Data wykonania ćwiczenia: 9.04.2002r.
Wykonał:
	Pracownia elektryczna Ćw. Nr 15	Data oddania sprawozdania: 23.04.2002r.
TEMAT: Pomiary mocy w obwodach jednofazowych prądu przemiennego		Uwagi:
				Ocena:

OPIS ĆWICZENIA:

Obwód zawiera źródło napięcia przemiennego (autotransformator włączony do sieci 220V) oraz amperomierz cyfrowy, woltomierz cyfrowy, watomierz analogowy i odbiornik o charakterze tylko rezystancyjnym (nie licząc pojemności i indukcyjności uzwojenia rezystora).

Ćwiczenie składa się z czterech przypadków. W każdym zmienia się tylko odbiornik. Celem ćwiczenia jest uzyskanie maksymalnej mocy w obwodzie.

Dane do ćwiczenia:

I_MAXR1 = 2,4 A

I_MAXR2 = 0,45 A

I_MAXR3 = 1 A

I_MAXR4 = 0,4 A

Maksymalny prąd, który może popłynąć przez watomierz to:

I_MAXWAT. = 2,5 A

Jest on większy od wszystkich maksymalnych prądów płynących przez rezystory więc nie trzeba uwzględniać go jako ogranicznika do obliczeń.

Napięcie zasilające jest sinusoidalnie zmienne ( pobierane z autotransformatora podłączonego do sieci) i wynosi dla każdego przypadku:

U = 60 V

Schemat elektryczny jest w każdym przypadku jednakowy, gdyż zmienia się tylko odbiornik.

SCHEMAT IDEOWY DO ĆWICZENIA:

Atr

220 V

R_ODB

Jest to schemat układu do pomiaru mocy czynnej watomierzem.

1. Przypadek.

OBLICZENIA:

U = 60 V

I_MAX = 2,4 A

R_MAX = 46

P = UI

P = 60 * 2,4

P = 144 [W]

R =
=
= 25

2. Przypadek

U = 60 V

I_MAX = 0,45 A

R_MAX = 900

P = UI

P = 60 * 0,45

P = 27 [W]

R =
=
= 133,35

3. Przypadek:

U = 60 V

I_MAX = 1 A

R_MAX = 250

P = UI

P = 60 * 1

P = 60 [W]

R =
=
= 60

4. Przypadek

U = 60 V

I_MAX = 0,4 A

R_MAX = 3500

P = UI

P = 60 * 0,4

P = 24 [W]

R =
=
= 150

ZESTAWIENIE WARTOŚCI WYSTĘPUJĄCYCH W ĆWICZENIU

Wartości obliczone i podane na elementach						Wartości zmierzone
IMAX	U	RMAX	R	P	I	I	R	P
A	V			W	A	A		dz	Cp	W
2,4	60	46	25	144	2,4	2,3	25	56	2,5	143
0,45	60	900	133,4	27	0,45	0,43	901	11	2,5	27
1	60	250	60	60	1	0,98	60	24	2,5	58
0,4	60	3500	150	24	0,4	0,39	3502	9	2,5	148

WNIOSKI

1. Prąd I płynący w obwodzie jest równy ilorazowi napięcia U i rezystancji R, wynika to z prawa Ohma:

I =

2. W obwodzie znajduje zastosowanie prądowe (lub pierwsze) prawo Kirchoffa dla obwodów prądu stałego:

Wzór: I₁ + I₂ = I₃ + I₄ lub I₁ + I₂ - I₃ - I₄ = 0

I₄

I₁ I₃

I₂

Definicja:

Suma prądów wypływających z węzła jest równa sumie prądów wypływających z węzła

Lub

Suma algebraiczna prądów wypływających z węzła i wpływających do niego jest równa zero

3. Na każdym elemencie posiadającym rezystancję występują spadki napięć, które można obliczyć ze wzoru:

U = R * I

4. Rezystancja amperomierza powinna być jak najmniejsza, ponieważ amperomierz jest włączony w obwód szeregowo i powinien stawiać przepływającemu przez niego prądowi jak najmniejszy opór, w przeciwnym wypadku wystąpią na nim spadki napięć ( chodzi o to by amperomierz miał możliwie małą moc strat).

5. Rezystancja woltomierza powinna być jak największa gdyż jest on włączany równolegle (powinien być jak najbardziej zbliżony rezystancją do nieskończoności - powinien być dielektrykiem).

6. W obwodach prądu stałego występują elementy tylko o charakterze rezystancyjnym, brak jest natomiast elementów o charakterze indukcyjnym czy też pojemnościowym.

7. Cechą wyróżniającą połączenia szeregowego jest to, że przez wszystkie elementy przepływa ten sam prąd elektryczny I.

8. Cechą wyróżniającą połączenia równoległe jest to, że wszystkie elementy są włączone między tę samą parę węzłów, a zatem na zaciskach elementów występuje to samo napięcie

9. Moc chwilowa jest to iloczyn wartości chwilowych napięcia i prądu:

p = ui

10. Moc czynna jest to wartość średnia mocy chwilowej i określamy ją wzorem:

P = UIcos

11. Wyrażenie cos
    jest nazywane współczynnikiem mocy i powinno być zbliżone swą wartością jak najbardziej do jedności tzn. kąt
    powinien wynosić 0, wtedy jest osiągnięta maksymalna moc.

12. Napięcie na indukcyjności wyprzedza prąd o kąt 90 ⁰ , a napięcie na pojemności opóźnia się względem prądu o kąt 90 ⁰, stąd wskazania watomierza i amperomierza były inne jak obliczone ( indukcyjność uzwojenia rezystora oraz pojemność międzyzwojowa ).

13. Wartości, których się używa się do obliczeń w prądzie zmiennym sinusoidalnie są to wartości skuteczne, które wyraża się wzorem.

Dla napięcia będzie on wyglądał następująco:

U =

gdzie:

U - wartość skuteczna napięcia

U_m - maksymalna wartość napięcia (amplituda )

14. Do pomiarów napięć i prądów sinusoidalnych stosuje się przyrządy wyskalowane w wartościach skutecznych.

15. Oprócz mocy czynnej wyróżnia się jeszcze moc bierną i pozorną.

16. Autotransformator posiada tylko jedno uzwojenie, uzwojenie pierwotne stanowi część uzwojenia wtórnego.

V

W

A

---