Repetitionsfragen Messinstrumente Messtechnik

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Kapitel 22

Repetitionsfragen Messinstrumente

Messtechnik

Verfasser:

Hans-Rudolf Niederberger Elektroingenieur FH/HTL Vordergut 1, 8772 Nidfurn

055 - 654 12 87

Ausgabe:

April 2009

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(2)

BK 22-01

Frage

Was heisst messen?

Vorschrift Literatur

Antwort

Vergleichen zwischen einer bekannten und einer unbekannten Grösse.

BK 22-02

Frage

Welche drei Messgeräte und Anzeigesysteme kennen Sie?

Vorschrift

Literatur Antwort

1) Zeigergerät mit analoger Anzeige 2) Schreibgeräte zum Registrieren 3) Zifferngeräte mit digitaler Anzeige

BK 22-03

Frage

Welche drei Analogen Messsysteme kennen Sie?

Vorschrift

Drehspulmesswerk Dreheisenmesswerk

Elrktrodynamisches Messwerk

BK 22-04

Frage

Welche Grössen können mit dem Dreheisen- messwerk gemessen werde?

Vorschrift

Gleichstrom und Wechselstrom

(3)

BK 22-05

Frage

Welche Symbol hat das Drehspulmessinstru- ment?

Antwort

BK 22-06

Frage

In welchem Skalenbereich muss bei analogen Messinstrumenten gemessen werden?

Vorschrift

Im letzten Drittel der Anzeige

BK 22-07

a

Frage

Welche elektrotechnischen Grössen können mit Messgeräten bestimmt werden (5 Beispiele) ? a) Grössen

b) Instrumente c) Einheiten d) Schemazeichen

Vorschrift

a) b) d)

c)

Spannung Volt-Meter VV

V

Strom Ampere- ^A

Meter A

Leistung- Watt-Meter W

W

BK 22-07

b

Frage

Vorschrift

a) b) d)

c)

Widerstand Ohm-Meter

Ω Ω Ω Ω

Ω Isolations- Isolations- Widerstand messer

Ω

Arbeit Zähler

kWh

(4)

BK 22-07

c

Frage

Antwort

a) b) d)

c)

Beleuchtungs Lux-Meter ^lx

stärke Lx

Frequenz Frequenz- messer Hz

Phasen- cosϕ-Meter ^cosϕ

verschiebung

BK 22-08

Frage

Was bedeuten die untenstehenden Symbole?

3

1 2 4 5

Vorschrift

5 Prüfspannung 2000 V 4 Gebrauchslage Waagerecht 3 Genauigkeitsklasse 1%

2 Für Gleich- und Wechselgrössen 1 Drehspulmessinstrument mit Gleich- richter

BK 22-09

Frage

Wie kann der Messbereich beim Messen erweitert werden?

a) Voltmeter b) Amperemeter

Vorschrift

a) Seriewiderstand

b) Parallelwiderstand (Shunt)

BK 22-10

Frage

Zeichne ein Messbereichserweiterung bei der Strommessung!

a) Schema b) Messgeräte

c) Alle Teile bezeichnen

Vorschrift

R_L = R_i =

0 ,4 8 ΩΩΩΩ A

U_M =

Messgerät

U_L = U =

IM = 3 0 0 mA

RSh = ? ITot =

3 A

(5)

BK 22-11

Frage

Berechnen Sie für ein Messgerät mit einem maximalen Strom von 300mA den notwendigenPa- rallelwiderstand, wenn der Verbraucherstrom 3A beträgt und der Innenwiderstand des Messgerä- tes mit 0,48 Ohm angegeben wird!

Antwort

R U

I

I R

I I

Sh Sh Sh

M M

M

= = ⋅

− = ⋅

− =

0 3 0 48 3 0 3, , 0 053

, , Ω

BK 22-12

Frage

Welche Grössen können mit dem Elektrodynami- schen Messgerät gemessen werden?

Vorschrift

Literatur Antwort Spannungen Ströme Leistungen cosφ

BK 22-13

Frage

a) Welche Messgeräte kennen Sie bezüglich der Genauigkeitsklassen?

b) Welche Klassenindexe werden diesen zwei Messgerätetypen zugeordnet?

