AKADEMIA BYDGOSKA

Im. Kazimierza Wielkiego

Wydział Matematyki, Techniki

i Nauk Przyrodniczych

ELEKTROTECHNIKA - laboratorium

Moc i energia odbiorników jednofazowych

Grupa IV

Barwik Stanisław

Krause Marta

Maliszewski Michał

W obwodach elektrycznych prądu stałego moc wyraża się jako iloczyn napięcia i prądu

P = U ⋅ I [W]

W obwodach prądu przemiennego ze względu na istnienie przesunięć fazowych między prądem a napięciem zagadnienie to przedstawia się inaczej. Dlatego też prąd przemienny charakteryzują trzy moce : moc czynna P, moc bierna Q, moc pozorna S.

Prąd przesunięcia w fazie względem napięcia o kąt fazowy ϕ można rozłożyć na dwie składowe: składową czynną, będącą w fazie z napięciem i składową bierną, prostopadłą do napięcia.

Moc czynna prądu przemiennego odpowiadająca mocy prądu stałego jest otrzymywana przez pomnożenie wartości skutecznej napięcia przez składową czynną prądu.

P = U⋅I_CZ

I_CZ= I cosϕ

P= U⋅I cosϕ

Moc bierna jest wyrażona jako iloczyn wartości skutecznej napięcia i składowej biernej wartości skutecznej prądu.

Q = U⋅ I _b

I _b = I sinϕ

Q = U⋅I sinϕ [VAr]

Moc pozorna definiowana jest jako iloczyn wartości skutecznych napięcia i prądu.

S = U⋅I [VA]

Zależność między mocą czynną, bierną i pozorną przedstawia trójkąt mocy.

1. Pomiar mocy prądu jednofazowego watomierzem

Dokonać pomiaru mocy czynnej całego układu, prądu w obwodzie oraz napięcia zasilania.

Lp.	P [W]	U [V]	I [A]	S [VA]	Q [VAr]	cosϕ -	sinϕ -	R Ω	X Ω	Z Ω
1 2	34 7	220 110	0,52 0,24	114,4 26,4	109,2 25,4	0,29 0,26	0,95 0,96	125,7 121,5	403,8 441,9	423 458,3

Dokonać pomiaru mocy czynnej odbiorników Z₁ oraz Z₂. Pomiar przeprowadzać w ten sposób, że raz cewkę watomierza przyłącza się równolegle do odbiornika Z₁, a drugi raz do odbiornika Z₂. Przeprowadzane zmiany układu połączeń należy dokonać w stanie beznapięciowym.

Lp.	U [V]	Odbiornik Z1			Odbiornik Z2			Odbiornik Z1+Z2
				C [W/dz]	α [dz]	P [W]	C [W/dz]	α [dz]	P [W]	C [W/dz]	α [dz]	P [W]
1	220	2	11	22	2	7	14	4	18	36
2	110	1	5	5	1	3	3	2	8	8

2. Badanie zależności cos ϕ = f (R) :I = f(R), P = f(R)

Lp.	U [V]	I [A]	cosϕ -	S [VA]	Q [VAr]	P [W]	R [Ω]
1	220	0,55	0,19	121	118,8	22,99	76
2	220	0,53	0,26	116,6	112,59	30,31	107
3	220	0,51	0,36	112,2	104,68	40,39	155
4	220	0,46	0,49	101,2	88,22	49,58	234
5	220	0,44	0,56	96,8	80,16	54,26	280
6	220	0,36	0,73	79,2	54,12	57,81	446
7	220	0,31	0,8	68,2	40,92	54,56	567
8	220	0,24	0,88	52,8	25,09	46,46	806
9	220	0,19	0,93	41,8	15,37	38,87	1076
10	220	0,11	0,97	24,2	5,90	23,47	1940

20j = 0.2[A]

20j = 20[W]

20j = 0.2 Cos ϕ

Wzory wykorzystywane do obliczeń:

Moc bierna

współczynnik mocy

sinusa kąta fazowego

rezystancji

impedancji

reaktancji

rezystancja

Wnioski :

ćw. Nr 1

Dla całego układu zaobserwowaliśmy niewielkie zmiany przy obliczaniu współczynnika mocy i sinusie kąta fazowego, jednakże moc w układzie znacznie się różniła. Pomiary były dokonywane dla dwóch różnych napięć. Co oznacza że moc odbiornika nie zależy od współczynnika mocy (jest on stały) zależy ona od prądu płynącego przez odbiornik.

Dla pomiaru mocy przy poszczególnych odbiornikach moc całego układu (po zsumowaniu) nieznacznie się różniła z pomiarem mocy całego układu.

ćw. Nr 2

Dla stałej wartości napięcia zasilania zmienialiśmy rezystancję R od zera do wartości max. Oprócz zmiany wartości prądu płynącego przez obwód (prąd malał) zaobserwowaliśmy także wzrost zależności cos ϕ . Z czego wynika że im mniejszy prąd płynący w obwodzie to współczynnik mocy się zwiększa.

---