Politechnika Lubelska		Laboratorium Metrologii
w Lublinie		Ćwiczenie Nr 11
Nazwisko: Piątek	Imię: Rafał		Semestr V	Grupa EDi 5.1	Rok akad. 1999/2000
Temat ćwiczenia: Pomiar mocy prądu jednofazowego.				Data wykonania 21.10.1999	Ocena

1.Pomiar mocy przy bezpośrednim włączeniu mierników przy zadanym napięciu.

Schemat pomiarowy:

Spis przyrządów:

- autotransformator PL-P3-55-E6/

- woltomierz elektromagnetyczny PL-P3-256-E6/, zakres 300V, 300 dz., kl. 0.5

- amperomierz elektromagnetyczny PL-P3-217-E6/, zakres 2.5A, 100 dz., kl. 0.5

- watomierz elektrodynamiczny PL-P3-245-E6/, zakresy 200V i 2.5A, 100 dz.

- obciążenie R, RC, RL, RLC

U_V= U_O=220V

	Uv	Ia	Pw
						kw	αw	Pw
		V	A	W/dz	dz	W
R	220	1,30	5	56,75	283,75
RC	220	1,95	5	57,75	288,75
RL	220	2,8	10	32,75	327,5
RLC	220	1,75	5	66	330

Tabela pomiarowa.

Obliczenia:

S_x = U_V * I_A - moc pozorna S_x = 220 * 1.325 = 291.5VA

	P'0	S'0	Q'o	cosϕ'	Pw	Pv	Pwn	P0	S0	Q0	cosϕ
		W	VA	Var	-	W	W	W	W	VA	Var	-
R	283,75	286	35,8	0,99	283,75	3,63	1,61	278,51	280,8	35,8	0,99
RC	288,75	429	317,2	0,67	288,75	3,63	1,61	283,51	425,49	317,18	0,66
RL	327,5	616	521,7	0,53	327,5	3,63	1,61	322,26	613,23	521,7	0,52
RLC	330	385	198,3	0,85	330	3,63	1,61	324,76	380,51	198,28	0,85

Tabela obliczeniowa

Błędy metody:

	ΔP'	ΔP'S	ΔP'Q	ΔP'ϕ
		%	%	%	%
R	1,88	1,85	0	0
RC	1,84	0,82	0,006	1,51
RL	1,62	0,45	0	1,92
RLC	1,61	1,17	0,01	0

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

Schemat połączeń :

Spis przyrządów:

-autotransformator PL-P3-55-E6/

-woltomierz elektromagnetyczny PL-P3-256-E6/, zakres 300V, 300 dz., kl. 0.5

-amperomierz elektromagnetyczny PL-P3-217-E6/, zakres 2.5A, 100 dz., kl. 0.5

-watomierz elektrodynamiczny PL-P3-245-E6/, zakresy 200V i 2.5A, 100 dz.

-obciążemie R, RC, RL, RLC

	Uv	Ia	Pw
						kw	αw	Pw
		V	A	W/dz	Dz	W
R	220	1,275	5	56	280
RC	220	1,95	5	57	285
RL	220	2,75	10	32,25	322,5
RLC	220	1,74	5	65,5	327,5

Tabela pomiarowa

Obliczenia:

S_x = U_V * I_A - moc pozorna S_x = 220 * 1.3 = 286VA

P_O = P_x - ( R_AW + R_A )I_A² - moc czynna odbiornika P_OR = 280- (0.2 + 0.17)*1.275² =279,39W

	P'0	S'0	Q'o	cosϕ'	Pw	Pa	Pwp	P0	S0	Q0	cosϕ
		W	VA	Var	-	W	W	W	W	VA	Var	-
R	280	280,5	16,74	0,99	280	0,325	0,276	279,39	279,8	16,56	0,99
RC	285	429	320,6	0,66	285	0,76	0,646	283,59	427,7	320,22	0,66
RL	322,5	605	511,8	0,53	322,5	0,41	0,363	321,72	604,4	511,66	0,53
RLC	327,5	382,8	198,2	0,85	327,5	0,348	0,514	326,63	381,8	197,85	0,85

Tabela obliczeń

Błędy metody:

	ΔP'	ΔP'S	ΔP'Q	ΔP'ϕ
		%	%	%	%
R	0,21	0,25	1,08	0,00001
RC
RL
RLC

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

Spis przyrządów:

- autotransformator PL-P3-55-E6/

- woltomierz elektromagnetyczny PL-P3-256-E6/, zakres 300V, 300 dz., kl. 0.5

- amperomierz elektromagnetyczny PL-P3-217-E6/, zakres 2.5A, 100 dz., kl. 0.5

- watomierz elektrodynamiczny PL-P3-245-E6/, zakresy 200V i 2.5A, 100 dz.

