Zakład Metrologii i Systemów Pomiarowych

Laboratorium Metrologii II. 2004/05

ćw. 5 / str. 1

Politechnika Rzeszowska

Zakład Metrologii i Systemów Pomiarowych

Laboratorium Metrologii II

Grupa

Data

Nr ćwicz.

POMIARY MOCY ODBIORNIKA

TRÓJFAZOWEGO

5

1…………….....................

kierownik

2.........................................

3.........................................

4.........................................

Ocena

opracował: dr inż. Andrzej Rylski

I . C e l ć w i c z e n i a
Celem

ćwiczenia jest poznanie wybranych układów do pomiaru mocy czynnej, biernej

i pozornej odbiorników trójfazowych oraz zasad przeprowadzenia pomiaru i opracowania wyników.

I I . Z a g a d n i e n i a
1. Budowa, działanie i właściwości pomiarowe elektromechanicznych przetworników elektrodynamicznych

i ferrodynamicznych.

2. Budowa wielozakresowych woltomierzy, amperomierzy oraz watomierzy.
3. Obliczanie stałej podziałki watomierza, wyniku i niedokładności pomiaru.
4. Budowa i działanie wskaźników kolejności faz w sieci trójfazowej.
5. Budowa i właściwości pomiarowe przekładników prądowych.
6. Układy do pomiaru mocy czynnej, biernej i pozornej w sieci trójfazowej dla odbiornika symetrycznego

i niesymetrycznego dla trój- i czteroprzewodowego układu połączeń.

7. Cel i metody kompensacji mocy biernej indukcyjnej odbiornika prądu przemiennego.

I I I . P r o g r a m ć w i c z e n i a

Uruchomić komputer, następnie program obsługujący przetwornik P10. Zanotować znamionowe

parametry zastosowanych przyrządów. Sprawdzić układ pomiarowy do pomiaru mocy pobieranych przez
trójfazowy silnik asynchroniczny przetwornicy dwumaszynowej, obwody prądowe są automatycznie zwarte
przez przekaźnik, po pięciu sekundach są automatycznie rozwierane (ze względu na duży prąd rozruchu).
Włączyć zasilanie, odczekać 5 sekund na rozwarcie obwodów prądowych, odczytać wartości. Zmierzyć
parametry badanego odbiornika w stanie jałowym (1) i przy obciążeniu (2). Obciążenie silnika zmienia się
przez zmianę wzbudzenia bocznikowej prądnicy prądu stałego. Wyniki pomiarów zanotować w tabeli.
Opracować wyniki pomiarów. Dla obu stanów pracy silnika obliczyć błędy graniczne pomiarów i zapisać
przykłady wyników końcowych.

I V . P r z e b i e g ć w i c z e n i a

1. Protokół pomiarów mocy czynnej, biernej i pozornej odbiornika trójfazowego
1.1. Układ pomiarowy i spis przyrządów

Zakład Metrologii i Systemów Pomiarowych

Laboratorium Metrologii II. 2004/05

ćw. 5 / str. 2

PC

RS

232C

R

R

obc

d

G

M

3 ~

−

R

S

T

0

K

Tp1

k

l

L

W2

W3

W4

K

Tp2

k

l

L

A2

A3

A1

Hz

W1

V

P10

Rys. 1. Schemat układu pomiarowego

Spis przyrządów:

PDM przetwornica dwumaszynowa z trójfazowym silnikiem asynchronicznym o parametrach

napięcie znam

prąd znam.

moc znam.

typ

producent

znam. wsp. mocy

częstotliwość znam.

prędkość znam.

Pomiary mocy czynnej przetwornikiem P10:

znamionowa
liczba ziaren

błąd podstawowy

P=(0-170%)P

n

zakresy nap. U

n

U=(0-130)%U

n

zakresy prądowe I

n

I=(0-130)%I

n

Pomiary mocy biernej przetwornikiem P10:

znamionowa
liczba ziaren

błąd podstawowy

P=(0-170%)P

n

zakresy nap. U

n

U=(0-130)%U

n

zakresy prądowe I

n

I=(0-130)%I

n

Pomiary mocy pozornej przetwornikiem P10:

znamionowa
liczba ziaren

błąd podstawowy

P=(0-170%)P

n

zakresy nap. U

n

U=(0-130)%U

n

zakresy prądowe I

n

I=(0-130)%I

n

Pomiary THD U, THD I przetwornikiem P10 dla I=(0-130%)I

n

, U=(0-130%)U

n

:

znamionowa
liczba ziaren

zakres pomiaru

[ ]

błąd podstawowy

pasmo częstotliwości

Zakład Metrologii i Systemów Pomiarowych

Laboratorium Metrologii II. 2004/05

ćw. 5 / str. 3

Pomiary napięcia przetwornikiem P10:

znamionowa
liczba ziaren

zakres pomiaru

napięcia U

n

[ ]

błąd podstawowy

U=(0-130%)U

n

Pomiary prądu przetwornikiem P10:

znamionowa
liczba ziaren

zakres pomiaru

prądu I

n

[ ]

błąd podstawowy

I=(0-130%)I

n

A1, A2, A3 - amperomierze tablicowe:

typ

zakres pomiaru

prądu I

n

błąd podstawowy

I=(0-130%)I

n

N

n

[ ]

pasmo

częstotliwości

Częstościomierz tablicowy:

typ

zakres pomiaru

[ ]

N

n

[ ]

dokładność

[ ]

