądem stałym, mierzy wartość skuteczną prądu zmiennego. Woltomierz jest to przyrząd pomiarowy, za pomocą którego mierzy się napięcie elektryczne (jednostka napięcia wolt). Rys. 12. Wygląd woltomierza Źródło. Praktyczna elektrotechnika, Praca zbiorowa, Rea, Warszawa 2012 Woltomierz jest włączany równolegle do obwodu elektrycznego. Idealny wolto- mierz posiada nieskończenie dużą rezystancję wewnętrzną. W związku z tym oczekuje się pomijalnie małego upływu prądu przez cewkę pomiarową. Obwody, w których dokonujemy pomiaru napięcia mogą mieć różną konfigurację i parametry, które pod wpływem włączenia woltomierza do obwodu ulec mogą zmianie, 25 Rys. 13. Cyfrowy miernik uniwersalny Źródło. Praktyczna elektrotechnika, Praca zbiorowa, Rea, Warszawa 2012 Watomierz – jest przyrządem przeznaczonym do pomiaru mocy czynnej. Wato- mierze budowane są jako mierniki: elektrodynamiczne, ferrodynamiczne oraz indukcyj- ne. Watomierz elektrodynamiczny  najczęściej spotykany typ miernika. Przeznaczony jest do pomiaru mocy w obwodach prądu stałego i przemiennego. Ma on dwie cewki: nieruchomą cewkę prądową, o małej rezystancji oraz ruchomą cewkę napięciową, o du- żej rezystancji. Cewkę prądową włącza się do układu poprzez zaciski prądowe, szerego- wo z obciążeniem. Cewkę napięciową – poprzez zaciski napięciowe, równolegle z obcią- żeniem. Omomierz – przyrząd służący do pomiaru rezystancji. Do pomiaru rezystancji wykorzystuje się zależności występujące w prawie Ohma, czyli przez pomiar lub usta- wienie natężenia prądu płynącego i napięcia na badanym elemencie. Klasyczne układy omomierzy można podzielić na szeregowe i równoległe. Omomierz szeregowy – układ składa się ze źródła napięcia, rezystora i przeskalowanego amperomierza oraz badanego elementu. Wszystkie elementy połą- czone są szeregowo. Pomiaru dokonuje się przez pomiar natężenia prądu, przeskalowa- ny miernik wskazuje opór. Najprostsze mierniki posiadają pokrętło do regulacji podłą- czonego szeregowo oporu, by korygować zmiany napięcia w trakcie zużycia baterii. Omomierz równoległy – układ składa się ze źródła napięcia stałego, opornika wzorcowego, te elementy wraz z badanym rezystorem połączone są szeregowo. Równo- legle do badanego elementu podłączony jest amperomierz, skala amperomierza jest wy- skalowana w jednostkach oporu. 26 Rys. 14. Miernik uniwersalny pracujący jako omomierz . Źródło. Praktyczna elektrotechnika, Praca zbiorowa, Rea, Warszawa 2012 Multimetr jest zespolonym urządzeniem pomiarowym posiadającym możliwość pomiaru różnych wielkości fizycznych. Termin stosowany najczęściej w elektrotechnice do opisania urządzenia zawierającego co najmniej: amperomierz, woltomierz, omo- mierz. Cechą charakterystyczną jest sposób prezentacji pomiaru  zawsze na tym sa- mym elemencie wyjściowym, przy użyciu:  wskaźnika wychyłowego napędzanego siłą elektrodynamiczną w multime- trze analogowym,  wyświetlacza LCD lub LED sterowanego mikroprocesorowo w multimetrze cyfrowym,  interfejsu elektronicznego do przekazania danych np. do komputera. Nowoczesne multimetry potrafią m.in. realizować kilka pomiarów jednocześnie, np. wartości napięcia i jego częstotliwości, zapamiętywać mierzone wielkości czy wy- znaczać średnią z pomiarów. 27 Rys. 15. Wielofunkcyjny miernik elektryczny – multimetr Źródło. Praktyczna elektrotechnika, Praca zbiorowa, Rea, Warszawa 2012 Bibliografia: 1. Barlik R., Nowak M. (1998) Układy sterowania i regulacji urządzeń energoelek- tronicznych. Warszawa: WSiP 2. Bartodziej G., Kałuża E. (2000) Aparaty i urządzenia elektryczne. Warszawa: WSiP 3. Bolkowski S. (2005) Elektrotechnika. Warszawa: WSiP 4. Chochowski A. (1998) Elektrotechnika z automatyką. Warszawa: WSiP 5. Chochowski A. (2003) Podstawy elektrotechniki i elektroniki dla elektryków. Część 1 i 2. Warszawa: WSiP 6. Chwaleba A., Moeschke B., Płoszajski G. (2008) Elektronika. Warszawa: WSiP Netografia: 1. Januszewski S., Pytlak A., Rosnowska - Nowaczyk M., Świątek H. (2004) Energoe- lektronika. Warszawa: WSiP 2. Jabłoński W., Płoszajski G. (2003) Elektrotechnika z automatyką. Warszawa: WSiP 3. Kurdziel R. (1999) Elektrotechnika dla szkoły zasadniczej. Część 1 i 2. Warszawa: WSiP 4. Nowicki J. (1999) Podstawy elektrotechniki i elektroniki dla zasadniczych szkół nieelektrycznych. Warszawa: WSiP 5. Pilawski M. (2008) Pracownia elektryczna. Warszawa: WSiPFabijański P., Wój- ciak A. (2008) Praktyczna elektrotechnika ogólna. Warszawa: Rea