Ćwiczenie nr.6	Mateusz Świerc Kamil Śmigiel	Data: 30.11.2014r.
Temat: Pomiar mocy i energii w układach jednofazowych.	Ocena:

1. Wstęp teoretyczny.

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z budową i zasadą działania liczników indukcyjnych, pomiar mocy za pomocą watomierza i przetwornika hallotronowego, wyznaczanie klasy przetwornika hallotronowego oraz pomiar energii prądu jednofazowego za pomocą watomierza i stopera, za pomocą licznika jednofazowego a także określenie przydatności badanego licznika do pomiaru energii elektrycznej.

1. Pomiary.

a) Schemat pomiarowy.

Gdzie:

Tr – transformator bezpieczeństwa,

Atr – autotransformator,

Pf – przesuwnik fazowy,

Pn – przekładnik napięciowy,

Mf – miernik przesunięcia fazowego,

L – licznik energii,

W – watomierz.

1. Tabelaryczne zestawienie wyników pomiarów i obliczeń I.

Cos fi	I	Pwat	Uhall	Phall	Pobl	δwat	δhall	δobl
	[A]	[W]	[V]	[W]	[W]	[%]	[%]	[%]
Cos fi=1
1	0,1	80	0,52	52	23	247,8	121,7	4,57
1	0,25	100	0,66	66	57,5	73,9	14,78	7,26
1	0,5	128	0,87	87	115	11,3	24,34	10,38
1	0,75	176	1,29	129	172,5	2,02	25,21	12,86
1	1	224	1,62	162	230	2,6	29,56	15
1	1,25	280	2,05	205	287,5	2,6	28,7	16,95
1	1,5	340	3,05	305	345	1,45	11,6	18,75
Cos fi=0,5 ind.
0,5	0,25	72	0,41	41	28,75	150,4	42,6	2,51
0,5	0,5	88	0,53	53	57,5	53,04	7,82	7,01
0,5	0,75	120	0,83	83	86,25	39,1	3,77	14,84
0,5	1	152	1,11	111	115	32,17	3,48	19,73
0,5	1,25	184	1,35	135	143,75	28	6,08	27,55
0,5	1,5	212	1,76	176	172,5	22,9	2,02	36,18
Cos fi=0,5 poj.
0,5	0,25	56	0,29	29	28,75	94,78	0,87	2,51
0,5	0,5	64	0,36	36	57,5	11,3	37,4	7,01
0,5	0,75	88	0,55	55	86,25	2,03	36,23	14,84
0,5	1	112	0,74	74	115	2,6	35,65	19,73
0,5	1,25	128	0,89	89	143,75	10,9	38,09	27,55
0,5	1,5	152	1,09	109	172,5	11,88	36,8	36,18

1. Obliczenia:

a) Moc obciążenia:

U_zas = 230[V]

cosØ = 1

P_obl =  I × U_zas × cos(O)

Np.:

P_obl =  0, 5 × 230 * 1=115 [W]

b) Błąd watomierza:

$$\delta = \ \frac{P_{\text{wat}\ } - \ P_{\text{obl}}}{P_{\text{obl}}}*100\%$$

Np.:

c) Błąd hallotronu:

$$\delta = \ \frac{P_{h\text{all}\ } - \ P_{\text{obl}}}{P_{\text{obl}}}*100\%$$

Np.:

d) Niepewność δ_obl

Amperomierz:

kl – 0,5

zakres: 2,5 [A] i 5 [A]

wartość 1dz

dla 2,5 [A] – 0,05 [A]

dla 5 [A] – 0,1 [A]

Woltomierza:

kl – 0,2 [V]

zakres: 150 [V]

wartość 1dz – 3 [V]

Współczynnik mocy Ø:

kl – 0,2

zakres: 1

wartość 1dz – 0,01

Niepewność amperomierza:

$$u\left( I \right) = \frac{{kl \times I}_{\max}}{100} + 1dz$$

$$u\left( I_{1} \right) = \frac{0,5 \times 2,5}{100} + 0,05 = 0,0625\ \lbrack A\rbrack$$

$$u\left( I_{2} \right) = \frac{0,5 \times 5}{100} + 0,1 = 0,125\ \lbrack A\rbrack$$

