Versuchsprotokoll - fk-wind

Laborversuch Elektrotechnik I
Hochschule Bremerhaven
Versuch 1: Messung elektrischer Größen Prof. Dr. Oliver Zielinski / Hans Stross
Versuchsprotokoll
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Testat
Matrikelnummer:
1. Messung elektrischer Größen
Elektrische Größen sind
- Spannung (V = Volt).
- Stromstärke (A = Ampere), auch kurz “Strom” genannt.
- Elektrische Feldstärke (V/m) .
- Magnetische Induktionsdichte (Vs/m²), auch kurz “Induktion” genannt.
Am häufigsten wird eine Messung von Strom und Spannung benötigt. In diesen
Laborversuchen soll deshalb der Umgang mit Messgeräten für Spannung und Strom
vermittelt werden. Daneben lassen sich die Parameter elektronischer Bauelemente
ermitteln:
- Widerstand (=Ohm).
- Kapazität (F = Farad) eines Kondensators.
- Induktivität (H = Henry) einer Spule.
1.1 DC- und AC-Messungen
Man unterscheidet zwischen einem
DC-Signal: zeitlich unverändert, d.h. konstantes Signal (direct current)
und einem
AC-Signal: zeitlich veränderliches Signal (alternating current).
Die AC-Signale können periodisch sein, d.h. sie wiederholen sich mit einer
bestimmten Periodendauer T. Falls ein Signal einen einmaligen (nicht
wiederholenden) Verlauf aufweist, spricht man von transienten Signalen.
Zur Messung transienter Signale benötigt man sogenannte Speicheroszilloskope, die
im Grundlagenlabor nicht an allen Plätzen zur Verfügung stehen. Es ist in der
Elektronik jedoch selten notwendig, transiente Signale zu messen.
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1.2 Messung von DC-Spannung und –Strom an einem Widerstand
DC-Gößen und (in der Regel) sinusförmige AC-Größen lassen sich sehr komfortabel
mit einem digitalen Multimeter bestimmen.
Bild 1.1: Digitales Multimeter der Firma Fluke
Der Name “Multimeter” bedeutet, dass mit dem Messgerät verschiedene elektrische
Größen messbar sind, mindestens jedoch Spannung und Strom. Man unterscheidet
zwischen Messgeräten, die den Messbereich automatisch wählen und Messgeräten
mit manueller Wahl des Messbereichs. Moderne Geräte sind relativ sicher gegen
Fehlbedienung.
Besondere Beachtung erfordert in jedem Fall die Messung von Strömen. Bei
Strommessung ist immer ein geeigneter Messbereich zu wählen. Ist der gewählte
Messbereich zu klein, so führt dies zur Zerstörung von Komponenten des
Messgerätes. Die Schaltungen dürfen deshalb erst nach Freigabe durch die
Betreuerin/den Betreuer in Betrieb genommen werden.
1.3 Farbkodierung von Widerständen
Für die folgenden Messungen kann der Widerstand auch durch seine Farbkodierung
bestimmt werden; den Farben werden dabei, je nach Ring, Ziffern, Multiplikatoren
oder Toleranzen zugeordnet à Siehe anliegende Tabelle.
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1.4 Stromrichtige Messung
Jedes Messgerät verändert die zumessende Schaltung. Bei modernen Multimetern
sind die Fehler jedoch in der Regel vernachlässigbar.
Bild 1.3: Stromrichtige Mess-Schaltung
Ø Erläutern Sie den Begriff “stromrichtige Schaltung”
Ø Lesen Sie den Widerstandswert aus dem Farbkode ab R = _________________
Ø Messen Sie den Widerstand mit einem Ohmmeter R = _________________
Ø Stellen Sie eine Spannung von 4V an der Konstant-Spannungsquelle ein.
