Repetitionen Messinstrumente Messtechnik

(1)

www.ibn.ch Version 3 06. Februar 2017

Kapitel 22

Repetitionen

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)

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235

Anordnung von Messgeräten

Was zeigen die Messinstrumente an beim Anschluss eines Heizkissens -

W

40

,

²²⁰^V

an

²³⁰^V

Netzspannung:

a) bei der Schaltung links,

b) bei der Schaltung rechts?

Voltmeter 0_bis250V

Ω

000 4' R_i=

Ampèremeter 0_bis0,3A

Ω

6

i= R

(3)

225

Schalttafel-Voltmeter

Ein Schalttafel-Voltmeter für

⁰

bis

⁶⁰^V

hat einen inneren Widerstand von Ω

000 9' R_i = _.

a) Berechnen Sie den erforderlichen Vorwiderstand, wenn der Messbereich auf

300V

erweitert werden soll.

b) Zeichnen Sie ein Schema und tragen Sie alle Werte ein.

(4)

223

Prüfvoltmeter

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 des Voltmeters an

600V

,

c) den Leistungsverbrauch des Voltmeters an

²³⁰^V

.

(5)

224

Amperemeter

Ein Messinstrument hat beim

⁶^A

-Messbereich einen inneren Widerstand

von

0,2

Ω . Berechnen Sie den Spannungsverlust im Instrument beim

Nennstrom.

(6)

229

Shunt-Widerstand

Der Spannungabfall im

⁴⁰⁰^A

-Shunt beträgt

⁶⁰^mV

. Berechnen Sie

a) den Widerstand des Shunts,

b) den Leistungsverlust im Shunt bei Nennstrom.

(7)

233

Messbereichserweiterung Ampèremeter

Ein Ampère-Meter für

⁰

bis

⁶^A

hat einen inneren Widerstand von

0,15

Ω . a) Welchen Widerstand muss der Shunt aufweisen, wenn Ströme von

⁰

bis

A

30

gemessen werden müssen?

b) Zeichnen Sie das Messschema und tragen alle elektrischen Werte ein.

(8)

236

Skaleneinteilung Voltmeter

Ein Volt-Meter mit 150 Skalenteilen und Anschlussklemmen für

¹⁵⁰^V

,

³⁰⁰^V

und

600V

Messbereichen liegt an der Spannung

138V

.

Bestimmen Sie den Zeigerausschlag bei jedem Messbereich in Skalenteil-

strichen.

(9)

228

Messbereichserweiterung Voltmeter

Ein altes Volt-Meter für

⁰

bis

⁵⁰^V

nimmt bei

³⁵^V

einen Strom von

²^,8^mA

auf. Welcher Vorwiderstand ist erforderlich, wenn mit diesem Instrument

Spannungen bis

²⁵⁰^V

gemessen werden sollen? Für welche Leistung

muss der Vorwiderstand gebaut sein? Welcher Normreihe müsste der Wi-

derstand entnommen werden (auch Farbcode angeben)?

(10)

231

Messfehler Analog-Messinstrument

Ein Voltmeter der Klasse 2,5 (tolerierte Abweichung

^±^2,⁵

Prozent des Ska- lenendwertes) mit den Messbereichen

150V

,

300V

und

600V

ist an

126V

angeschlossen.

a) Berechnen Sie für jeden Messbereich den Anzeigefehler in V und den prozentualen Fehler für den Messwert

¹²⁶^V

.

b) Wie gross wären dieselben Werte bei einem Instrument mit der Genauig- keitsklasse 1?

Dreheisen- Messgerät

(11)

227

Viefach-Analog-Messinstrument

Ein Vielfach-Messinstruen mit 30 Skalenteilen hat folgende Messbereiche:

V ,5

1 150V 0,003A 0,3A

V

6 300V 0,015A 1,5A

V

30 600V 0,06A 6A

Bestimmen Sie für jeden Bereich den angelegten Messwert. Der Zeigeraus-

schlag betzrägt jeweils 23,6 Skalenteile. Stellen Sie die Ergebnisse in einer

Tabelle zusammen.