Vorschrift

a) Messgeräte

- Präzisions- oder Feinmessgeräte - Betriebsmessgeräte

b) Klassenindexe

- Präzisions- und Feinmessgeräte 0,1, 0,2, 0,5

- Betriebsmessgeräte 1,0, 1,5, 2,5, 5,0

BK 22-14

Frage

Zeichnen Sie das Symbol eines Dreheisenmess- werkes.

Vorschrift

(6)

BK 22-15

Frage

Zeichne ein Messbereichserweiterung bei der Spannungsmessung!

a) Schema b) Messgeräte

c) Alle Teile bezeichnen

Antwort

RV = 900 kΩΩΩΩ Ri = 100 kΩΩΩΩ V

UM = 10 V

Messgerät

UV = 10 V U = 100 V

IV = 0,1 mA

BK 22-16

Frage

Berechnen Sie für ein Messgerät mit einem maximalen Spannung von 10V den notwendigen Seriewiderstand, wenn der Verbraucherstrom 3A und die zu messende Spannung 100 V beträgt.

Der Innenwiderstand des Messgerätes wird mit 100 kOhm und der Messstrom mit 0,1mA angegeben!

Vorschrift

R U

I

U U

I k

V V V

M M

= = −

= − 100 10 =

0 0001 900

, Ω

R_V = Vorwiderstand

BK 22-17

Frage

Wie funktioniert ein Dreheisenmesswerk?

Vorschrift

Das Weicheisen wird sowohl bei Gleich- und Wechselgrössen magnetisiert. Dies hat in beiden fällen eine Abstossung zur Folge.

BK 22-18

Frage

Erkläre und begründe die Reaktion des Zeigers am Wattmeter, wenn die Anschlüsse des Strom- pfades vertauscht werden!

Vorschrift

Der Zeiger schlägt in die

entgegengesetzte Richtung aus.

(7)

BK 22-19

Frage

Zeichne die Messschaltung mit einem Wattmeter!

Antwort

BK 22-20

Frage

Ein Prüfvoltmeter für 0 bis 600 V nimmt bei der Maximalspannung 1,1 mA auf. Berechnen Sie

a)

den Widerstand des Voltmeters,

b)

den Leistungsverbrauch im Voltmeter beim Anschluss an 600 V,

c)

den Leistungsverbrauch im Voltmeter beim Anschluss an 220 V.

Vorschrift

a)

R= 545,454 kΩ

b)

P= 0,66 W

c)

P = 0,08873 W

BK 22-21

Frage

Ein Messinstrument hat beim 6-A-Bereich einen inneren Widerstand von 0,2 Ω. Berechen Sie den Spannungsverlust im Instrument beim Nenn- strom.

Vorschrift

∆uV = 1,2 V

BK 22-22

Frage

Ein Schalttafel-Voltmeter für 0 bis 60 V hat einen inneren Widerstand von 9000 Ω.

a)

Berechnen Sie den erforderlichen Vorwider- stand, wenn der Messbereich auf 300 V erweitert werden soll.

b)

Zeichnen Sie ein Schema, und tragen Sie Strom und Spannungen ein.

Vorschrift

a)

R_V = 36 kΩ

(8)

BK 22-23

Frage

Ein Voltmeter mit 150 Skalenteilen und Anschlussklemen für 150 V, 300 V, und 600 V Messbereich liegt an der Spannung 138 V.

Bestimmen Sie den Zeigerausschlag bei jedem Messbereich (Skalenteilstriche)

Antwort 138 69 34,5

BK 22-24

Frage

Ein Vielfach-Messinstrument mit 30 Skalenteilen hat folgende Messbereiche:

a) b) c) d)

1,5 V 150 V 0,003 A 0,3 A 6 V 300 V 0,015 A 1,5 A 30 V 600 V 0,06 A 6 A

Bestimmen Sie für jeden Bereich den angelegten Messwert. Der Zeigerausschlag beträgt jeweils 23,6 Skalenteile. Stellen Sie die Ergebnisse in einer Tabelle zusammen.

Vorschrift

a) b) c) d)

1,18 V 118 V 2,36 mA 0,236 A 4,72 V 236 V 11,8 mA 1,18 A 23,6 V 472 V 47,2 mA 4,72 A

BK 22-25

Frage

Ein altes Voltmeter für 0 bis 50 V nimmt bei 35 V 2,8 mA auf.

