Laboratorium metrologii
Wydział Elektrotechniki i Informatyki
Imię i nazwisko: Paweł Czech Rafał Czerwiński Krystian Denka
Temat ćwiczenia: Wspomagane komputerowo próbkujące pomiary prądu, napięcia, mocy i energii.

Celem ćwiczenia jest poznanie struktur cyfrowych mierników mocy oraz zbadanie właściwości watomierza próbkującego zrealizowanego w oparciu o pomiarową kartę wraz z wielokanałowym przetwornikiem A/C, sprzężonym z komputerem PC sterowaną w środowisku Pascal Borland.

1. Spis przyrządów:

Amperomierz analogowy: elektrodynamiczny klasa 0,2 30 100 300Hz 1A 0,115Ω 3,2µH

Woltomierz analogowy: elektrodynamiczny klasa 0,2 30 100 300Hz 300V 20kΩ

Watomierz analogowy: elektrodynamiczny klasa 0,2 2,5A 300V/10kΩ

Przesuwnik fazowy: PL-P3-594/E6 U1=24V Φ=var U2=~230V Φ=const

Rezystory: 143Ω 46Ω

2,2A 2,4A

Licznik energii: POLAMP CPO4507-1 PL-P3-377-E6/

Częstościomierz-Czasomierz cyfrowy: Typ PFL-20 ZOPAN

2. Schemat pomiarowy:

3. Wzory:

Wartość mocy czynnej mierzonej przez licznik energii elektrycznej:

stała licznika C = 16000 imp/kWh

Tx – czas trwania jednego okresu sygnału wyjściowego licznika

T=20ms $n = \frac{T}{T_{p}} = \frac{20}{0,016} = 1250$

T_p=16µs=0,016ms

4. Wyznaczanie błędu pomiaru w funkcji częstotliwości próbkowania ƒ_p przy cosφ=1.

I = 1A φ = 0°

Pomiary odczytane z PC	Licznik energii	Mierniki analogowe
n	Tx[s]	I A
10	1,06456	0,95
625	1,06456	0.98
1250	1,06456	0.98
2500	1,06456	0,98

Przykadowe obliczenie dla wiersza pierwszego:

$$P_{L} = \frac{3600 \bullet 10^{3}}{C_{X}T_{X}} = \frac{3600 \bullet 10^{3}}{16000 \bullet 1.06456} = 211,35W$$

Przykładowe obliczenie błędu bezwzględnego dla prądu:

=|X_P−X_A| = |0,95−1| = 0, 05

Przykładowe obliczenie błędu względnego dla prądu:

$$\gamma_{fp} = \frac{{|X}_{P} - X_{A}|}{X_{A}}100\% = \frac{|0,95 - 1|}{1}100\% = 5\%$$

	Błąd bezwzględny	Błąd względny
n	I	U
10	0,05	15,2
625	0,02	0,23
1250	0,02	1,13
2500	0,02	0,27

Wykres 1. Wykres zależności błędu bezwzględnego od liczby pomiarów.

Wykres 2. Wykres zależności błędu względnego od liczby pomiarów

5. Wyznaczanie błędów pomiaru mocy w funkcji kąta fazowego odbiornika dla kątów dodatnich.

I=1A n=2500

Miernik cyfrowy	Miernik analogowy
φ	cosφ	I A
0	1	0,9926
10	0,98	0,9926
20	0,93	1,0025
30	0,86	1,003
40	0,76	0,993
50	0,64	0,983
60	0,5	0,973
70	0,34	0,973
80	0,18	0,973
90	0,01	0,973

6. Wnioski

Dzisiejszum ćwiczeniem było wykorzystanie komputera osobistego do pomiarów prądu, napięcia, mocy i energii urządzeń zasilanych bezśrednio z sieci energetycznej. Pomiary wykazały, że liczba próbek ma bardzo duży wpływ na dokładność pomiaru za pomocą komputera osobistego. Wraz ze wzrostem liczby próbek bląd względny jak i bezwzględny maleje. Charakterystyka mocy czynnej wraz ze wzrostem kątu fazowego Φ maleje zgodnie z własnościami funkcji cosinus.