Politechnika Lubelska		Laboratorium Metrologii
w Lublinie		Ćwiczenie Nr 11
Nazwisko: Szymanek	Imię: Mariusz		Semestr V	Grupa ED 5.3	Rok akad. 1998/99
Temat ćwiczenia:. Pomiar mocy prądu jednofazowego				Data wykonania 09.11.98	Ocena

Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia było poznanie własności metody pomiaru mocy czynnej, biernej i pozornej za pomocą woltomierza, amperomierza i watomierza elektrodynamicznego a także wpływu poboru mocy przez przyrządy pomiarowe na dokładność pomiaru.

Spis przyrządów pomiarowych użytych w ćwiczeniu:

1. Woltomierz elektromagnetyczny badany V kl. 0.5 PL-P3-256-E6

2. Amperomierz elektromagnetyczny A kl. 0.5 PL-P3-252-E6

3. Watomierz elektrodynamiczny W kl. 0.5 PL-P3-582-E6

4. Autotransformator ATR PL-P3-55-E6

5. Przekładnia prądowa Pri ( 25/5A ) PL-P3-43-E6

6. Przekładnia napięciowa Pru ( 250/100V ) PL-P3-85-E6

7. Obciążenie Odb (Rezystancja - R, pojemność - C, indukcyjność - L )

8. Termowentylator F ( jako rezystancja R w Odb)

1. Pomiar mocy przy bezpośrednim włączeniu mierników i zadanej wartości prądu.

Tabela pomiarowa:

Odbiornik	UV	I0	Pw	Q0'	S0'	P0	Q0	S0	cosϕ0'	Cosϕ0	δ″cosϕ0	δ″P0	δ″Q0	δ″S0
	V	A	W	VAr	VA	W	VAr	VA	-	-	%	%	%	%
R	100	1,1	100	45,8	110	99,55	45,7	109,5	0,91	0,909	0,11	0,45	0,23	0,46
RC	100	1,55	110	109,2	155	109,1	109,1	154,3	0,710	0,707	0,42	0,82	0,09	0,45
RL	100	0,475	15	45,1	47,5	14,9	45,08	47,5	0,316	0,314	0,64	0,67	0,04	0
RLC	100	1,175	105	52,7	117,5	104,5	52,6	116,9	0,894	0,894	0	0,48	0,19	0,51

Obliczenia dla odbiornika R:

U_V = 100V; I₀ =1,1A; P_w = P₀' = 100W

a) Wyniki przybliżone:

S₀'= U_V*I₀ = 100V * 1,1A = 110 VA

Q₀'=

cosϕ₀'=
09

b) Wyniki z uwzględnieniem poboru mocy przez mierniki:

P₀ = P_o`- (R_A + R_wp)*I₀² = 100W - (0,2Ω + 0,17Ω)*(1,1A)² = 99,55 W

Q₀ = Q₀'- (X_A + X_wp)*I₀² = 45,8VAr - (8,5mΩ + 19,8mΩ)*(1,1A)² = 45,8-0,031=45,769 VAr

S₀ =

cosϕ₀ =

c) Uchyby wywołane nieuwzględnieniem poboru moc przez mierniki:

δ″P₀ =

δ″Q₀ =

δ″S₀ =

δ″cosϕ₀ =
%

2.Pomiar mocy przy bezpośrednim włączeniu mierników i zadanej wartości napięcia.

