Politechnika Wrocławska Sprawozdanie z ćwiczenia nr 5.

Instytut Metrologii Elektr.

Jacek Żabiński Temat: Pomiar dużych prądów przemiennych

Ireneusz Woźniak o częstotliwości 50 Hz.

Wydział Elektryczny Data wykonania ćwiczenia: Ocena:

II rok 12.03.1997r.

1. Cel: Poznanie metod pobierania sygnałów, zależnych od prądu, z pola magnetycznego i elektrycznego, metod przetwarzania tych sygnałów oraz poznanie właściwości metrologicznych i eksploatacyjnych układów pomiarowych.

2. Spis przyrządów:

• woltomierz cyfrowy V543; PRL T189; zakres 100 mV, niedokładność ± 0,05% wartości mierzonej

± 0,05% pełnej skali

• Rezystor wzorcowy 600 A - 150 mV kl. 0,5; {R=2,5*10^-4Ω}

• Przekładnik prądowy IP2C/T - 50Hz

I_1N/I_2N = 600 A/5 A; S= 15 VA; kl. 0,5

• Amperomierz elektromagnetyczny LE-1, zakres 2,5 A, α_max=50dz.; kl.0,5

• Fluksomierz synchroniczny 50 Hz, zakres 10 mWb, liczba próbek n=50

• Indukcyjność wzajemna M=(8,2±0,1)μH

• Woltomierz cyfrowy V561A, zakres 2V - prostownikowy, niedokładność zakresu: ±1%±5 cyfr.

• Amperomierz cęgowy nr 8339/89 magnetoelektryczny PK-210, prostownikowy, kl.2,5.

Układ pomiarowy:

Dł. N.L.

Tabela pomiarowa

L.p.	UR	IR	dIR	f	If	dIf	UM.	IM	dIM	Icęg.	dIcęg.	Iprzekł.	dIprzekł.
	mV	A	%	mWb	A	%	V	A	%	A	%	A	%
Liniowy 1	15,2	61	0,9	0,69	60	2,8	0,144	56	6,8	60,2	4,2	60	3,0
2	30,44	122	0,8	1,38	119	2,1	0,301	117	5,0	121	6,2	120	1,8
3	45,6	182	0,7	2,08	179	1,8	0,457	178	4,4	182	4,2	180	1,4
4	60,6	242	0,7	2,77	239	1,7	0,609	237	4,2	241	3,2	240	1,2
5	75,84	303	0,7	3,48	300	1,6	0,768	298	4,0	302	2,5	300	1,0
Nieliniowy 1	14,39	58	0,9	1,11	135*	2,3	0,248	136*	5,4	46	5,5	61,2	3,0
2	29,2	117	0,8	2,05	250*	1,8	0,466	256*	4,4	89	2,9	123	1,8
3	43,2	173	0,7	2,95	360*	1,7	0,657	361*	4,1	139	5,4	179,4	1,4
4	57,3	229	0,7	3,77	460*	1,6	0,838	460*	3,9	185	4,1	238,8	1,2
5	72,5	290	0,7	4,72	576*	1,6	1,055	580*	3,8	243	3,1	297	1,1

I_R-prąd wyznaczony poprzez pomiar spadku napięcia na znanej rezystancji R.

Iφ- prąd wyznaczony na podstawie strumienia magnetycznego.

I_M- prąd wyznaczony poprzez pomiar SEM indukowanej w czujniku.

I_cęg.-prąd zmierzony amperomierzem cęgowym.

I_przekł.- prąd zmierzony amperomierzem elektromagnetycznym poprzez przekładnik prądowy.

* - wartości maksymalne.

