AKADEMIA GÓRNICZO - HUTNICZA W KRAKOWIE				Zespół F: Rafał Szemraj Rafał Sopliński Paweł Straszak Marcin Szydełko
ZAKŁAD METROLOGII
EAIiE	2001/2002			Rok II Semestr IV	Elektrotechnika			Grupa 8
Temat ćwiczenia: Sprawdzanie watomierza i licznika energii elektrycznej.
Data wykonania: 2002-02-28			Data zaliczenia:				Ocena:

1. Wstęp:

Celem ćwiczenia jest sprawdzenie błędów wskazania watomierza w oparciu o porównanie pomiarów dokonanych watomierzem badanym i watomierzem o wyższej klasie, którego wskazania traktujemy jako wzorcowe. Badanie indukcyjnego licznika energii polegało na sprawdzeniu biegu jałowego licznika, jego prądu(mocy) rozruchu oraz pomiaru błędu podstawowego i zweryfikowanie jego stałej.

2. Część teoretyczna:

Badanie mierników jest czynnością wykonywaną okresowo i mającą za zadanie określić czy z biegiem czasu i w wyniku eksploatacji nie uległa zmianie dokładność, z jaką danym miernikiem wykonujemy pomiary. Częstość, z jaką dokonywane jest badanie zależy w dużym stopniu od przeznaczenia danego miernika. Podstawową zasadą przy dokonywaniu sprawdzań jest, aby każde narzędzie pomiarowe było sprawdzane narzędziem dokładniejszym. Szczególne zasady i przepisy dotyczące badań mierników zawarte są w odpowiednich normach, które dokładnie określają sposób i warunki przeprowadzanej kontroli. Do podstawowych należy nakaz badania miernika w warunkach, dla jakich został on skonstruowany. Dla większości mierników są to:

• Temperatura 23⁰ ± 1

• Wilgotność powietrza 45% - 75%

• Pozycja pracy: zgodna z symbolem pozycji pracy miernika ±1⁰

3. Badanie watomierza:

Badania watomierza należy dokonywać przy separacji obwodu prądowego i napięciowego oraz przy utrzymywaniu stałej wartości napięcia i regulacji prądu. Na poniższym schemacie umieszczono dwa watomierze: badany i wzorcowy oraz rezystor ograniczający prąd cewek prądowych watomierzy oraz autotransformatory: jeden do ustalenia stałej wartości napięcia cewek napięciowych (najlepiej ustawić napięcie równe zakresowi watomierzy) i drugi do płynnej regulacji prądu watomierzy.

Parametry przyrządów:

Atr 1 i 2 - autotransformatory odpowiednio 2000VA i 600VA

Tr - Traffo 220/24V

R₁ - rezystor 21,6 Ω

A - amperomierz elektromagnetyczny z ekranem kl = 1, A_max = 1A

V - woltomierz elektromagnetyczny kl = 0,5 V_max = 130V

W_b - watomierz badany ferrodynamiczny kl = 1, A_max = 1A V_max = 130V

W_w - watomierz wzorcowy elektrodynamiczny kl = 0,5 A_max = 1A V_max = 150V

Wb	Ww	Δ = Wb - Ww		Kieunek badania poprawki
[ W ]	[ W ]	[ W ]	%
0	0,4	-0,4	-0,31
25	27	-2	-1,54
50	52	-2	-1,54
75	78,5	-3,5	-2,70
100	104	-4	-3,08
125	131	-6	-4,61
130	136	-6	-4,61
130	135	-5	-3,85
125	131	-6	-4,61
100	105	-5	-3,85
75	78	-3	-2,31
50	52,5	-2,5	-1,92
25	26	-1	-0,77
0	0,5	-0,5	-1,54

W obliczeniach jako wielkość W przyjęliśmy zakres pomiarowy badanego watomierza (W = 130V). Zgodnie ze wzorem
W, czyli maksymalna odchyłka wyniku otrzymanej przy pomiarze badanym watomierzem nie powinna być większa niż ± 1,3 W. Ponadto błąd procentowy przy pomiarze nie powinien przekraczać klasy danego watomierza. Patrząc na dane w tabeli oraz poniższy wykres poprawek widać, że dany watomierz nie spełnia warunków. Na wykresie grubą poziomą linią zaznaczono maksymalną dopuszczalną wartość poprawki 1,3 W.