Niepewność woltomierza:

$$u\left( U \right) = \frac{{kl \times U}_{\max}}{100} + 1dz$$

$$u\left( U \right) = \frac{0,2 \times 150}{100} + 3 = 3,3\ \lbrack V\rbrack$$

Niepewność pomiaru współczynnika Ø:

$$u\left( O \right) = \frac{{kl \times O}_{\max}}{100} + 1dz$$

$$u\left( O \right) = \frac{0,2 \times 1}{100} + 0,01 = 0,012$$

$$u_{c}\left( P_{\text{obl}} \right) = \sqrt{\sum_{i = 1}^{n}\left\lbrack \frac{\text{δy}}{\text{δx}} \times u(x_{i}) \right\rbrack^{2}}$$

$$u_{c}\left( P_{\text{obl}} \right) = \sqrt{\left( I \times cosO \right)^{2} \times {u^{2}}_{c}\left( U \right) + \left( U \times cosO \right)^{2} \times u^{2}\left( I \right){+ \left( U \times I \right)}^{2} \times {u^{2}}_{c}\left( cosO \right)}$$

Np.:

uc(Pobl)=$\sqrt{{(0,1*1)}^{2}*{3,3}^{2\ } + {(230*1)}^{2}*{0,0625}^{2} + ({230*0,1)}^{2\ \ }*{0,012}^{2}} = 4,57$[W]

1. Tabelaryczne zestawienie wyników pomiarów i obliczeń II:

I	Pwat	Tp	N	Wobl	K	δ
Cos fi=1
0,1	80	100	10	8000	4500	4,625
0,5	128	100	16	12800	4500	4,625
1	224	100	31	22400	4982,1	5,894
1,5	340	100	45	34000	4764,7	5,306
Cos fi=0,5 ind
0,5	88	100	11	8800	4500	4,625
1	152	100	20	15200	4736,8	5,232
1,5	212	100	30	21200	5094,3	6,209
Cos fi=0.5 poj.
0,5	64	100	8	6400	4500	4,625
1	112	100	14	11200	4500	4,625
1,5	152	100	19	15200	4500	4,625

1. Obliczenia:

a) Stała licznika:

$$K_{p} = \frac{N}{W_{p}} = \frac{3600 \times 1000 \times N}{P \times t_{p}}$$

b) Błąd licznika δ:

$$\delta = \frac{W_{w} - W_{p}}{W_{p}} = \frac{\frac{N}{K_{N}} - \frac{N}{K_{p}}}{\frac{N}{K_{p}}} = \frac{K_{p} - K_{N}}{K_{N}}$$

$$\delta = \frac{K_{p} - K_{N}}{K_{N}} \times 100\% = \frac{t - t_{p}}{t_{p}} \times 100\%$$

c) W_obl - Energia obliczona na podstawie wskazań watomierza:

∫_t1^t₂Pdt

1. Charakterystyki

1. Charakterystyka przetwornika hallotronowego dla cos (δ) = 1.

2. Charakterystyka przetwornika hallotronowego dla cos (δ) = 0,5 ind.

3. Charakterystyka przetwornika hallotronowego dla cos (δ) = 0,5 poj.

4. Charakterystyka przetwornika hallotronowego dla cos (δ) = 1.

5. Charakterystyka przetwornika hallotronowego dla cos (δ) = 0,5 ind

6. Charakterystyka przetwornika hallotronowego dla cos (δ) = 0,5 poj.

1. Wnioski:

W pierwszej części ćwiczenia mierzyliśmy wartości cos fi, napięcia i prądu płynącego przez watomierz, oraz moc układu. Jak widać wszystkie przyrządy obarczone są pewnymi błędami związanymi z przetwarzaniem owych wielkości. Jak widać z obliczeń wartość otrzymanych mocy różni się od mocy na watomierzu. Moc hallotronu jest znacznie mniejsza w porównaniu z mocą na watomierzu. Błędy związane z watomierzem są różnią się w zależności od wartości cosinusa, stosunkowo największe błędy wykazywał pomiar przy cosinusie 0,5 obciążonym indukcyjnie, natomiast najmniejszy błąd wystąpił przy pomiarze obciążonym pojemnością. Błędy hallotronu są stosunkowo większe. Czułości przetwornika hallotronowego nie da się wyznaczyć ponieważ nie znamy wartości grubości płytki hallotronowej.