Tp1, Tp2 laboratoryjne przekładniki prądowe

typ

prądy pierwotne
I

1n

=

znamionowy prąd
wtórny
I

2n

=

klasa dokładności
kl

ϑ

=

1.2. Wyniki pomiarów i obliczeń

Dopuszczalne przeciążenie obwodów watomierzy:

cewka napięciowa cewka

prądowa

U

n

[ ]

U

dop

[ ]

I

n

[ ]

I

dop

[ ]

Odczyty wskazań cyfrowych mierników tablicowych:

A1 A2 A3 Hz

I

1

[ ]

I

2

[ ]

I

3

[ ]

f [ ]

1. (stan jałowy)

2. (stan obciążenia)

Zakład Metrologii i Systemów Pomiarowych

Laboratorium Metrologii II. 2004/05

ćw. 5 / str. 4

Wyniki pomiarów przetwornikiem P10:

nap. przewodowe

prądy fazowe

stan silnika

U

12

∆[ ]

U

23

∆[ ]

U

31

∆[ ]

I

1

∆[ ]

I

2

∆[ ]

I

3

∆[ ]

1. jałowy

2. obciążenia

moce czynne

moce bierne

stan silnika

P

1

∆[ ]

P

2

∆[ ]

P

3

∆[ ]

Q

1

∆[ ]

Q

2

∆[ ]

Q

3

∆[ ]

1 jałowy

2. obciążenia

moce pozorne

stan silnika

S

1

[ ]

∆[ ]

S

2

[ ]

∆[ ]

S

3

[ ]

∆[ ]

1. jałowy

2. obciążenia

stan silnika

THD

U

1

∆THD

U

1

THD

U

2

∆THD

U

2

THD

U

3

∆THD

U

3

THD

I

1

∆THD

I

1

THD

I

2

∆THD

I

2

THD

I

3

∆THD

I

3

1. jałowy

2. obciążenia

PRZYKŁADY OBLICZEŃ

1. stan

jałowy:

Dokładność pomiaru mocy czynnej:

=

∆

P

Wynik pomiaru:

P ±

∆

P

=

Dokładność pomiaru mocy biernej:

=

∆

Q

Wynik pomiaru:

Q ±

∆

Q

=

nap. przew.

średnie

prąd fazowy

średni

moc czynna

moc bierna

moc pozorna

stan silnika

U

PP

[ ] ∆[ ]

I [ ]

∆[ ] P [ ] ∆[ ] Q [ ] ∆[ ] S [ ] ∆[ ]

1. jałowy

2. obciążenia

Zakład Metrologii i Systemów Pomiarowych

Laboratorium Metrologii II. 2004/05

ćw. 5 / str. 5

Dokładność pomiaru mocy pozornej:

=

∆

S

Wynik pomiaru:

S ±

∆

S

=

Obliczenie mocy pozornej S

o

:

=

+

=

2

2

o

Q

P

S

=

∆

⋅

+

∆

⋅

±

=

±

=

∆

o

Q

P

Q

P

o

S

S

Q

P

Ä

Ä

äPäQ

äS

Wynik z obliczeń: S

±

∆

S

=

Porównanie mocy pozornej obliczonej i zmierzonej:

∆S = S

o

–S =

Czy różnica obu wartości mocy pozornych mieści się w granicach dokładności ?



Dokładność pomiaru napięcia:

=

∆

U

Wynik pomiaru:

U ±

∆

U

=

Dokładność pomiaru prądu:

=

∆

I

Wynik pomiaru:

I ±

∆

I

=

Dokładność pomiaru THD:

=

∆

THDU

Wynik pomiaru:

THD U ±

∆

THDU

=

Zakład Metrologii i Systemów Pomiarowych

Laboratorium Metrologii II. 2004/05

ćw. 5 / str. 6

V . W n i o s k i :

V I . P yt a n i a k o n t r o l n e
1. Przedstawić schemat układu Arona do pomiaru mocy czynnej w układzie trójprzewodowym,
2. Przedstawić schemat układu Arona do pomiaru mocy czynnej w układzie cztero-przewodowym,
3. Przedstawić schemat układu Arona do pomiaru mocy biernej w układzie trójprzewodowym,
4. Przedstawić schemat układu Arona do pomiaru mocy biernej w układzie cztero-przewodowym,
5. Podać wady i zalety układu Arona dla odbiornika o małej wartości cos

ϕ,

6. Na jaki zakres napięciowy powinna być włączona cewka napięciowa watomierzy W1 i W2, a na jaki W3

i W4 pracujących w układzie jak na rysunku (możliwe zakresy: 100V, 200V, 400V),

7. Do czego służą amperomierze w układzie pomiarowym?
8. Podać wartość nominalną prądu wtórnego w przekładniku prądowym,



L i t e r a t u r a :
1. Chwaleba A. i inni: Metrologia elektryczna i elektroniczna. WNT, Warszawa 2003.
2. Dyszyński J.: Metrologia elektryczna i elektroniczna. Laboratorium cz. I, Rzeszów 1998.
3. Jellonek A. i inni: Podstawy metrologii elektrycznej i elektronicznej. PWN, Warszawa 1980.
4. Marcyniuk A. i inni: Podstawy metrologii elektrycznej. WNT, Warszawa 1984.
5. Parchański J.: Miernictwo elektryczne i elektroniczne. WSiP, Warszawa 1997.
6. Rylski A.: Metrologia II prąd zmienny, Rzeszów, OW PRz, 2004