(12)

230

Drehspulmessinstrument

Ein Drehspulmessinstrument für 300 V hat eine Genauigkeitsklasse 1,5.

a) Wie gross ist der Anzeigefehler in V?

b) Zwischen welchen Werten kann die Spannung liegen, wenn das Gerät

V

75

anzeigt?

c) Wie viel Prozente vom Messwert beträgt der maximale Fehler, wenn das Instrument

45V

anzeigt?

Drehspul- Messwerk

(13)

Messbereichserweiterung Drehspulmesswerk

Ein Drehspulmesswerk hat bei einem Messbereich von 60 mV einen Innenwiderstand von 60 Ω. Durch Vorschalten eines Widerstands soll der Messbereich auf 10 V erweitert werden. Berechnen Sie den er- forderlichen Vorwiderstand.

Drehspul- Messwerk

(14)

Messbereichserweiterung Strommessung

Ein Strommesser mit einem Drehspulmesswerk hat mit Parallelwi- derstand einen Messbereich von 300 mA bei R = 0,33 Ω. Ohne Pa- rallelwiderstand fliessen bei Vollausschlag 2 mA durch das Mess- werk.

Berechnen Sie den Widerstand des Messwerks.

Prinzip Drehspul- Messwerk

Prinzip Dreheisen-

Messwerk

(15)

Digitales Einbau-Voltmeter

Ein Einbauvoltmeter hat 3 ½ Digit-Anzeige. Welchen maximalen Span- nungswert kann angezeigt werden, wenn der Messbereichsschalter auf

200 V steht?

(16)

EST

22 101

Frage

Was heisst messen?

EST

22 102

Frage

Welche drei Messgeräte und Anzeigesysteme kennen Sie?

EST

22 103

Frage

Welche drei Analogen Messsysteme kennen Sie?

EST

22 104

Frage

Welche Grössen können mit dem Dreheisen-

messwerk gemessen werde?

(17)

EST

22 105

Frage

Welche Symbol hat das Drehspulmessinstru- ment?

EST

22 106

Frage

In welchem Skalenbereich muss bei analogen Messinstrumenten gemessen werden?

EST

22 107

a

Frage

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

b) Instrumente c) Einheiten d) Schemazeichen

EST

22 107

b

Frage

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

b) Instrumente

c) Einheiten

d) Schemazeichen

(18)

EST

22 107

c

Frage

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

b) Instrumente c) Einheiten d) Schemazeichen

EST

22 108

Frage

Was bedeuten die untenstehenden Symbole?

3 1 2 4 5

EST

22 109

Frage

Wie kann der Messbereich beim Messen erwei- tert werden?

a) Voltmeter b) Amperemeter

EST

22 110

Frage

Zeichne ein Messbereichserweiterung bei der Strommessung!

a) Schema b) Messgeräte

c) Alle Teile bezeichnen

(19)

EST

22 111

Frage

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

EST

22 112

Frage

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

EST

22 113

Frage

a) Welche Messgeräte kennen Sie bezüglich der Genauigkeitsklassen?

b) Welche Klassenindexe werden diesen zwei Messgerätetypen zugeordnet?

EST

22 114

Frage

Zeichnen Sie das Symbol eines Dreheisenmess-

werkes.

(20)

EST

22 115

Frage

Zeichne ein Messbereichserweiterung bei der Spannungsmessung!

a) Schema b) Messgeräte

c) Alle Teile bezeichnen

EST

22 116

Frage

Berechnen Sie für ein Messgerät mit einem ma- ximalen 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 ange- geben!

EST

22 117

Frage

Wie funktioniert ein Dreheisenmesswerk?

EST

22 118

Frage

Erkläre und begründe die Reaktion des Zeigers

am Wattmeter, wenn die Anschlüsse des Strom-

pfades vertauscht werden!

(21)

EST

22 119

Frage

Zeichne die Messschaltung mit einem Wattmeter!

EST

22 120

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.

EST

22 121

Frage

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

Nennstrom.

EST

22 122

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 erwei- tert werden soll.

b) Zeichnen Sie ein Schema, und tragen Sie

Strom und Spannungen ein.