Tabela pomiarowa:

Odbiornik	UV	I0	Pw	Q0'=Q0	S0'	P0	S0	cosϕ0'	cosϕ0	δ″P0
	V	A	W	VAr	VA	W	VA	-	-	%
R	100	0,975	90	37,5	97,5	88,9	96,5	0,923	0,92	1,23
RL	100	1,15	100	56,78	115	98,9	114	0,87	0,88	1,11
RC	100	1,13	90	68,3	113	88,9	112,1	0,8	0,78	1,23
RLC	100	1,075	100	39,45	107,5	98,9	106,5	0,928	0,93	1,11

Obliczenia dla odbiornika RL:

I_A = 1,15A; U_V = 100V; P_w =100W

a) Wyniki przybliżone:

S₀'= U_V*I₀ = 100V*1,15A = 115VA

Q₀'=

cosϕ₀'=

b) Wyniki z uwzględnieniem poboru mocy przez mierniki:

P₀ = P_w -*U_V² = 100W -*(100V)² = 100W -1,0833W = 98,91W

Q₀ = Q₀'= 56,78VAr

S₀ =

cosϕ₀ =

c) Uchyby wywołane nieuwzględnieniem poboru moc przez mierniki:

δ″P₀ =

3. Pomiar mocy przy półpośrednim włączeniu mierników i zadanej wartości prądu.

Tabela pomiarowa:

Odbiornik	IA	I0	UV	Pw	P0'	PA	Pwp	Ppi	P0	δ″P
		A	A	V	W	W	W	W	W	W	%
R	4,65	9,3	225	1040	2080	4,32	3,67	1,38384	2084,84	0,12777

I₀ = I_A*ϑ_izn = 4,65A*2 = 9,3A

P₀' = P_w ϑ_izn = 1040 *2= 2080 W

P_A = R_A*I_A² = 0,2Ω*(4,65A)² = 4,32 W

P_wp = R_wp*I_A² = 0,17Ω*(4,65A)² = 3,67 W

P_pi = P_pizn*

P₀ = P_w *ϑ_izn - (P_A + P_wp + P_pi) =1040W*2 - (4,32W + 3,67W + 0,93W) = 2071,08W

δ″P =

4. Pomiar mocy przy pośrednim włączeniu mierników i zadanej wartości napięcia.

Odbiornik	UV	U0	IA	I0	Pw	P0'	PV	Pwn	Ppu	P0	δ″P
	V	V	A	A	W	W	W	W	W	W	%
R	90,5	199,1	1,865	9,325	220	2100	0,63482	0,28213	8,464	2090,62	0,44872

I₀ = I_A*ϑ_izn = 2,48A*2 = 4,96 A

P₀' = P_w ϑ_uznϑ_izn = 220W*2,2*2 = 968 W

P_V =

P_wn =

P_pu =

P₀ = P_w *ϑ_uzn*ϑ_izn - (P_V + P_wn + P_pu) = 220W*2,2*2 - (0,614W + 0,273W + 9,05W) = 958,07 W

δ″P =

5. Wnioski.

Przy bezpośrednim włączeniu mierników wyniki obliczeń wykazują, iż uchyb pomiaru mocy spowodowany nieuwzględnieniem poboru mocy przez mierniki jest znacznie większy przy poprawnie mierzonym napięciu niż przy poprawnie mierzonym prądzie. Wynika stąd wniosek, że badany odbiornik posiadał dużą impedancję. Dlatego też poprawnie zastosowanym układem jest układ z punktu 1. Wartości mocy przybliżone i dokładne niewiele różnią się od siebie. Można zatem przyjąć, że wskazanie watomierza jest dokładne przy dużych mocach (np. takich jak w ćwiczeniu).

Przy półpośrednim włączeniu mierników zastosowanie przekładnika prądowego umożliwiło nam pomiar wartości prądu przekraczającej zakres zastosowanych mierników.

Przy pośrednim włączeniu mierników zastosowanie przekładników pozwoliło na pomiar mocy przy większej wartości napięcia zasilającego i prądu. Jest to jednocześnie przykład na możliwość pomiaru mocy praktycznie w każdych warunkach.

V

W

A

Tr

Wł

∼

Odb.

W

A

Tr

Wł

∼

Odb.

V

Odb.

A

Tr

Wł

∼

W

V

K L

k l

Pr_i

Odb.

Tr

Wł

∼

K L

Pr_i

A

W

V

k l

M N

m n

Pr_u

---