5. Obliczenia:

6. Pomiary strumienia magnetycznego dla wybrany wartości prądów (ok. 240 A).

L.p.	f Liniowy	f Nieliniowy	L.p.	f Liniowy	f Nieliniowy
	mWb	mWb	.	mWb	mWb
1	2,77	3,80	26	-2,76	-3,81
2	2,76	3,58	27	-2,74	-3,62
3	2,70	3,28	28	-2,70	-3,22
4	2,59	2,79	29	-2,60	-2,82
5	2,48	2,25	30	-2,46	-2,30
6	2,32	1,67	31	-2,29	-1,72
7	2,12	1,02	32	-2,09	-1,12
8	1,88	0,40	33	-1,88	-0,49
9	1,63	0,04	34	-1,63	-0,06
10	1,34	-0,01	35	-1,34	0,00
11	1,02	-0,02	36	-1,03	0,02
12	0,69	-0,02	37	-0,71	0,02
13	0,34	-0,01	38	-0,36	0,00
14	-0,04	-0,02	39	-0,02	0,00
15	-0,37	-0,02	40	0,32	0,02
16	-0,70	-0,02	41	0,66	0,03
17	-1,01	-0,03	42	0,98	0,03
18	-1,32	-0,04	43	1,28	0,04
19	-1,60	-0,08	44	1,57	0,07
20	-1,86	-0,19	45	1,84	0,17
21	-2,11	-0,91	46	2,07	0,72
22	-2,32	-1,91	47	2,29	1,82
23	-2,50	-2,88	48	2,47	2,78
24	-2,63	-3,48	49	2,61	3,41
25	-2,72	-3,77	50	2,71	3,80

8. Dyskusja błędów.

Dla przebiegu sinusoidalnego:

• Najmniejszy błąd wyznaczenia prądu wystąpił przy pomiarze spadku napięcia na rezystorze wzorcowym. Dokładność w tym przypadku limitowana jest klasą woltomierza i rezystora. Ograniczeniem stosowania tej metody jest moc jaką można rozproszyć na rezystorze wzorcowym, przy zachowaniu jego klasy.

• Zbliżoną dokładność mają metody: z użyciem fluksomierza (błędy zależą od: dokładności przetwarzania fluksomierza i dokładności indukcyjności M) i przekładnika prądowego (na błąd wpływa: klasa amperomierza i przekładnika).

• Praktyczną metodą pomiarową jest użycie amperomierza cęgowego. Wielkość błędu zależy od klasy przyrządu ( w naszym przypadku 2,5 ), która jest limitowana ograniczeniami konstrukcyjnymi oraz możliwością doboru odpowiedniego zakresu. Zaletą metody jest łatwość i szybkość przeprowadzenia pomiaru, bez konieczności ingerowania w obwód. Ograniczeniem jest niemożność przeprowadzenia pomiaru, gdy żyła zawiera przewód powrotny ( znoszenie się strumieni magnetycznych ).

• Najmniej dokładna okazała się metoda wyznaczania prądu poprzez pomiar siły elektromotorycznej indukującej się w czujniku indukcyjnym M. Błąd był zależny od: klasy woltomierza, dokładności indukcyjności M oraz od dokładności częstotliwości przebiegu całkowanego ( przyjęto δf=1% ).

Dla przebiegu niesinusoidalnego.

• Najbardziej wiarygodne są wyniki otrzymane poprzez pomiary z użyciem fluksomierza, jednak do uzyskania informacji o wartościach: skutecznej i średniej przebiegu należy wykonać dużą liczbę pomiarów w ciągu jednego okresu i wyniki poddać obróbce cyfrowej.

• Pomiary za pomocą amperomierza cęgowego nie są wiarygodne ze względu na to, że był to miernik z przetwornikiem magnetoelektrycznym z prostownikiem, czyli reagował na wartości średnie, a był wyskalowany w wartościach skutecznych dla przebiegów sinusoidalnych.

• Pomiary za pomocą amperomierza elektromagnetycznego z użyciem przekładnika prądowego są miarodajne, ponieważ przetwornik elektromagnetyczny reaguje na wartości skuteczne, a pomiar jest obarczony tylko błędami: przekładnika i miernika.

• Pozostałe metody są mało wiarygodne i mogą służyć jedynie do orientacyjnej oceny wartości mierzonego prądu.

---