Politechnika Lubelska		Laboratorium z Metrologii
w Lublinie		Ćwiczenie Nr 5
Nazwisko: Drzazga Grochowski	Imię: Jarosław Grzegorz		Semestr VI	Grupa ED. 6.1	Rok akad. 1996/97
Temat ćwiczenia: Sprawdzanie i regulacja licznika jednofazowego energii czynnej				Data wykonania 11 03. 1997	Ocena

I. Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest poznanie własności licznika 1-fazowego energii czynnej oraz wyznaczenie uchybu podstawowego.

II.Układ połączeń.

L - badany licznik:PRL T3195, Nr 12614642

W - watomierz:FD kl0.5 zak2000W nr 02147

V - woltomierz:EM kl0.5 zak400V nr 307393

A - amperomierz:EM kl0.5 zak5A nr 306046

A - amperomierz:MEpr kl0.5 zak0.15A nr104782PF

- przesuwnik fazowy:PL-P3-750/E6

At - autotransformator

r₁ - opornik suwakowy:R_zn=1.9W I_zn=7.5A

W₁ - wyłącznik

W₂ - wyłącznik

III. Wykonanie ćwiczenia

1. Regulacja momentu pomocniczego.

Regulację wykonujemy przy podwyższonym napięciu zasilającym o 10% w stosunku do napięcia zasilającego i przy otwartym obwodzie prądowym. Regulację kończymy wówczas gdy tarcza licznika będzie wykazywała tendencję do ruchu, ale nie obracała się ruchem trwałym.

W₁ - wyłącznik

W₂ - wyłącznik

2. Wyznaczanie mocy rozruchu licznika.

Moc rozruchu licznika wyznaczamy włączając w obwód prądowy miliamperomierz, a w szereg z opornikiem R₁ opornik dodatkowy o dużej rezystancji. Ustawiamy cosϕ = 1 kierując się maksymalnym wskazaniem watomierza przy stałej wartości prądu i napięcia.

Układ połączeń jak w pkt. 1.

U_ZN =220 V

I = 30.7 mA

P = U_ZN⋅I = 220⋅0,0307 = 6.75 W przy cosϕ = 1

3 Regulacja kąta fazowego.

Regulacji kąta fazowego dokonujemy przesuwając zworę w pętli z drutu oporowego przyłączonej do zwojów zwartych na rdzeniu prądowym. Podczas regulacji prąd i napięcie powinny mieć wartości znamionowe, a cosϕ = 0, co występuje przy zerowym wskazaniu watomierza. Wirnik licznika powinien wtedy mieć tendencję do ruchu, ale nie obracać się ruchem trwałym.

U_ZN =220 V. I_ZN= 5 A cosϕ = 0

4 Regulacja momentu hamującego.

Regulujemy moment hamujący zmieniając położenie magnesu trwałego, tak aby przy U_ZN, I_ZN oraz

cosϕ = 1 uchyb licznika był bliski zeru.

U_ZN = 220 V I_ZN = 5 A cosϕ = 1 P = 1080 W

t_p = 125 s - zakładany czas pomiaru

- obliczona wartość N_P dla założonego t_p.

5. Wyznaczanie uchybu podstawowego licznika.

Tabela.

I	I/IZN	N	tp	tx	δA	P
A	%	obr	s	s	%	W
1	20	3	55.5	63	-15.3	216
2	40	8	74.4	74	0.5	430
3	60	12	73.8	73	1.1	650
4	80	17	77.8	75	3.6	874
5	100	20	73.8	71	3.79	1084

Obliczenia:

Charakterystyka δ_A = f(I/I_ZN).