- przekładnik prądowy PL-P3-43-E3/ kl. 0.2%

- obciążenie R

_izn= 2 I_1zn =10A

Ia

ϑizn

Ia

Uv

Pw

P'0

Pa

Pwp

Ppi

P0

Δ'P

kw

αw

Pw

A

-

A

V

W/dz

dz

W

W

W

W

W

W

%

R

2,4

2

4,8

230

10

54,75

547,5

1095

1,152

0,979

10

1082

1,2

Obliczenia:

P_o=P_x*ϑ_izn=547,5*2=1095 W

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

Schemat połączeń:

Spis przyrządów:

- autotransformator PL-P3-55-E6/

- woltomierz elektromagnetyczny PL-P3-256-E6/, zakres 300V, 300 dz., kl. 0.5

- amperomierz elektromagnetyczny PL-P3-217-E6/, zakres 2.5A, 100 dz., kl. 0.5

- watomierz elektrodynamiczny PL-P3-245-E6/, zakresy 200V i 2.5A, 100 dz.

- przekładnik prądowy PL-P3-43-E3/ kl. 0.2%

- obciążenie R

- przekładnik napięciowy PL-P3-85-E6/, kl.1%

_izn=2 _uzn=2.5

obc.	UV [V]	Uo [V]	IA [A]	Io [A]	Px [W]	PO [W]	So [VA]	Qo [VAr]	coso
R	92	230	2,4	4,8	219	1095	1104	191	0.985

Obliczenia:

U_O = U_V * _uzn U_O = 92 * 2.5 = 20V

I_O = I_A * _izn I_O = 2,4*2 = 4,8A

S_O = U_O * I_O S_O = 230 * 4,8 = 1104VA

P_O = P_x * _izn *  _uzn P_O = 219 * 2 * 2.5 = 1095W

Q_O = ( S_O² - P_O² )^0.5 Q_O = ( 2046² - 2000² )^0.5= 191VAr

cos_o = P_O / S_O cos_o = 2000 / 2046 = 0.985

5. Wnioski.

W metodzie bezpośredniej pomiaru mocy przy poprawnie mierzonym napięciu błąd metody jest związany z prądem pobieranym przez cewki woltomierza i napięciową watomierza. Oczywiście wraz ze wzrostem rezystancji tych cewek błąd metody będzie mniejszy. Z kolei dokonując pomiaru mocy w układzie poprawnie mierzonego prądu błąd metody jest związany ze spadkami napięcia na cewce amperomierza i cewce prądowej watomierza, w przeciwieństwie do metody poprzedniej ta jest bardziej korzystna dla odbiornika o małej impedancji gdyż duża wartość prądu przepływająca przez odbiornik pozwala pominąć proporcjonalnie o wiele mniejszy prąd pobierany przez amperomierz. Analizując otrzymane wyniki w dwóch pierwszych punktach pomiarowych możemy stwierdzić na podstawie otrzymanych błędów, że metoda poprawnie mierzonego prądu była korzystniejsza do zastosowania gdyż obarczona była mniejszymi błędami.

Przy pomiarach pośrednich przy zadanym prądzie oprócz błędu wynikającego z metody należy uwzględnić jeszcze pobór mocy przez przekładnik prądowy, jak też należy pamiętać o błędach jakie wprowadzamy stosując przekładnik tj. błąd przekładni związany z magnesowaniem rdzenia, jak też błąd kątowy ważny przy pomiarach mocy.

Pomiar pośredni stosuje się w układach dużych napięć i prądów . Błąd metody jest większy niż w układzie pośrednim gdyż przekładnik napięciowy pobiera dużą moc .Warto dodać, że ten układ jest korzystny przy pomiarze dużych mocy tj. znacznie większych od mocy pobieranej przez przekładnik napięciowy. Zresztą samo użycie dwóch przekładników (taka konieczność) jest wynikiem tego, że odbiornik pobiera dużą moc. Przy pomiarach dużych mocy przy użyciu przekładników ich klasa musi być możliwie najlepsza gdyż dla lepszych klas przekładników błąd kątowy jest mniejszy. Analizując jeszcze wyniki przedstawione w ostatnim ćwiczeniu należy zauważyć, że nie powinien dziwić fakt różnicy cosϕ dla różnych obciążeń ( jak widać przy obciążeniu R jest on najmniejszy ! ), gdyż w rzeczywistości odbiornik ( grzejnik ) ma charakter RL, a więc stąd wynika poprawa cosϕ po włączeniu kondensatorów co początkowo mogło by wydawać się dziwne, a następnie znowu pogorszenie współczynnika mocy po dołączeniu elementu indukcyjnego-obciążenie RLC.

+

1

6

A

W

V

Tr

Odb

A

W

V

0

Tr

P_ri

L

K

l

k

A

W

V

0

Tr

L

K

l

k

M

m

N

n

A

V

W

0

Tr

---