Welcher Vorwiderstand ist erforderlich, wenn mit diesem Instrument Spannungen bis 250 V gemessen werden sollen?

Vorschrift

Literatur Antwort RM = 12,5 kΩ RV = 50 kΩ

BK 22-26

Frage

Der Spannungsabfall im 800-A-Shunt beträgt bei Nennstrom 60 mV. Berechnen Sie

a)

den Widerstand des Shunts,

b)

den Verlust im Shunt bei Nennstrom.

Vorschrift

Literatur Antwort RSh = 75 µΩ PV = 48 W

(9)

BK 22-27

Frage

Ein Drehspulinstrument für 300 V hat die Genau- igkeitsklasse 1,5.

a)

Anzeigefehler des Instruments in V?

b)

Zwischen welchen Werten kann die Spannung liegen, wenn das Gerät 75 V anzeigt?

c)

Wie viele % vom Messwert beträgt der max.

Fehler, wenn das Instrument 45 V anzeigt?

Antwort

a)

± 4,5 V

b)

70,5 - 79,5 V

c)

± 10 %

BK 22-28

Frage

Ein Voltmeter der Klasse 2,5 (tolerierte Abwei- chung ± 2,5 % des Skalenendwertes) mit den Messbereichen 150 V, 300 V und 600 V ist an 126 V angeschlossen.

a)

Berechnen Sie für jeden Bereich den Anzeige- fehler in V und den prozentualen Fehler für den Messwert 126 V.

b)

Wie gross wären dieselben Werte bei einem Instrument mit der Genauigkeitsklasse 1?

Vorschrift

Literatur Antwort a)

Messbereich 150V 300V 600V

Anzeigefehler ±3,75V ±7,5V ±15V

Prozentualer Fehler ±2,98V

b)

Messbereich 150V 300V 600V

Anzeigefehler ±1,5V ±3,0V ±6V

Prozentualer Fehler ±1,19V

BK 22-29

Frage

Das an einen 150/5-A-Stromwandler angeschlos- sene Amperemeter zeigt 3,4 A an.

Berechnen Sie den Strom in der Hauptleitung.

Vorschrift

Literatur Antwort I = 102 A

BK 22-30

Frage

Ein Amperemeter für 0 bis 6 A hat einen inneren Widerstand von 0,15Ω.

a)

Welchen Widerstand muss der Shunt aufwei- sen, wenn Ströme von 0 bis 30 A gemessen werden müssen?

b)

Zeichnen Sie ein Schema, und tragen Sie die Ströme ein.

Vorschrift

a)

R_Sh = 37,5 mΩ

(10)

BK 22-31

Frage

Ein Wattmeter mit einem Strommessbereich von 0 bis 5 A und zwei Spannungsmessbereichen für 0 bis 150 V und 0 bis 300 V hat eine Skala mit 150 Teilstrichen.

a)

Welche Leistungen können mit dem Wattme- ter gemessen werden?

b)

Welcher Leistung entspricht jeweils ein Ska- len-Teil [W/ST] (Instrumentenkonstante c)?

Antwort

a) P = 750 W bis 1500 W b) c = 5 W/ST bis 10 W/ST

BK 22-32

Frage

Was zeigen die Messinstrumente an beim An- schluss eines Heizkissens 40W/ 220V an 220 V Netzspannung

a)

bei der Schaltung 1 A

A

V RL

Voltmeter 0 bis 250 V RV = 4000 Ω

b)

bei der Schaltung 2 A

A

V RL

Amperemeter 0 bis 0,3 A RA = 6 Ω

Vorschrift

Literatur Antwort R_L = 1210 Ω

UL = 218,91 V PL = 39,606 W IL = 0,18092 A

IV = 0,055 A UV = 220 V I = 0,23592 A

RT = 934,98 Ω I = IA = 0,23682 A UA = 1,4209 V

U_L = 218,58 V P_L = 39,485 W I_L = 0,18064 A

IV = 0,05464 A UV = 218,58 V

BK 22-40

Frage

Beschreibe den Aufbau des Prüfstiftes anhand einer Skizze!

(Phasenprüfer)

Vorschrift

Bild 1.20.1

Schutzisolation

Kontaktspitze Schutzwiderstand Glimmlampe

Spannfeder Kontrollfenster

BK 22-41

Frage

Beschreibe den Stromkreis, wenn mit dem Prüf- stift gemessen wird (Skizze)!