4. Badanie licznika energii.

Badanie licznika energii obejmuje takie zagadnienia jak:

• Badanie biegu jałowego licznika; Po odłączeniu od prądu obwodów prądowych licznika i po podaniu napięcia z zakresu od 80 do 120 % wartości napięcia znamionowego obserwuje się ruch wirnika. Dla poprawnej pracy licznika powinien nastąpić co najwyżej jeden niepełny obrót.

• Sprawdzanie mocy ( prądu )rozruchu; Wirnik powinien poruszać się i kontynuować ruch obrotowy w przypadku zasilania napięciem znamionowym, przy częstotliwości znamionowej, współczynniku mocy równym jedności i obciążeniu równym:

• dla liczników klasy 0,5: 0,3% I_n.

• dla liczników klasy 1: 0,4% I_n.

• dla liczników klasy 2: 0,5% I_n.

• Pomiar błędu podstawowego licznika; Mierzy się go metodą stałego obciążenia lub metodą pomiaru mocy i czasu. Metoda druga polega na obciążaniu licznika prądem o różnych wartościach (od 5% do 200% )I_n, które są znormalizowane, w zależności od współczynnika mocy.

• Sprawdzenie stałej licznika

PF - przesuwnik fazowy (do ustalania współczynnika obciążenia)

Atr1, Atr2 - autotransformatory odpowiednio 2000VA i 600VA.

R - opornik 1,9Ω/7,5A

A - amperomierz elektromagnetyczny kl=0,5 A_max=5A

V - woltomierz elektromagnetyczny kl=0,5 V_max=300V

W - watomierz elektrodynamiczny z ekranem kl=0,2 A_max=5A V_max=300V

Wh - indukcyjny licznik energii, typ A2, kl=2 U_n=220V I_n=5A f_n=50Hz

Pomiar błędu podstawowego.

• 
  , U_n = 220V, I = 100%I_n = 5A, P = 1100W

N - 100, liczba zliczanych obrotów wirnika

C = 2800 obr/kWh - stała licznika

T_n =
116,88s teoretyczny czas wykonania 100 obrotów wirnika

T_r = 115s - zmierzony rzeczywisty czas wykonania 100 obrotów przy zadanych warunkach

= 1,2%

• 
  , U_n = 220V, I = 10%I_n = 0,5A, P = 110W

N - 10

C = 2800 obr/kWh

T_n = 116,88s

T_r = 118s

= - 0,95%

• 
  , U_n = 220V, I = 100%I_n = 5A, P = 550W

N - 50

C = 2800 obr/min

T_n = 116,88s

T_r = 115s

= 1,2%

5. Wnioski:

• Błędy badanego licznika energii klasy 2 nie były większe od dopuszczalnych odchyłek, które są podane w odpowiednich normach. Wynoszą one odpowiednio:

• I=100%I_max, cosϕ=1 ±2% (u nas 1,2%)

• I=10%I_max, cosϕ=1 ±2% (u nas -0,95%)

• I=100%I_max, cosϕ=0,5ind ±2% (u nas 1,2%)

Wynika z tego, że badany licznik energii może być używany jako licznik 2 klasy.

• Porównanie wskazań watomierza klasy 1 z watomierzem klasy 0,5 (uznawanym w procesie badania za miernik wzorcowy) wskazały uchyby badanego przyrządu większe niż dopuszczalne dla mierników 1 klasy. Wniosek - dany watomierz nie może być używany jako przyrząd klasy 1.

• Przy wyznaczaniu charakteru obciążenia licznika energii zwiera się cewkę prądową watomierza załączonego szeregowo do licznika. Z odpowiednich wykresów wektorowych wynika, że po zwarciu cewki wskazówka watomierza wychyli się dla obciążenia indukcyjnego w lewo (poniżej zera) a dla obciążenia pojemnościowego w prawo.

• Sprawdzanie biegu jałowego licznika. Po odłączeniu obwodu prądowego licznika i regulacji napięcia w zakresie 0,8÷1,1 U_n wirnik licznika wykonał niemal niezauważalny obrót. Wniosek: licznik pod tym względem działa poprawnie.

---