(22)

EST

22 123

Frage

Ein Voltmeter mit 150 Skalenteilen und An- schlussklemen für 150 V, 300 V, und 600 V Messbereich liegt an der Spannung 138 V. Be- stimmen Sie den Zeigerausschlag bei jedem Messbereich (Skalenteilstriche)

EST

22 124

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.

EST

22 125

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 ge- messen werden sollen?

EST

22 126

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.

(23)

EST

22 127

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?

EST

22 128

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?

EST

22 129

Frage

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

Berechnen Sie den Strom in der Hauptleitung.

EST

22 130

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.

(24)

EST

22 131

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)?

EST

22 132

Frage

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

a)

bei der Schaltung 1

A

V R

L

Voltmeter 0 bis 250 V RV = 4000 Ω

b)

bei der Schaltung 2

A

V R

L

Amperemeter 0 bis 0,3 A RA = 6 Ω

EST

22 133

Frage

Beschreibe den Aufbau des Prüfstiftes anhand einer Skizze!

(Phasenprüfer)

EST

22 134

Frage

Beschreibe den Stromkreis, wenn mit dem Prüf-

stift gemessen wird (Skizze)!

(25)

EST

22 135

Frage

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

EST

22 136

Frage

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

EST

22 137

Frage

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

EST

22 138

Frage

Mit welcher Schalterstellung beendigt man eine

Messung mit einem Vielfachmessinstrument?

(26)

EST

22 139

Frage

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

EST

22 140

Frage

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

Schema eines Zan- genamperemeters mit analogem Messsys- tem

EST

22 141

Frage

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

(Nenne sechs)

EST

22 142

Frage

Nenne die Messgerätenamen der sechs obenge-

nannten Messgrössen!

(27)

EST

22 143

Frage

Was versteht man unter den Bezeichnungen:

a) Analoges Messgerät?

b) Digitales Messgerät?

EST

22 144

Frage

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

a) Welche?

b) Was bedeuten Sie?

EST

22 145

Frage

Was heisst „Genauigkeitsklasse 2,5“?

EST

22 146

Frage

Erkläre den Unterschied im Aufbau und in der Wirkungsweise eines:

a) Drehspulmesswerks und eines

b) Dreheisenmesswerks

(28)

EST

22 147

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.

EST

22 148

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!

EST

22 149

Frage

Erkläre das Prinzip der analog-digitalen Signal- umwandlung!

EST

22 150

Frage

Nenne die Vorteile eines DVM (Digital-Voltmeter)!

(29)

EST

22 151

Frage

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

EST

22 152

Frage

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

EST

22 153

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?

EST

22 154

Frage

Wie können elektrische Leistungen gemessen

werden?

(30)

EST

22 155

Frage

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

EST

22 156

Frage

Zeichne das Schema zur Widerstandsmessung mit dem Ohmmeter!

EST

22 157

Frage

Zeichne den Aufbau einer Widerstandsmessbrü- cke!

EST

22 158

Frage

Wann werden Widerstandsmessbrücken einge-

setzt?

(31)

EST

22 159

Frage

Wie sind Isolationsmessungen durchzuführen?

EST

22 160

Frage

Welche Messwerte sind bei der ISO-Messung einzuhalten?

EST

22 161

Frage

Worin besteht der Hauptunterschied zwischen:

a) Analog-Messgeräten b) Digital-Messgeräten und c) Kathodenstrahl-Oszillograph?

EST

22 162

Frage

Bestimmen Sie die Skalenbeschriftungen:

(32)

EST

22 163

Frage

Bestimmen Sie die Skalenbeschriftungen:

EST

22 164

Frage

Bestimmen Sie die Skalenbeschriftungen:

EST

22 165

Frage

Bestimmen Sie die Skalenbeschriftungen:

EST

22 166

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?

(33)

EST

22 167

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?

EST

22 168

Frage

Wie wird eine Fehlerrechnung mit einem Digtalen messgerät ausgeführt?

EST

22 169

Frage

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

EST

22 170

Frage