Vorschrift

Der Stromkreis ist geschlossen über:

• Transformator (EVU)

• Polleiter

• Prüfstift

• Mensch

• Erde (Potentialausgleichsleiter)

• PEN-Leiter zum Trafo

(11)

BK 22-42

Frage

Warum leuchtet der Prüfstift auch beim Berühren des unterbrochenen Neutralleiters auf?

Antwort

Weil der Strom über die Erde abfliessen kann!

BK 22-43

Frage

Zähle 6 wichtige Punkte auf, die beim Kauf eines Vielfachinstrumentes für den täglichen Gebrauch des Elektromonteurs wichtig sind!

Vorschrift

Literatur Antwort Preis

Gute machanische Festigkeit Prüfklasse

Voltmeter Amperemeter Ohmmeter

Einfache Bedienung Digitalanzeige

BK 22-44

Frage

Aus welchen Gründen soll der Zeiger beim Mes- sen im letzten Drittel der Skala stehen?

Vorschrift

Weil dort der Messfehler am kleinsten ist!

BK 22-45

Frage

Mit welcher Schalterstellung beendigt man eine Messung mit einem Vielfachmessinstrument?

Vorschrift

Stellung auf maximalen AC- Spannungswert

(12)

BK 22-46

Frage

Aus welchen Gründen misst man mit Drehspulin- strumenten falsch, wenn die Messgrösse nicht sinusförmig sind?

Antwort

Das Messsystem ist für Sinusstrom 50Hz geeicht.

BK 22-47

Frage

Auf welchem Prinzip funktioniert das „Zangen-A- Meter“?

Schema eines Zan- genamperemeters mit analogem Messsys- tem

Vorschrift

Induktion der Ruhe „Transformation“

BK 22-48

Frage

Welche elektrischen Grössen muss der Elektro- monteur mit Messgeräten messen können?

(Nenne sechs)

Vorschrift

Literatur Antwort 1. Spannung 2. Strom 3. Widerstand 4. Frequenz 5. Kosinus 6. Scheinleistung 7. Wirkleistung 8. Blindleistung

BK 22-49

Frage

Nenne die Messgerätenamen der sechs obenge- nannten Messgrössen!

Vorschrift

1.

Voltmeter

2.

Amperemeter

3.

Ohm-Meter

4.

Frequenzmesser

5.

Kosinus-Phi-Meter

6.

Spannung und Strommessung mit Volt- und Ampermeter

7.

Wattmeter

8.

Berechnung aus Scheinleistung und

(13)

BK 22-50

Frage

Was versteht man unter den Bezeichnungen:

a)

Analoges Messgerät?

b)

Digitales Messgerät?

Antwort

a)

Zeigeranzeige

b)

Ziffernanzeige

BK 22-51

Frage

Jedes analoge Messgerät hat am unteren Rand der Skala eine Reihe von Zeichen.

a)

Welche?

b)

Was bedeuten Sie?

Vorschrift

a) Messgerätetyp

Spannungs- bzw Stromform Gebrauchslage

Genauigkeitsklasse Prüfspannung

b) Verwendung und Einsatz des Messinstrumentes

BK 22-52

Frage

Was heisst „Genauigkeitsklasse 2,5“?

Vorschrift

Messfehler bei Endausschlag ±2,5%

BK 22-53

Frage

Erkläre den Unterschied im Aufbau und in der Wirkungsweise eines:

a)

Drehspulmesswerks und eines

b)

Dreheisenmesswerks

Vorschrift

a)

Die Drehspule befindet sich in einem permanenten Magnetfeld und kann daher nur gleichsinnigen Strom in der Spule in eine Ablenkung umwandeln.

b)

Da die Spule sowohl bei Wechsel- wie auch bei Gleichstromgrössen das Eisen Magnetisiert bzw.

ummagnetisiert kann immer ein Messwert angezeigt werden.

(14)

BK 22-54

Frage

Ein Messwerk mit einem Messbereich von 100 mV hat einen inneren Widerstand von 100 Ω . Berechne die Vorwiderstände für die Messberei- che:

a)

150 V

b)

300 V

c)

600 V.

Antwort 1. 149,9 kΩ 2. 199 kΩ 3. 599,9 kΩ

BK 22-55

Frage

Durch ein Drehspulmesswerk mit R_M=1,5 Ω darf höchstens ein Strom von 40 mA fliessen. Durch Shunten soll der Messbereich auf 1A und 4A erweitert werden. Berechne die Nebenwiderstän- de!