7. Wyznaczanie uchybu licznika dla cosϕ = 0,5.

U_ZN =220 V

I_ZN = 5 A

cosϕ = 0.5

N = 10

P = 542 W

t_X = 76 s

III. Wnioski.

Regulacja momentu pomocniczego została wykonana przy podwyższonym napięciu zasilającym o 10% w stosunku do napięcia znamionowego. Regulację zakończyliśmy w momencie gdy tarcza licznika wykazywała tendencję do ruchu, lecz nie obracała się ruchem trwałym. Regulacji kąta fazowego dokonywaliśmy przesuwając zworę w pętli z drutu oporowego przyłączonej do zwojów zwartych na rdzeniu prądowym powodując w ten sposób zmianę strumienia. Podczas regulacji prąd i napięcie miały wartości znamionowe, a cosϕ = 0. Podobnie jak w poprzednim punkcie regulację skończyliśmy gdy wirnik licznika wykazywał tendencję do ruchu, ale nie obracał się ruchem trwałym. Przy ustawianiu momentu hamującego wyznaczyliśmy analitycznie ilośc obrotów licznika dla jednej minuty N=16,5 obr korzystając z wzoru na poprawny czas, podstawiając wartości prądu i napięcia znamionowe.

Z pomiarów przeprowadzonych w pkt. 5 widzimy że błędy podstawowe licznika wahały się od -3,75% do 2.67%. Dla małych obciążeń błąd podstawowy jak wynika z obliczeń był ujemny i w miarę zwiększania obciążenia rósł do wartości 2.67%. Zależność δ_A = f(I/I_ZN) przedstawiona jest na charakterystyce. Przy wyznaczaniu uchybu licznika dla obciążenia indukcyjnego cosϕ = 0,5 wyznaczony błąd wynosił 2.37%. Uzyskane z obliczeń wartości błędów podstawowych mogą wynikać z niedokładnego wyregulownia licznika i złego ustawienia momentu hamującego.

10.Uwagi i wnioski.

W badanym liczniku regulacja momentu pomocniczego polegała na zmianie położenia blaszek umieszczonych w pobliżu szczeliny powietrznej rdzenia powodujących podział strumienia roboczego F_U. Po regulacji tarcza wykazywała tendencję do ruchu lecz nie wykonała pełnego obrotu (zatrzymała się w położeniu w którym plamka znalazła się w okienku). Należy dodać, że otrzymana w ten sposób kompensacja momentu tarcia jest niedoskonała. W warunkach pracy może występować niewielki błąd wynikający z tego, że moment tarcia zależny jest od prędkości ruchu tarczy. Zależność ta jest taka, że przy niewielkich obciążeniach (mała prędkość) przeważa moment pomocniczy, a przy dużych obciążeniach (prędkościach) przeważa moment tarciowy . Przy dużych obciążeniach moment napędowy ma jednak też duże wartości więc mimo wzrostu wartości momentu tarciowego uchyb pomiaru jest nieznaczny.

Wyznaczona moc rozruchu jest niewielka. Stanowi ona zaledwie 0.05% mocy przy znamionowym prądzie, napięciu i cosf = 1. Pozwala ona jednak na trwały ruch tarczy licznika przy U = U_zn i cosf = 1.

Regulację kąta przesunięcia między strumieniami prądowym i napięciowym przeprowadzaliśmy za pomocą zmiany położenia zwory na uzwojeniu zwartym przy warunkach określonych w punkcie 6. Wyregulowanie kąta objawiało się tendencją do ruchu tarczy licznika lecz nie następował przy tym jej trwały ruch.

Ustawienie optymalnej wartości momentu hamującego odbywało się przez zmianę położenia magnesu trwałego względem środka tarczy licznika. Za prawidłowo wyregulowany moment hamujący przyjęliśmy taką jego wartość przy której zmierzony czas założonej liczby obrotów i czas poprawny różniły się o pomijalnie małą wartość.

Wyznaczone w ostatnich dwu punktach uchyby mają niewielkie wartości. Ich wartość bezwzględna nie przekracza 2%. Można zauważyć, że przy małych obciążeniach czas trwania założonej liczby obrotów był mniejszy niż czas poprawny (tarcza obraca się szybciej niż powinna), a przy znacznych obciążeniach - większy (tarcza obraca się wolniej niż powinna). Spowodowane jest to najprawdopodobniej zmianami wartości momentu tarcia w zależności od prędkości (patrz wyżej). Z wykresu zależności uchybu od prądu wynika, że błąd licznika wynosi zero gdy przy U = U_zn , cos f = 1 prąd równy jest 35% I_zn.

---