POLITECHNIKA ŚWIĘTOKRZYSKA W KIELCACH |
||||
Laboratorium Metrologii Elektrycznej |
||||
Ćwiczenie nr.
3
|
Temat ćwiczenia : Pomiar zniekształceń nieliniowych i analiza przebiegów elektrycznych . |
Zespół nr. 1 1. Robert Kempa 2. Edyta Kopała 3. Paulina Płaszczyńska |
||
Data wykonania ćwiczenia |
Data oddania sprawozdania |
Ocena |
||
20.III.1998 |
3.VI.1998 |
|
||
Układ pomiarowy
1 - obiekt nieliniowy
2 - generator napięcia sinusoidalnego
3 - wzmacniacz napięcia przemiennego
4 - miernik PMZ-1
2. Tabela pomiarowa
|
f |
I |
Uk |
Pk |
Ik=Pk/Uk |
δIk |
||||||
Lp. |
|
α |
CA |
I |
α |
CV |
Uk |
α |
CW |
Pk |
|
|
|
Hz |
dz |
A/dz |
A |
dz |
V/dz |
V |
dz |
W/dz |
W |
A |
% |
1. |
50 |
40 |
0,025 |
1 |
70 |
1 |
70 |
35 |
2,5 |
87,5 |
0,964 |
2,49 |
2. |
150 |
40 |
0,025 |
1 |
72 |
1 |
72 |
20 |
2,5 |
50 |
0,69 |
3.54 |
3. |
250 |
40 |
0,025 |
1 |
73 |
1 |
73 |
5 |
2,5 |
12,5 |
0,17 |
11,02 |
4. |
350 |
40 |
0,025 |
1 |
74 |
1 |
74 |
4 |
2,5 |
10 |
0,13 |
13,51 |
5. |
450 |
40 |
0,025 |
1 |
77 |
1 |
77 |
3 |
2,5 |
7,5 |
0,09 |
17,57 |
6. |
550 |
40 |
0,025 |
1 |
79 |
1 |
79 |
1 |
2,5 |
2,5 |
0,03 |
50,94 |
3. Wykaz przyrządów
- autotransformator laboratoryjny AL-2500 - sztuk 1
- autotransformator - sztuk 1
- RC generator PO-23 - sztuk 1
- wzmacniacz napięcia przemiennego PO-27 - sztuk 1
- opornik laboratoryjny 2/400 - sztuk 1
- obiekt nieliniowy IL-4 - sztuk 1
- woltomierz LE-1 klasa 0,5 zakres 150V - sztuk 1
- watomierz LW-1 klasa 0,5 zakres 100V; 2,5A - sztuk 1
- amperomierz TLEM-2 klasa 0,5 zakres 2,5A - sztuk 1
- miernik PMZ-11 - sztuk 1
Obliczenia
4.1.Wyznaczanie wartości poszczególnych harmonicznych przebiegu prądu
Ik =
4.2.Wyznaczanie błędu względnego pomiaru poszczególnych harmonicznych przebiegu prądu
ΔIk =
ΔIk = δIk Ik ; ΔPk = δPk Pk ; ΔUk = δUk Uk ;
ΔIk = δPk Pk - δUk Uk
δIk = δPk - δUk
| δIk | = | δPk | + | δUk |
δPk = ; δUk = ;
gdzie PN - zakres watomierza
Pk - wskazanie watomierza dla k-ej
harmonicznej
UN - zakres woltomierza
Uk - wskazanie woltomierza dla k-ej harmonicznej
4.3.Wyznaczanie współczynnika zniekształceń nieliniowych
k = ;
gdzie I2,I3...In - wartości skuteczne wyższych harmonicznych prądu
I1 - wartość skuteczna harmonicznej podstawowej prądu
k = 0,519
5. Wnioski
Celem ćwiczenia był pomiar zniekształceń nieliniowych i analiza przebiegów elektrycznych . Zniekształcenia nieliniowe powstają w układach zawierających elementy nieliniowe takie jak diody , tranzystory , lampy , cewki i dławiki z rdzeniem ferromagnetycznym .
Powstawanie wyższych harmonicznych w obwodach elektrycznych często jest zjawiskiem szkodliwym , zakłócającym właściwe działanie obwodu . Konieczne więc jest ilościowe określenie występujących zniekształceń . Temu celowi służą pomiary zniekształceń nieliniowych . Wartość zniekształceń wyraża się za pomocą różnych współczynników . Ważniejsze z nich to :
- współczynnik kształtu krzywej - jest to stosunek wartości skutecznej przebiegu do wartości średniej przebiegu wyprostowanego dwupołówkowego ;
- współczynnik amplitudy lub szczytu - jest to stosunek wartości maksymalnej do wartości skutecznej przebiegu ;
- współczynnik odkształcenia - jest to stosunek wartości skutecznej pierwszej harmonicznej do skutecznej wartości całego przebiegu ;
- współczynnik zniekształceń nieliniowych lub współczynnik zawartości harmonicznych - jest to stosunek wartości skutecznej wyższych harmonicznych do wartości skutecznej całego przebiegu ;
- współczynnik zawartości n-tej harmonicznej - jest to stosunek wartości n-tej harmonicznej do pierwszej harmonicznej ;
W naszym ćwiczeniu obiektem nieliniowym był transformator prądowy ( przekładnik prądowy ) , który załączony do obwodu powodował zniekształcenie nieliniowe prądu . Analizy przebiegu prądu dokonaliśmy przy zastosowaniu watomierza elektrodynamicznego , za pomocą którego określiliśmy wartości poszczególnych harmonicznych zawartych w przebiegu prądu .
Z naszych rezultatów wynika , że w badanym przebiegu prądu wystąpiły tylko nieparzyste harmoniczne . Współczynnik zniekształceń nieliniowych obliczony na podstawie tych pomiarów wyniósł k = 0,519 .
Uzyskane wyniki pomiarów obarczone są błędami , które są duże dla wyższych harmonicznych . Dzieje się tak , ponieważ odczytu mocy dokonywaliśmy na początku podziałki watomierza . W ostatnim przypadku błąd ten sięga nawet 200% .