Politechnika Wrocławska Instytut Metrologii Elektrycznej	Ćwiczenie laboratoryjne nr 12
	Pomiar mocy czynnej odbiorników trójfazowych metodą półpośrednią.	Ocena:

1. Cel ćwiczenia:

Poznanie metod łączenia układów oraz zastosowania przyrządów do pomiaru mocy czynnej odbiorników trójfazowych, pomiar mocy czynnej odbiorników trójfazowych metodą półpośrednią.

2. Spis przyrządów:

- amperomierz zakres 2,5A klasa 0,5

- amperomierz zakres 2,5A klasa 0,5

- watomierz zakres I: 2,5A zakres V: 400V klasa 0,5

- watomierz zakres I: 2,5A zakres V: 400V klasa 0,5

- woltomierz zakres 600V klasa 0,5

- woltomierz zakres 600V klasa 0,5

3. Schemat połączeń:

Układ do pomiaru mocy czynnej metodą półpośrednią:

A₁, A₂ -amperomierze ; W₁, W₂ - watomierze ; V₁, V₂ - woltomierze ;

P₁, P₂ - przekładniki prądowe.

4. Tabele pomiarowe:

Pomiar prądów i napięć oraz mocy czynnej dla kilku obciążeń.

P1						I1					U1
Zakres I	Zakres U	Skala	Odczyt	Wynik	ΔP1	Zakres	Skala	Odczyt	Wynik	ΔI1	Zakres	Skala	Odczyt	Wynik	ΔU1
A	V	dz	dz	W	W	A	dz	dz	A	A	V	dz	dz	V	V
2,5	400	100	14,5	145	±5	2,5	100	20,1	0,50	±0,02	600	75	47,1	376,8	±3
2,5	400	100	51,2	512	±5	2,5	100	54,9	1,37	±0,02	600	75	47,1	376,8	±3
2,5	400	100	85,4	854	±5	2,5	100	90,9	2,27	±0,02	600	75	47,3	378,4	±3

P2						I2					U2
Zakres I	Zakres U	Skala	Odczyt	Wynik	ΔP2	Zakres	Skala	Odczyt	Wynik	ΔI2	Zakres	Skala	Odczyt	Wynik	ΔU2
A	V	dz	dz	W	W	A	dz	dz	A	A	V	dz	dz	V	V
2,5	400	100	-0,9	-9	±5	2,5	100	20,6	0,51	±0,02	600	75	47,5	388	±3
2,5	400	100	17,8	178	±5	2,5	100	52,5	1,31	±0,02	600	75	47,5	388	±3
2,5	400	100	40,9	409	±5	2,5	100	89,7	2,24	±0,02	600	75	47,2	377,6	±3

Wzory i obliczenia:

• Wartość mocy:

• Błąd pomiaru mocy:

• Wartość napięć:

• Błąd pomiaru napięć:

• Wartość prądów:

• Błąd pomiaru prądów:

• moc czynna pobierana przez odbiornik

gdzie :

- przekładnia prądowa przekładników

α₁, α₂ - wskazania watomierzy w działkach

- stała watomierzy

U_m, I_m - zakresy watomierza

α_m - liczba działek skali watomierza

ϑi	Δϑi	Cw	P	δP	S	ΔS	Uśr	ΔUśr	Iśr	ΔIśr	cosϕ	ϕ
-	-	W/dz	W	%	V^.A	V^.A	V	V	A	A	-	°
3	0,05	10	408	12	994	62	382,4	±3	0,50	±0,02	0,41	65°47'
3	0,05	10	2070	0,7	2663	103	382,4	±3	1,34	±0,02	0,77	39°38'
3	0,05	10	3789	0,5	4439	148	378	±3	2,26	±0,02	0,85	31°46'

przykład obliczeń dla pomiaru pierwszego:

• błąd przekładni prądowej przekładników policzyłem z różniczki zupełnej

Zastępuję różniczki wielkości prostych niepewnościami pomiaru oraz wprowadzam wartości bezwzględne:

• moc pozorną obliczyłem ze wzoru:

- średnie wskazanie woltomierza

- średnie wskazanie amperomierza

• Błąd U_śr i I_śr policzyłem z różniczki zupełnej:

• błąd pomiaru mocy pozornej

• obliczam współczynnik mocy odbiornika

• błąd względny pomiaru mocy czynnej:

• najpierw dobieram błąd prądowy z tabeli w instrukcji:

15 A _ 100 %

3 ⋅ 0,5 _ x % stąd→ x = 10% ; dobieram więc δI = ± 0,5 i γ = ± 0,6 ⋅ 10^-2

WNIOSKI

Metoda półpośrednia stosowana jest do odbiorników niskiego napięcia i dużej mocy. Ponieważ w metodzie tej stosuje się w układzie pomiarowym przekładniki prądowe, watomierze zastosowane do pomiarów reagują na prąd i przesunięcie fazowe prądu względem napięcia. Metoda tak jak i wszystkie jest obarczona błędami. Na błąd pomiaru mocy wpływ ma błąd modułu i błąd kątowy przekładników. Wpływ wartości prądu pierwotnego na przekładnię jest związany z nieliniowością charakterystyki magnesowania. Wzrost obciążenia uzwojenia wtórnego powoduje wzrost prądu magnesującego co z kolei ma wpływ na błąd modułu i błąd kątowy. Kolejną przyczyną wpływającą na błąd pomiaru był fakt, że wskazówki mierników były w małym ale jednak ruchu. Myślę, że wahania napięcia w sieci też mogły mieć minimalny wpływ na dokładność pomiaru. Należy wziąć pod uwagę, że ćwiczenie było przeprowadzane na urządzeniach rzeczywistych a nie idealnych.

Błąd kątowy przekładnika związany jest z przesunięciem fazowym prądów I₁ i I₂, które nie jest równe 180°. Błąd ten określa dodatkowe przesunięcie fazowe między wektorem prądu I₁ i odwróconym wektorem prądu I₂. Stosunek prądów I₁ do I₂ był równy 3.

Przeprowadzone pomiary potwierdzają słuszność stosowania metody półpośredniej do pomiarów dużej mocy. Zmierzone wartości obarczone są wówczas mniejszym błędem względnym pomiaru mocy. Co widać w pomiarach, błąd przy biegu jałowum wyniósł ok. 12% wraz ze wzrostem obciążenia błąd procentowy mocno zmalał i był równy ok. 0,7%.

Stosunek mocy czynnej do mocy pozornej nazywa się współczynnikiem mocy. Należy dążyć do utrzymania wartości tego współczynnika w pobliżu jedności ponieważ w tym przypadku prąd pobierany ze źródła jest najmniejszy. Zarówno przy obliczaniu mocy pozornej jak i współczynnika należy założyć symetrię układu ponieważ dla ϕ=π/3 uzyskamy wyrażenie nieoznaczone we wzorze na δP.

1

---