Laboratorium Metrologii
Nazwisko i Imię: Hanaj Daniel					Grupa: Edi. 5.1
Data wykonania ćwiczenia 14.10.1999		Ćwiczenie nr: 11	Temat Zadania: Pomiar mocy prądu jednofazowego
ZALICZENIE		Ocena	Data		Podpis

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 kl. 0.5 PL-P3-254-E6

zakres 300V R_V = 13.33 kΩ I_V=22.5mA

2. Amperomierz elektromagnetyczny kl. 0.5 PL-P3-113-E6

zakres 5A R_A = 55 mΩ

X_A = 2π*50Hz*27μH = 8.5 mΩ

3. Watomierz ferrodynamiczny kl. 0.5 PL -P3 - 245 -E6

zakres cewki prądowej 5A

zakres cewki napięciowej 200V

R_WN = 150 mΩ/V *200V = 30kΩ

reaktancja X_WP = 2π*50Hz*63μH = 19.8 mΩ

rezystancja dla zakresu 5A R_WP = 48 mΩ

Jako odbiornika użyto kombinacji równoległego połączenia elementów RLC. Jako R zastosowano dwie równolegle połączone żarówki o mocy 100W każda; L - silnik indukcyjny o mocy znamionowej 600VA i napięciu znamionowym 220V; C - bateria równolegle połączonych kondensatorów (3*3,7μF + 6,8μF).

Wykonanie ćwiczenia.

1. 
   Pomiar i zadanym prądzie.

			Pomiar techniczny						Wyniki z uwzględnieniem poboru mocy przez mierniki				Uchyb
Odbiornik		U	IA		PW=P0'	S0'	Q0'	P0	S0		Q0	δp	cosϕ0'
		V	A		W	VA	VAr	W	VA		VAr	%	-
R		220	1.30		285.0	286	23.89	284,82	285.78		264.15	0.631	0.996
RL		220	2.75		330.0	605	507.07	329.22	604.39		506.86	0.237	0.545
RC		220	1.80		285.0	396	274.93	284.66	395.12		274.02	0.119	0.719
RLC		220	1.75		327.5	385	203.21	326.68	383,84		201,54	0.251	0.849

S₀' = I_A* U_V

Q₀' =

cosϕ₀' = P_W / S₀'

P₀ = P₀' - I_A²( R_A+ R_WP)

Q₀ =

S₀ =

δ_P'= ((P_o'- P₀)/P₀)*100 %

2.Pomiar mocy przy zadanym napięciu

	Pomiar techniczny						Wyniki z uwzględnieniem poboru mocy przez mierniki				Uchyb
Odbiornik			U	IA	PW=P0'	S0'	Q0'		P0	S0	Q0		δp		cosϕ0'
			V	A	W	VA	VAr		W	VA	VAr		%		-
R			220	1.75	280	385	264.24		274	380.65	264,15		1.9		0.72
RL			220	2.75	320	605	513.44		314,76	602.24	511.3		1.7		0.52
RC			220	1.95	280	429	325.02		274.76	425.59	323,95		1.9		0.65
RLC			220	1.75	325	385	206.39		319.76	380.59	206.39		1.6		0.84

S₀' = I_A* U_V

Q₀' =

cosϕ₀' = P_W / S₀'

P₀ = P₀' - U_V²(1/R_V + 1/ R_WN)

S₀ =

δ_P'= ((P_o'- P₀)/P₀)*100 %

Q₀ =

3. Wyznaczanie mocy przy zadanym prądzie metodą półpośrednią

Odbiornik	UV	IA	I0	Pw	P0'	PA	Pwp	Ppi	P0	δ″P
	V	A	A	W	W	W	W	W	W	%
R	230	2.4	4.8	550	1100	0.31	0.28	2.304	1097.11	0.263

I₀ = I_A*ϑ_izn = 2.4A*2 = 4.8 A

P₀' = P_w *ϑ_izn = 550W*2 = 1100 W

P_A = R_A*I_A² = 0,055Ω*(2.4A)² = 0.31 W

P_wp = R_wp*I_A² = 0,048Ω*(2.4A)² = 0.28 W

P_pi = P_pizn*

P₀ = P_w *ϑ_izn - (P_A + P_wp + P_pi) = 550W*2 - (0.31W + 0,28W + 2.304W) = 1097.11 W

δ″P =

4. 3. Wyznaczanie mocy przy zadanym napięciu metodą półpośrednią

Odbiornik	UV	U0	IA	I0	Pw	P0'	S0'	Q0'	cosϕ0'	P0	δ″P
	V	V	A	A	W	W	VA	VAr	-	W	%
R	92	230	2.45	4.9	217.5	1087.5	1127	295.76	0.965	1845.29	0.585

U₀ = U_V*ϑ_uzn = 92V*2.5 = 230 V

I₀ = I_A*ϑ_izn = 2.45A*2 = 4.9 A

P₀' = P_w *ϑ_uzn*ϑ_izn = 217.5W*2.5*2 = 1087.5 W

S₀' = U_V*I_A*ϑ_uzn*ϑ_izn = 92V*2.45A*2.5*2 = 1127 VA

Q₀' =

cosϕ₀' =

P₀ = P_w *ϑ_uzn*ϑ_izn - U_V²*217.5W*2.5*2 - (92V)²*

δ″P =

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. Zwiększył się również błąd pomiaru mocy .

Przy pośrednim włączeniu mierników zastosowanie przekładnika napięciowego pozwoliło na pomiar mocy przy większej wartości napięcia zasilającego. Zaletą tego układu było zmniejszenie błędu.

Odb.

∼

Wł

Tr

A

W

V

A

V

W

obc

TR

M

m

N

n

L

l

ll

V

K

k

k

W

A

TR

obc

---