Vorschrift

1. 1A Rsh=0,0625 Ω 2. 4A Rsh=0,1615 Ω

BK 22-56

Frage

Erkläre das Prinzip der analog-digitalen Signal- umwandlung!

Vorschrift

Eingang

Ausgang UND-Gatter

Impulsgenerator Sägezahn- generator

t t

U3

UM

US

U2

U1

UM

Komperator (Vergleicher)

BK 22-57

Frage

Nenne die Vorteile eines DVM (Digital-Voltmeter)!

Vorschrift

Einfachere Ablesung Gebrauchslage

Weiterverarbeitung der Messwerte

(15)

BK 22-58

Frage

Welche elektrischen Grössen können mit den Vielfachmessgeräten im Praktikum gemessen werden?

Antwort Widerstand Spannung Strom Durchgang

BK 22-59

Frage

Auf welche Punkte ist der Reihe nach zu achten, bevor mit Vielfachmessgeräten Messungen durchgeführt werden?

Vorschrift

Höchste Stufe Gleich-der Wechsel Strom oder Spannung

Messwert ablesen

BK 22-60

Frage

Das elektrodynamische Messgerät wird meist als Wattmeter eingesetzt. Es besteht im Wesentli- chen aus zwei Spulen.

a)

Wie heissen diese Spulen?

b)

Wie sind sie geschaltet?

c)

Welches sind ihre äusseren Merkmale?

Vorschrift

a) Drehspule, feste Spule b) U parallel, I serie c) Widerstand

BK 22-61

Frage

Wie können elektrische Leistungen gemessen werden?

Vorschrift

Literatur Antwort Wattmeter U,I-Messung Zähler, Stoppuhr

(16)

BK 22-62

Frage

Zeichne eine Messschaltung mit einem Verbrau- cher, an dem die Spannung, der Strom und die Leistung gemessen werden können!

Antwort

BK 22-63

Frage

Zeichne das Schema zur Widerstandsmessung mit dem Ohmmeter!

Vorschrift

BK 22-64

Frage

Zeichne den Aufbau einer Widerstandsmessbrü- cke!

Vorschrift

BK 22-65

Frage

Wann werden Widerstandsmessbrücken eingesetzt?

Vorschrift

Bei sehr kleinen Widerständen.

(17)

BK 22-66

Frage

Wie sind Isolationsmessungen durchzuführen?

Antwort

BK 22-67

Frage

Welche Messwerte sind bei der ISO-Messung einzuhalten?

Vorschrift

Neuanlage und U< 500v; 500'000 Ω

BK 22-68

Frage

Worin besteht der Hauptunterschied zwischen:

a)

Analog-Messgeräten

b)

Digital-Messgeräten und

c)

Kathodenstrahl-Oszillograph?

Vorschrift

Literatur Antwort a) Zeiger b) Ziffer c) Linien

BK 22-69

Frage

Bestimmen Sie die Skalenbeschriftungen:

Vorschrift

0,5

(18)

BK 22-70

Frage

Antwort

BK 22-71

Frage

Vorschrift

BK 22-72

Frage

Vorschrift

BK 22-73

Frage

Wie gross können die Anzeigefehler sein bei einem Messgerät

a)

der Klasse 0,5 für einen Messbereich von 250 V?

b)

der Klasse 1,5 für einen Messbereich von 500 V?

Vorschrift

Literatur Antwort a) 1,25 V b) 7,5 V

1 2,5

0,2

(19)

BK 22-74

Frage

Wie gross können

a)

der Anzeigefehler in V und in % eines Span- nungsmessers der Klasse 0,5 mit einem Messbereich von 300V sein?

b)

der Anzeigefehler in V und % des gleichen Messgerätes bei einer Messung von 150 V und einer von 250 V?

Antwort

BK 22-75

Frage

Wie wird eine Fehlerrechnung mit einem Digtalen messgerät ausgeführt?

Antwort

BK 22-76

Frage

Welchen Wert zeigt ein Messgerät bei der Span- nungsmessung an?

Antwort Effektivwerte