Ø Lesen Sie den Strom I ab I = ____________________________
Ø Welchen Wert hat der berechnete Widerstand? R = U / I =__________________
1.5 Spannungsrichtige Messung
Bild 1.4: Spannungsrichtige Mess-Schaltung
Ø Erläutern Sie den Begriff “spannungsrichtige Schaltung”
Ø Lesen Sie den Widerstandswert aus dem Farbkode ab R = _________________
Ø Messen Sie den Widerstand mit einem Ohmmeter R = _________________
Ø Stellen Sie eine Spannung von 4V an dem Widerstand ein.
Ø Lesen Sie den Strom I ab I = ____________________________
Ø Welchen Wert hat der berechnete Widerstand? R = U / I = _________________
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Grundregeln für das Arbeiten im IAE-Labor:
Der Großteil der elektronischen Schaltungen wird mit ungefährlichen Spannungen
betrieben, so dass eine Berührung spannungsführender Teile keine Gefahr darstellt.
Elektronische Bauelemente bergen jedoch auch bei niedrigen Spannungen
Gefahren, da Bauelemente beispielsweise bei Verpolung explodieren können
(Transistoren, Kondensatoren). Dies gilt jedoch nicht für leistungselektronische
Schaltungen (Thyristoren, Triacs, IGBTs), von deren Betrieb prinzipbedingt eine
höhere Gefahr ausgeht. Die verwendeten Aufbauten und Schutzeinrichtungen
erlauben einen sicheren Betrieb der Versuchseinrichtungen. Dennoch lassen sich
Unfälle niemals vollständig ausschließen. Die folgenden Richtlinien sind zur
Minimierung des Unfallrisikos unbedingt einzuhalten. Mit der Benutzung des Labors
erkennen alle Benutzer die Richtlinien an.
1. Vor Beginn einer Laborübung ist die Lage der NOTAUS-Taster festzustellen.
2. Aufbau, Umbau und Abbau von Versuchsanordnungen dürfen nur im
spannungslosen Zustand erfolgen.
3. Das Einschalten der Spannung darf nur nach Anweisung des Aufsichtsführenden
erfolgen, der zuvor die Messschaltung überprüft.
4. Unter Spannung ist eine Änderung des Schaltungsaufbaus grundsätzlich
unzulässig. Ausnahmen kann nur der Aufsichtsführende bestimmen.
5. Das Berühren möglicherweise unter Spannung stehender Betriebsmittel auch
außerhalb des Versuchsaufbaus ist durch entsprechendes Verhalten zu
vermeiden. Zu allen rotierenden Maschinenteilen ist der erforderliche Abstand zu
halten.
6. Während des Versuchs sind stets nur die Einstelländerungen zulässig, welche in
der Übung vorgesehen sind oder vom Aufsichtsführenden genannt werden.
7. Das Abschalten eines Versuchsaufbaus darf nur nach den Angaben des
Aufsichtsführenden erfolgen.
8. Bei experimentellen Untersuchungen im Rahmen von Diplomarbeiten erfolgt eine
einleitende Unterweisung über die Energieversorgung und die
sicherheitstechnischen Fragen des Arbeitsplatzes. Der Aufbau von Schaltungen
und die Durchführung aller Messungen unterliegen danach der
Eigenverantwortung der Studenten.
9. Bei experimentellen Diplomarbeiten mit berührungsgefährlichen Spannungen
müssen mindestens zwei Studenten, bzw. ein Aufsichtsführender im Laborbereich
anwesend sein.
10. Mit der Benutzung von Laboreinrichtungen verpflichtet sich der Student bzw. die
Studentin, den Anordnungen der Labormitarbeiter Folge zu leisten. Dies gilt
insbesondere für den Gebrauch von Messgeräten und Prüfeinrichtungen.
11. Das Essen oder Trinken ist in den Laborräumen nicht gestattet. In Verbindung mit
Nahrungsmitteln und Getränken hat es schon schwerwiegende Unfälle in Laboren
gegeben. Durch Getränke sind bereits elektronische Messgeräte zerstört worden.
Zuwiderhandlungen führen zum sofortigen Ausschluss vom Labor.
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